Магнітне поле Землі

 

 

 

Вчені довгі роки ламали голову над причинами виникнення магнітного поля Землі. Відповідь на це питання було отримано зовсім недавно. Виявилося, що для утворення магнітного поля необхідні певні умови.

У минулому столітті різними вченими було висунуто кілька припущень про те, як утворюється магнітне поле Землі. Згідно одному з них, поле з’являється в результаті обертання планети навколо своєї осі.

Вона заснована на цікавий ефект Барнета-Енштейна, який полягає в тому, що при обертанні будь-якого тіла виникає магнітне поле. Атоми в цьому ефекті мають власний магнітний момент, так як обертаються навколо своєї осі. Так з’являється магнітне поле Землі. Однак ця гіпотеза не витримала експериментальних перевірок. Виявилося, що магнітне поле, отримане таким нетривіальним чином, у кілька мільйонів разів слабкіше реального.

Інша гіпотеза заснована на появу магнітного поля внаслідок кругового руху заряджених частинок (електронів) на поверхні планети. Вона теж виявилася неспроможною. Рух електронів здатне викликати появу дуже слабкого поля, до того ж ця гіпотеза не пояснює інверсії магнітного поля Землі. Відомо, що північний магнітний полюс не збігається з географічним північним.

Існує також і ще гіпотеза, яка пояснює походження магнітного поля Землі. Згідно з цією гіпотезою збудження магнітного поля Землі виникає від різноманітних рухів у рідкому металевому ядрі Землі. Підраховано, що зона, у якій діє механізм «магнітне динамо» знаходиться на відстані 0, 25... 0, 3 радіуса Землі. Магнітне поле Землі, як і магнітне поле будь-якого магнітного тіла, має північний та південний геомагнітні полюси. Магнітна вісь, що з'єднує геомагнітні полюси, утворює з віссю обертання Землі кут, який дорівнює приблизно 11, 5°. Дана теорія не пояснює багато питань, які виникають при цьому.

Які це питання:

Яка природа виникнення магнітного поля Землі.

Чому на протилежній від Місяця стороні Землі теж виникають припливи.

Які сили змушують рухатися материки.

Чому Земля не кругла

Які причини різких змін астрономічного часу.

Чому Місяць повернений однією стороною до Землі.

Причини розігріву Землі.

Чому на Сонці виникають «магнітні трубки».

Дію магнітного полюса Землі можна спостерігати на прикладі компаса. Стрілка компаса також намагнічена, тому на неї діє земне магнітне поле, внаслідок чого вона завжди спрямована на північний магнітний полюс Землі.

 

 

Магнітне поле відіграє важливу роль в областях, віддалених від поверхні Землі на тисячі і більше кілометрів; в їх межах інтенсивний потік часток, захоплених магнітним полем, створює серйозні проблеми для аерокосмічних досліджень. Сонячні і галактичні космічні промені, незважаючи на їх високу енергію, відхиляються магнітним полем Землі до того, як потраплять до межі атмосфери. Особливо інтенсивні магнітні збурення, що поширюються на всю земну кулю, називають магнітними бурями. Деякі магнітні бурі починаються несподівано і майже одночасно по всій Землі, а інші розвиваються поступово. Часто магнітні бурі відбуваються через 1-2 дні після сонячного спалаху через проходження Землі через потік частинок, викинутих Сонцем. Виходячи з часу запізнювання, швидкість такого корпускулярного потоку оцінюють у кілька мільйонів км/ч.

 Також, магнітне поле Землі відіграє величезну роль, як для людей на всій планеті, так і для тварин. Усі живі істоти Землі мільйони років еволюціонували в умовах магнітного поля і без нього існувати не можуть; магнітне поле допомагає визначити місце свого перебування; магнітне поле Землі оточує нашу планету і захищає її від потужного потоку заряджених частинок (сонячного вітру) ; риби та птахи під час своїх міграцій орієнтуються за магнітним полем Землі. Навіть кішки в пошуках шляху додому орієнтуються за ним же.

 

 

Магнітне поле – це форма матерії, через яку здійснюється взаємодія між рухомими електричними зарядженими частинками; це силове поле, що діє на рухомі електричні заряди і на тіла, що володіють магнітним моментом, незалежно від стану їх руху.

Властивості магнітного поля:

Магнітне поле породжується електричними струмами (рухомими зарядами;

Магнітне поле діє лише на рухомі заряди, провідники зі струмом та магніти;

Силовою характеристикою магнітного поля є магнітна індукція.

Основною силовою характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції (В)  (вектор індукції магнітного поля). З математичної точки зору В = В (x, y, z) – векторне поле, визначає і конкретизує фізичне поняття магнітного поля. Нерідко вектор магнітної індукції називається для стислості просто магнітним полем (хоча, напевно, це не найсуворіше вживання терміна).

Ще однією фундаментальною характеристикою магнітного поля (альтернативної магнітної індукції і тісно з нею пов'язаної, практично рівної їй по фізичній значенням) є векторний потенціал.

Нерідко в літературі в якості основної характеристики магнітного поля у вакуумі (тобто у відсутність магнітного середовища) вибирають не вектор магнітної індукції В, а вектор напруженості магнітного поля Н, що формально можна зробити, так як у вакуумі ці два вектора