Det Jordens magnetfelt Det er den magnetiske effekt, som Jorden udøver, og som strækker sig fra dets indre til hundreder af kilometer i rummet. Det ligner meget det, der produceres af en stangmagnet. Denne idé blev foreslået af den engelske videnskabsmand William Gilbert i det 17. århundrede, som også observerede, at det ikke er muligt at adskille magnetens poler..
Figur 1 viser jordens magnetfeltlinjer. De er altid lukkede, går gennem interiøret og fortsætter udefra og danner en slags dækning.
Oprindelsen til Jordens magnetfelt er stadig et mysterium. Den ydre kerne af jorden, lavet af støbejern, kan ikke i sig selv producere marken, da temperaturen er sådan, at den ødelægger den magnetiske orden. Temperaturgrænsen for dette er kendt som Curie-temperaturen. Derfor er det umuligt for en stor masse magnetiseret materiale at være ansvarlig for marken.
Efter at have udelukket denne hypotese, skal vi se efter feltets oprindelse i et andet fænomen: jordens rotation. Dette får den smeltede kerne til at rotere ikke-ensartet, hvilket skaber dynamoeffekten, hvor en væske spontant genererer et magnetfelt..
Det antages, at dynamoeffekten er årsagen til magnetismen af astronomiske objekter, for eksempel solens. Men indtil nu er det ukendt, hvorfor en væske er i stand til at opføre sig på denne måde, og hvordan de producerede elektriske strømme formår at forblive.
Artikelindeks
- Jordens magnetfelt er resultatet af tre bidrag: selve det indre felt, det eksterne magnetfelt og magnetiske mineraler i skorpen:
- Magnetfeltet er polariseret og præsenterer nord- og sydpoler, ligesom en stangmagnet.
- Da de modsatte poler tiltrækker hinanden, peger kompassnålen, som er dens nordpol, altid i nærheden af det geografiske nord, hvor jordens magnets sydpol er..
- Retningen af magnetfeltet er repræsenteret i form af lukkede linjer, der forlader det magnetiske syd (magnetens nordpol) og går ind i det magnetiske nord (magnetens sydpol).
- I det magnetiske nord - og også i det magnetiske syd - er feltet vinkelret på jordens overflade, mens feltet ved ækvator græsser. (se figur 1)
- Feltintensiteten er meget højere ved polerne end ved ækvator..
- Den jordbaserede dipoles akse (figur 1) og rotationsaksen er ikke justeret. Der er en forskydning på 11,2º mellem dem.
Da magnetfeltet er vektor, hjælper et kartesisk koordinatsystem XYZ med oprindelse O med at fastlægge dets position.
Den samlede intensitet af magnetfeltet eller induktionen er B og dets fremspring eller komponenter er: H vandret og Z lodret. De er relateret af:
-D, vinklen på magnetisk deklination, dannet mellem H og geografisk nord (X-akse), positiv mod øst og negativ mod vest.
-I, den magnetiske hældnings vinkel, mellem B og H, positivt hvis B er under vandret.
Kompassnålen vil være orienteret i retning af H, den vandrette komponent i marken. Flyet bestemt af B og H kaldes den magnetiske meridian, mens ZX er den geografiske meridian.
Magnetfeltvektoren er fuldt specificeret, hvis der kendes tre af følgende størrelser, der kaldes geomagnetiske elementer: B, H, D, I, X, Y, Z.
Her er nogle af de vigtigste funktioner i Jordens magnetfelt:
-Mennesker har brugt det til at orientere sig ved kompas i hundreder af år.
-Den udøver en beskyttende funktion af planeten ved at omslutte den og afbøje de ladede partikler, som Solen kontinuerligt udsender.
-Selvom Jordens magnetfelt (30-60 mikro Tesla) er svagt sammenlignet med dem i laboratoriet, er det stærkt nok til, at visse dyr bruger det til at orientere sig. Det gør også trækfugle, husduer, hvaler og nogle fiskeskoler.
-Magnetometri eller magnetfeltmåling bruges til prospektering af mineralressourcer.
De er kendt som henholdsvis nord- eller sydlys. De vises på breddegrader nær polerne, hvor magnetfeltet er næsten vinkelret på jordens overflade og meget mere intens end ved ækvator..
De har deres oprindelse i den store mængde ladede partikler, som Solen sender kontinuerligt. Dem, der er fanget af marken, driver normalt mod polerne på grund af den højere intensitet. Der drager de fordel af at ionisere atmosfæren, og i processen udsendes synligt lys.
Nordlyset er synligt i Alaska, Canada og Nordeuropa på grund af den magnetiske pols nærhed. Men på grund af migrationen af dette er det muligt, at de over tid bliver mere synlige mod det nordlige Rusland.
Selvom dette ikke ser ud til at være tilfældet for nu, da aurorerne ikke nøjagtigt følger det uregelmæssige magnetiske nord..
Til navigation, især på meget lange ture, er det ekstremt vigtigt at kende den magnetiske deklination for at foretage den nødvendige korrektion og finde det sande nord.
Dette opnås ved hjælp af kort, der angiver linjerne med lige deklination (isogonal), da deklinationen varierer meget afhængigt af den geografiske placering. Dette skyldes, at magnetfeltet kontinuerligt oplever lokale variationer..
Det store antal malet på landingsbanerne er retningerne i grader i forhold til magnetisk nord, divideret med 10 og afrundet..
Forvirrende som det kan synes, der er flere typer nord, defineret af nogle særlige kriterier. Således kan vi finde:
Magnetisk nord, det er det punkt på jorden, hvor magnetfeltet er vinkelret på overfladen. Der peger kompasset, og forresten er det ikke antipodalt (diametralt modsat) med det magnetiske syd.
Geomagnetisk nord, det er det sted, hvor den magnetiske dipoles akse stiger til overfladen (se figur 1). Da Jordens magnetfelt er lidt mere komplekst end dipolfeltet, falder dette punkt ikke ligefrem sammen med magnetisk nord..
Geografisk nord, jordens rotationsakse passerer der igennem.
Nord for Lambert eller nettet, det er det punkt, hvor kortets meridianer konvergerer. Det falder ikke nøjagtigt sammen med ægte eller geografisk nord, da jordens sfæriske overflade er forvrænget, når den projiceres på et plan.
Der er en forundrende kendsgerning: magnetiske poler kan ændre position i løbet af et par tusinde år, og det sker i øjeblikket. Faktisk er det kendt, at det er sket omkring 171 gange før i de sidste 17 millioner år..
Beviset findes i klipper, der kommer fra en kløft midt i Atlanterhavet. Når den kommer ud, afkøles og størkner klippen og indstiller retningen for Jordens magnetisering for øjeblikket, som er bevaret.
Men indtil videre er der ingen tilfredsstillende forklaring på, hvorfor det sker, og hvor kommer heller ikke den energi, der er nødvendig for at invertere marken..
Som tidligere diskuteret bevæger magnetisk nord sig i øjeblikket hurtigt mod Sibirien, og syd bevæger sig også, omend langsommere..
Nogle eksperter mener, at det skyldes en hurtig strømning af flydende jern lige under Canada, der svækker feltet. Det kan også være begyndelsen på en magnetisk vending. Den sidste, der skete, var for 700.000 år siden.
Det kan være, at den dynamo, der giver anledning til den jordbaserede magnetisme, slukker i et stykke tid, enten spontant eller på grund af en eller anden ekstern indgriben, såsom for eksempel en komet, selvom der ikke er noget bevis for sidstnævnte..
Når dynamoen genstarter, har de magnetiske poler skiftet plads. Men det kan også ske, at inversionen ikke er komplet, men en midlertidig variation af dipolens akse, som endelig vender tilbage til sin oprindelige position..
Det udføres med Helmholtz-spoler: to identiske og koncentriske cirkulære spoler, hvorigennem den samme strømstyrke passerer. Spolenes magnetfelt interagerer med jordens, hvilket giver anledning til et resulterende magnetfelt.
Der oprettes et tilnærmelsesvis ensartet magnetfelt inde i spolerne, hvis størrelse er:
-Jeg er strømens intensitet
-μeller er vakuumets magnetiske permeabilitet
-R er radius af spolerne
-Med et kompas placeret på spolens aksiale akse skal du bestemme retningen for jordens magnetfelt BT.
-Orienter spolens akse, så den er vinkelret på BT. På denne måde marken BH genereres så snart strømmen er passeret, vil den være vinkelret på BT. I dette tilfælde:
-BH er proportional med strømmen, der føres gennem spolerne, således at BH = k.I, hvor k det er en konstant, der afhænger af geometrien af spolerne: radius og antal omdrejninger. Ved måling af strøm kan du have værdien BH. Så det:
BH = k.I = BT. tg θ
Derfor:
-Forskellige strømme føres gennem spolerne og parrene (jeg, tg θ).
-Grafen er lavet jeg vs.. tg θ. Da afhængigheden er lineær, forventer vi at opnå en linje, hvis hældning m det er:
m = BT / k
-Endelig, fra justeringen af linjen med mindst kvadrater eller ved visuel justering, fortsætter vi med at bestemme værdien af BT.
Endnu ingen kommentarer