De Jordens magnetfelt Det er den magnetiske effekten som jorden utøver, og som strekker seg fra sitt indre til hundrevis av kilometer i rommet. Det ligner veldig på det som produseres av en stangmagnet. Denne ideen ble foreslått av den engelske forskeren William Gilbert på 1600-tallet, som også observerte at det ikke er mulig å skille magnetens poler..
Figur 1 viser jordens magnetfeltlinjer. De er alltid lukket, går gjennom interiøret og fortsetter på utsiden og danner et slags deksel.
Opprinnelsen til jordens magnetfelt er fremdeles et mysterium. Jordens ytre kjerne, laget av støpejern, kan ikke i seg selv produsere feltet, siden temperaturen er slik at den ødelegger den magnetiske ordenen. Temperaturterskelen for dette er kjent som Curie-temperaturen. Derfor er det umulig for en stor masse magnetisert materiale å være ansvarlig for feltet.
Etter å ha utelukket denne hypotesen, må vi se etter opprinnelsen til feltet i et annet fenomen: jordens rotasjon. Dette får den smeltede kjernen til å rotere ikke-jevnt, og skaper dynamoeffekten, der en væske spontant genererer et magnetfelt..
Det antas at dynamoeffekten er årsaken til magnetismen til astronomiske objekter, for eksempel solens. Men inntil nå er det ukjent hvorfor en væske er i stand til å oppføre seg på denne måten og hvordan de elektriske strømene som produseres klarer å holde seg.
Artikkelindeks
- Jordens magnetfelt er resultatet av tre bidrag: selve det indre feltet, det eksterne magnetfeltet og magnetiske mineraler i skorpen:
- Magnetfeltet er polarisert og presenterer nord- og sørpoler, akkurat som en stavmagnet.
- Når de motsatte polene tiltrekker seg hverandre, peker kompassnålen, som er dens nordpol, alltid mot nærhet til det geografiske nord, der sørpolen til jordmagneten er..
- Retningen til magnetfeltet er representert i form av lukkede linjer som forlater det magnetiske sør (magnetens nordpol) og går inn i det magnetiske nord (magnetens sørpol).
- I det magnetiske nord - og i det magnetiske sør også - er feltet vinkelrett på jordoverflaten, mens feltet ved ekvator er på beite. (se figur 1)
- Feltintensiteten er mye høyere ved polene enn ved ekvator..
- Aksen til den terrestriske dipolen (figur 1) og rotasjonsaksen er ikke justert. Det er en forskyvning på 11,2 ° mellom dem.
Siden magnetfeltet er vektor, hjelper et kartesisk koordinatsystem XYZ med opprinnelse O til å etablere sin posisjon.
Den totale intensiteten til magnetfeltet eller induksjonen er B og dets projeksjoner eller komponenter er: H horisontalt og Z vertikalt. De er beslektet av:
-D, magnetisk deklinasjonsvinkel, dannet mellom H og geografisk nord (X-akse), positiv mot øst og negativ mot vest.
-Jeg, magnetisk hellingsvinkel, mellom B og H, positivt hvis B er under vannrett.
Kompassnålen vil være orientert i retning av H, den horisontale komponenten i feltet. Flyet bestemt av B og H kalles den magnetiske meridianen, mens ZX er den geografiske meridianen.
Magnetfeltvektoren er fullstendig spesifisert hvis tre av følgende størrelser er kjent, som kalles geomagnetiske elementer: B, H, D, I, X, Y, Z.
Her er noen av de viktigste funksjonene til jordens magnetfelt:
-Mennesker har brukt den til å orientere seg ved kompass i hundrevis av år.
-Den utøver en beskyttende funksjon av planeten ved å omslutte den og avbøye de ladede partiklene som Solen kontinuerlig avgir.
-Selv om jordens magnetfelt (30-60 mikro Tesla) er svakt sammenlignet med laboratoriene, er det sterkt nok til at visse dyr bruker det til å orientere seg. Det samme gjør trekkfugler, kaste duer, hvaler og noen fiskeskoler.
-Magnetometri eller magnetfeltmåling brukes til leting etter mineralressurser.
De er kjent som henholdsvis nord- eller sørlys. De vises på breddegrader nær polene, der magnetfeltet er nesten vinkelrett på jordoverflaten og mye mer intens enn ved ekvator..
De har sin opprinnelse i den store mengden ladede partikler som Solen sender kontinuerlig. De som er fanget av feltet, driver vanligvis mot polene på grunn av høyere intensitet. Der drar de fordel av å ionisere atmosfæren og i prosessen sendes synlig lys ut.
Nordlyset er synlig i Alaska, Canada og Nord-Europa på grunn av magnetpolen. Men på grunn av migrasjonen av dette er det mulig at de over tid blir mer synlige mot Nord-Russland.
Selv om dette ikke ser ut til å være tilfelle for nå, da aurorene ikke akkurat følger det uberegnelige magnetiske nord..
For navigering, spesielt på veldig lange turer, er det ekstremt viktig å kjenne magnetisk deklinasjon, for å gjøre den nødvendige korreksjonen og finne det sanne nord.
Dette oppnås ved å bruke kart som indikerer linjene med lik deklinasjon (isogonal), siden deklinasjonen varierer veldig avhengig av den geografiske plasseringen. Dette skyldes at magnetfeltet opplever lokale variasjoner kontinuerlig..
De store tallene malt på rullebanene er retningene i grader i forhold til magnetisk nord, delt på 10 og avrundet..
Forvirrende som det kan virke, det er flere typer nord, definert av noen spesielle kriterier. Dermed kan vi finne:
Magnetisk nord, det er det punktet på jorden der magnetfeltet er vinkelrett på overflaten. Der peker kompasset, og for øvrig er det ikke antipodalt (diametralt motsatt) med det magnetiske sør.
Geomagnetisk nord, det er stedet der aksen til den magnetiske dipolen stiger til overflaten (se figur 1). Ettersom jordens magnetfelt er litt mer komplekst enn dipolfeltet, faller ikke dette punktet nøyaktig sammen med magnetisk nord..
Geografisk nord, jordens rotasjonsakse går gjennom der.
Nord for Lambert eller rutenettet, det er poenget der meridianene til kartene konvergerer. Det sammenfaller ikke akkurat med sant eller geografisk nord, siden jordens sfæriske overflate er forvrengt når den projiseres på et plan.
Det er et forundrende faktum: magnetpoler kan endre posisjon i løpet av noen få tusen år, og det skjer for øyeblikket. Det er faktisk kjent at det har skjedd 171 ganger før, de siste 17 millioner årene..
Bevisene er funnet i bergarter som dukker opp fra en kløft midt i Atlanterhavet. Når den kommer ut avkjøles og stivner berget, og setter retningen for jordens magnetisering for øyeblikket, som er bevart.
Men foreløpig er det ingen tilfredsstillende forklaring på hvorfor det skjer, og hvor kommer heller ikke energien som er nødvendig for å invertere feltet..
Som tidligere diskutert, beveger magnetisk nord seg for tiden raskt mot Sibir, og sør beveger seg også, om enn saktere..
Noen eksperter mener at det er på grunn av en høyhastighets flyt av flytende jern, rett under Canada, som svekker feltet. Det kan også være begynnelsen på en magnetisk reversering. Den siste som skjedde var for 700 000 år siden.
Det kan være at dynamoen som gir opphav til den jordiske magnetismen slår seg av en stund, enten spontant eller på grunn av noen ekstern intervensjon, som for eksempel tilnærmingen til en komet, selv om det ikke er noe bevis på sistnevnte..
Når dynamoen starter på nytt, har magnetpolene byttet plass. Men det kan også skje at inversjonen ikke er fullført, men en midlertidig variasjon av dipolens akse, som til slutt vil komme tilbake til sin opprinnelige posisjon..
Den utføres med Helmholtz-spoler: to identiske og konsentriske sirkulære spoler, hvor den samme intensiteten av strømmen går. Magnetfeltet til spolene samhandler med jordens felt og gir opphav til et resulterende magnetfelt.
Et omtrent ensartet magnetfelt opprettes inne i spolene, hvis størrelse er:
-Jeg er intensiteten til strømmen
-μeller er den magnetiske permeabiliteten til vakuumet
-R er radien til spolene
-Med et kompass plassert på den aksiale aksen til spolene, bestem retningen til jordens magnetfelt BT.
-Orienter spolens akse slik at den er vinkelrett på BT. På denne måten feltet BH generert så snart strømmen er passert, vil den være vinkelrett på BT. I dette tilfellet:
-BH er proporsjonal med strømmen som går gjennom spolene, slik at BH = k.I, hvor k det er en konstant som avhenger av geometrien til nevnte spoler: radius og antall svinger. Når du måler strøm, kan du ha verdien BH. Så det:
BH = k.I = BT. tg θ
Derfor:
-Ulike strømmer føres gjennom spolene og parene (Jeg, tg θ).
-Grafen er laget Jeg vs.. tg θ. Siden avhengigheten er lineær, forventer vi å oppnå en linje hvis skråning m Det er:
m = BT / k
-Til slutt, fra justeringen av linjen med minste firkanter eller ved visuell justering, fortsetter vi med å bestemme verdien av BT.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.