De Jordens magnetfält Det är den magnetiska effekten som jorden utövar och som sträcker sig från dess inre till hundratals kilometer i rymden. Det liknar mycket det som produceras av en stavmagnet. Denna idé föreslogs av den engelska forskaren William Gilbert på 1600-talet, som också observerade att det inte går att separera magnetens poler..
Figur 1 visar jordens magnetfältlinjer. De är alltid stängda, går igenom interiören och fortsätter på utsidan och bildar ett slags lock.
Ursprunget till jordens magnetfält är fortfarande ett mysterium. Jordens yttre kärna, gjord av gjutjärn, kan inte i sig producera fältet, eftersom temperaturen är sådan att den förstör den magnetiska ordningen. Temperaturtröskeln för detta kallas Curie-temperaturen. Därför är det omöjligt för en stor massa magnetiserat material att vara ansvarig för fältet.
Efter att ha uteslutit denna hypotes måste vi leta efter fältets ursprung i ett annat fenomen: jordens rotation. Detta får den smälta kärnan att rotera ojämnt, vilket skapar dynamoeffekten, i vilken en vätska spontant genererar ett magnetfält..
Man tror att dynamoeffekten är orsaken till magnetism hos astronomiska föremål, till exempel solens. Men hittills är det okänt varför en vätska kan bete sig på detta sätt och hur de elektriska strömmarna som produceras lyckas stanna.
Artikelindex
- Jordens magnetfält är resultatet av tre bidrag: själva det inre fältet, det yttre magnetfältet och magnetiska mineraler i skorpan:
- Magnetfältet är polariserat och presenterar nord- och sydpoler, precis som en stavmagnet.
- När de motsatta polerna lockar varandra, pekar kompassnålen, som är dess nordpol, alltid i närheten av geografisk norr, där jordmagnetens sydpol är..
- Magnetfältets riktning representeras i form av slutna linjer som lämnar magnetens söder (magnetens nordpol) och går in i magnetens norra (magnets sydpol).
- I den magnetiska norr - och även i den magnetiska södern - är fältet vinkelrätt mot jordytan, medan fältet betar vid ekvatorn. (se figur 1)
- Fältintensiteten är mycket högre vid polerna än vid ekvatorn..
- Den markbundna dipolens axel (figur 1) och rotationsaxeln är inte inriktade. Det är en förskjutning på 11,2º mellan dem.
Eftersom magnetfältet är vektor hjälper ett kartesiskt koordinatsystem XYZ med ursprung O att fastställa sin position.
Den totala intensiteten för magnetfältet eller induktionen är B och dess utsprång eller komponenter är: H horisontellt och Z vertikalt. De är relaterade av:
-D, magnetisk deklinationens vinkel, bildad mellan H och geografisk norr (X-axel), positiv mot öster och negativ mot väster.
-I, magnetisk lutningsvinkel, mellan B och H, positivt om B är under horisontellt.
Kompassnålen kommer att orienteras i riktning mot H, den horisontella delen av fältet. Planet bestämt av B och H kallas den magnetiska meridianen, medan ZX är den geografiska meridianen.
Magnetfältvektorn är fullständigt specificerad om tre av följande mängder är kända, som kallas geomagnetiska element: B, H, D, I, X, Y, Z.
Här är några av de viktigaste funktionerna i jordens magnetfält:
-Människor har använt det för att orientera sig med kompass i hundratals år.
-Den utövar en skyddsfunktion på planeten genom att omsluta den och avleda de laddade partiklarna som solen kontinuerligt avger.
-Även om jordens magnetfält (30-60 mikro Tesla) är svagt jämfört med dem i laboratoriet, är det tillräckligt starkt för att vissa djur använder det för att orientera sig. Så gör migrerande fåglar, duvor, valar och vissa fiskeskolor.
-Magnetometri eller magnetfältmätning används för prospektering av mineraltillgångar.
De är kända som norra respektive södra ljus. De dyker upp vid breddgrader nära polerna, där magnetfältet är nästan vinkelrätt mot jordytan och mycket mer intensivt än vid ekvatorn..
De har sitt ursprung i den stora mängden laddade partiklar som solen skickar kontinuerligt. De som fångas av fältet driver vanligtvis mot polerna på grund av den högre intensiteten. Där utnyttjar de att jonisera atmosfären och i processen avges synligt ljus.
Norrskenet är synligt i Alaska, Kanada och norra Europa på grund av den magnetiska polens närhet. Men på grund av migrationen av detta är det möjligt att de över tid blir mer synliga mot norra Ryssland.
Även om detta inte verkar vara fallet för tillfället, eftersom aurororna inte exakt följer den oregelbundna magnetiska norr..
För navigering, särskilt på mycket långa resor, är det oerhört viktigt att känna till magnetisk deklination, för att göra den nödvändiga korrigeringen och hitta den sanna norr.
Detta uppnås genom att använda kartor som anger linjerna med lika deklination (isogonal), eftersom deklinationen varierar kraftigt beroende på den geografiska platsen. Detta beror på det faktum att magnetfältet upplever lokala variationer kontinuerligt..
De stora siffrorna som är målade på landningsbanorna är riktningarna i grader relativt magnetiska norr, dividerade med 10 och rundade..
Förvirrande som det kan tyckas, det finns flera typer av norr, definierade av några särskilda kriterier. Således kan vi hitta:
Magnetisk norr, det är den punkt på jorden där magnetfältet är vinkelrätt mot ytan. Där pekar kompassen, och förresten är den inte antipodal (diametralt motsatt) med den magnetiska södern.
Geomagnetisk norr, det är den plats där den magnetiska dipolens axel stiger till ytan (se figur 1). Eftersom jordens magnetfält är lite mer komplext än dipolfältet sammanfaller inte denna punkt exakt med magnetisk norr..
Geografisk norr, jordens rotationsaxel passerar där.
Norr om Lambert eller nätet, det är den punkt där meridianerna på kartorna konvergerar. Det sammanfaller inte exakt med sann eller geografisk norr, eftersom jordens sfäriska yta är förvrängd när den projiceras på ett plan.
Det är ett förbryllande faktum: magnetiska poler kan ändra position under några tusen år, och det händer för närvarande. Det är faktiskt känt att det har hänt 171 gånger tidigare, under de senaste 17 miljoner åren..
Bevisen finns i stenar som kommer från en rift mitt i Atlanten. När det kommer ut svalnar och stelnar berget och ställer in riktningen för jordens magnetisering för tillfället, vilket är bevarat.
Men hittills finns det ingen tillfredsställande förklaring till varför det händer, och var kommer inte heller den energi som behövs för att invertera fältet..
Som tidigare diskuterats rör sig magnetisk norr för närvarande snabbt mot Sibirien, och söder rör sig också, om än långsammare..
Vissa experter tror att det beror på ett höghastighetsflöde av flytande järn, strax under Kanada, som försvagar fältet. Det kan också vara början på en magnetisk vändning. Det sista som hände var 700 000 år sedan.
Det kan vara så att den dynamo som ger upphov till den markbundna magnetismen stängs av en tid, antingen spontant eller på grund av någon extern intervention, som till exempel en komets tillvägagångssätt, även om det inte finns några bevis för den senare..
När dynamo startar om har de magnetiska polerna bytt plats. Men det kan också hända att inversionen inte är komplett, utan en tillfällig variation av dipolens axel, som äntligen återgår till sin ursprungliga position..
Det utförs med Helmholtz-spolar: två identiska och koncentriska cirkulära spolar, genom vilka samma intensitet av strömmen passerar. Spolarnas magnetfält samverkar med jordens, vilket ger upphov till ett resulterande magnetfält.
Ett ungefär enhetligt magnetfält skapas inuti spolarna, vars storlek är:
-Jag är strömens intensitet
-μeller är vakuumets magnetiska permeabilitet
-R är spolens radie
-Med en kompass placerad på spolarnas axiella axel bestämmer du riktningen för jordens magnetfält BT.
-Rikta spolarnas axel så att den är vinkelrät mot BT. På detta sätt fältet BH genereras så snart strömmen passeras kommer den att vara vinkelrät mot BT. I detta fall:
-BH är proportionell mot strömmen som går genom spolarna, så att BH = k.I, var k det är en konstant som beror på geometrin hos nämnda spolar: radie och antal varv. När du mäter ström kan du ha värdet BH. Så att:
BH = k.I = BT. tg θ
Därför:
-Olika strömmar förs genom spolarna och paren (Jag, tg θ).
-Grafen är gjord Jag mot. tg θ. Eftersom beroendet är linjärt förväntar vi oss att få en linje vars lutning m det är:
m = BT / k
-Slutligen, från justeringen av linjen med minsta kvadrater eller genom visuell justering, fortsätter vi med att bestämma värdet på BT.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.