Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта
счетчик сайта
Размер шрифта:

Кратко:

Магнитное поле Земли служит своеобразным щитом от солнечного ветра:

 

Магнитное поле Земли - щит от солнечного ветра.

Магнитные полюса Земли:

Напомним, что магнитными полюсами Земли называются точки, в которых сходятся магнитные силовые линии. Магнитные полюса Земли не совпадают с её географическими полюсами.

Северный магнитный полюс находится в южном полушарии, в точке с координатами: 70°10' южной широты и 150°45' восточной долготы. Южный магнитный полюс находится в северном полушарии, в точке с координатами: 70°50' северной широты и 96° западной долготы. При этом точки схождения силовых линий земного магнитного поля находятся не на самой поверхности Земли, а под ней. Расстояние между ними равно 2300 километров, тогда как поперечник Земли — свыше 12000 км. Магнитная ось Земли, т.е. прямая, проходящая через оба магнитных полюса, не проходит через её центр и, таким образом, не является диаметром Земли. Так как магнитные и географические полюса Земли не совпадают, то магнитная стрелка компаса указывает направление север—юг только приблизительно. Плоскость, в которой устанавливается магнитная стрелка, называется плоскостью магнитного меридиана данного места, а прямая, по которой эта плоскость пересекается с горизонтальной плоскостью, называется магнитным меридианом. Угол между направлениями магнитного и географического меридианов называют магнитным склонением. Величина магнитного склонения меняется от места к месту на земном шаре. Магнитное склонение называют западным или восточным, в зависимости от того, к западу или к востоку от плоскости географического меридиана отклоняется северный полюс магнитной стрелки. Величину склонения измеряют от 0° до 180°.

Силовые линии земного магнитного поля не параллельны поверхности Земли. Это значит, что напряженность магнитного поля Земли не лежит в плоскости горизонта данного места, а образует с этой плоскостью некоторый угол. Этот угол называется магнитным наклонением. Величина магнитного наклонения в разных местах Земли различна. Точное знание величин, характеризующих магнитное поле Земли в возможно большем числе пунктов суши или моря имеет огромное значение для воздушной и морской навигации. Понятно, что для прокладки правильного курса движения штурман корабля или самолёта должен к показаниям компаса внести поправку на магнитное склонение, чтобы определить истинное направление север—юг. Поэтому во всех развитых странах уже с середины XIX века ведутся систематические магнитные наблюдения с помощью сети специальных магнитных обсерваторий.

 

    

    

 

Планета Земля

Магнитосфера Земли.

Землетрясения и извержения вулканов — это процессы, которые только в стадии зарождения недоступны для непосредственного наблюдения и исследования. Но когда эти процессы проявляют себя на поверхности земли, когда они, как говорится, развёртываются во всю мощь, тогда они становятся видимыми и весьма ощутимыми для всех, кто оказывается в зоне их действия.

Но на Земле действуют также невидимые процессы, которые человеком почти не ощущаются. Прежде всего — это земной магнетизм. Явление магнетизма известно людям очень давно. Своё название магнетизм получил от города Магнетия в Малой Азии, где были обнаружены залежи магнитного железняка — "камня, притягивающего железо". Первые письменные свидетельства о свойствах магнита мы находим, в частности, в поэме Тита Лукреция Кара "О природе вещей", написанной в I веке до н.э. Лукреций объяснял магнетизм "магнитными токами", истекающими из "камня—магнита".

Люди давно находили применение свойствам магнита. Одним из первых таких применений был компас как простейший навигационный прибор. Компас был изобретён в Китае примерно за тысячу лет до нашей эры. В Европе компас известен с XII века. Сегодня совершенно невозможно представить многие отрасли промышленности без использования магнитов и электромагнитов.

Область околоземного пространства, в пределах которой обнаруживается земное магнитное поле, называется магнитосферой. Магнетизм является всеобъемлющим, глобальным свойством природы. Создание законченной теории земного и солнечного магнетизма — пока ещё дело будущего. Но уже и теперь наука во многом разобралась и даёт достаточно убедительные объяснения некоторым аспектам такого сложного явления как магнетизм. В частности, многих учёных и простых граждан волнуют возможные последствия такого явления, как постепенное ослабление магнитного поля Земли.

Действительно, со времён Карла Гаусса, который впервые замерил напряжённость магнитного поля Земли, т.е. на протяжении вот уже более 170 лет, магнитное поле Земли неуклонно ослабевает. А ведь магнитное поле является своеобразным щитом, прикрывающим Землю и всё живое на ней от губительного радиационного воздействия так называемого солнечного ветра, т.е. излучаемых Солнцем электронов, протонов и других частиц. Магнитосфера Земли отклоняет поток этих и других частиц, летящих из космоса, к полюсам, лишая их начальной энергии. На полюсах Земли потоки этих космических частиц задерживаются в верхних слоях атмосферы, превращаясь в фантастически красивые явления полярных сияний.

Симметричное магнитное поле Земли при отсутствии СолнцаМагнитосфера ЗемлиНесовпадение магнитных и географических полюсов

Не будь солнечного ветра, магнитное поле Земли было бы симметричным относительно планеты, как на рисунке 1. На рисунке 2 изображена реальная магнитосфера Земли, деформированная солнечным ветром. Третий рисунок показывает несовпадение магнитных и географических полюсов.

Но если магнитного поля не будет, или оно станет очень слабым, то всё живое на Земле окажется под прямым воздействием солнечного и космического излучения. А это, как можно предположить, приведёт к радиационному поражению живых организмов, следствием чего будет их мутация в неопределённом направлении или гибель. К счастью, такая перспектива маловероятна. Учёным—палеомагнитологам, т.е. тем, кто занимается изучением древних магнитных полей, удалось установить с достаточной степенью достоверности, что магнитное поле Земли постоянно испытывает колебания с разными периодами. Когда сложили все кривые колебаний, то результирующая кривая получилась по форме близкой к синусоиде, имеющей период 8 тысяч лет. Отрезок этой кривой, соответствующий нашему времени (начало 2000-х годов), находится на ниспадающей ветви этой кривой. И это снижение будет продолжаться ещё примерно две тысячи лет. После этого магнитное поле вновь начнёт усиливаться. Это усиление поля будет продолжаться четыре тысячи лет, потом снова наступит спад. Предыдущий максимум пришелся на начало нашей эры. Существенным при этом является то, что амплитуда суммирующей синусоиды составляет менее половины средней величины напряжённости поля, т.е. эти колебания не могут свести к нулю напряженность магнитного поля Земли.

Здесь, на нашем сайте, мы не можем по условиям краткости подробно рассматривать методику исследований, которые привели к столь оптимистичным выводам. О причинах колебаний магнитного поля учёными высказываются разные суждения, но определённой теории по этой проблеме не существует. Добавим, что наукой доказано наличие такого явления, как инверсия, т.е. переодический взаимообмен магнитных полюсов Земли местами: северный полюс перемещается на место южного, южный — на место северного. Такие перемещения длятся от 5 до 10 тысяч лет. В истории нашей планеты такие "перескоки" полюсов происходили сотни раз. Последнее такое перемещение произошло 700 тысяч лет назад. Какой-либо определённой периодичности или регулярности этого явления не выявлено. Причины этих переполюсовок скрываются в сложных взаимодействиях жидкой части ядра Земли с космосом. Палеомагнитологи установили, что на Земле происходили также смещения магнитных полюсов от географических на большие расстояния, которые заканчивались, однако, возвращением полюсов к своему прежнему месту.

Существуют предположения, что при переполюсовках магнитное поле Земли исчезает, и планета остаётся на какое-то время без своей невидимой защитной брони. Но эти предположения не находят надёжного научного обоснования и остаются не более чем предположениями.

Некоторые учёные вообще считают, что резкие перемены в магнитосфере Земли не являются опасными, т.к., по их мнению, основной защитой от космических излучений служит всем живым существам всё-таки не магнитное поле, а атмосфера. Такого мнения придерживается, в частности, биолог—эволюционист профессор МГУ Б.М. Медников. Другими словами, проблема взаимодействия магнитного поля с процессами жизни на Земле пока далека от полной ясности, и для исследователей здесь ещё хватит работы.

Давно известно, что магнитные поля отрицательно влияют на живые организмы. Опыты на животных показали, что внешнее магнитное поле задерживает их развитие, замедляет рост клеток, изменяет состав крови. Во время так называемых магнитных бурь, т.е. при резких колебаниях напряженности магнитного поля, метеозависимые, больные люди испытывают ухудшение самочувствия.

Напряженность магнитного поля измеряется в эрстедах (Э). Названа эта единица в честь датского физика Ганса Эрстеда (1777-1851), открывшего связь между электрическими и магнитными явлениями.

Поскольку на производстве и в быту человек может подвергаться воздействию магнитных полей, были разработаны допустимые уровни напряженности магнитного поля. По разным оценкам для человека считается безопасным магнитное поле напряженностью 300—700 эрстед. Если выражаться точнее, то на производстве и в быту на человека воздействуют не магнитные, а электромагнитные поля. Дело в том, что при работе любого электрического или радиоустройства и магнитное, и электрическое поле могут проявляться только в виде единого целого, которое называется электромагнитным полем. Это объясняется единой природой магнитных и электрических явлений.

Нужно отметить, что физическая сторона процесса воздействия магнитного поля на человеческий организм пока не совсем ясна. Магнитное поле влияет и на растения. По результатам некоторых опытов получается, что всхожесть и рост семян зависят от того, как первоначально они были ориентированы относительно магнитного поля Земли. Изменение внешнего магнитного поля может или ускорять или угнетать развитие растений. Может быть, это явление будет как-то использоваться в практике сельского хозяйства.

Итак, вокруг нас магнитные поля, порожденные самой природой и создаваемые источниками техногенного происхождения — от генераторов переменного тока и трансформаторов до СВЧ-печей и мобильных телефонов.

Какова же напряженность магнитного поля Земли? Она не везде одинакова и варьирует от 0,24 Э (в Бразилии) до 0,68 Э (в Антарктиде). Считается, что в среднем напряженность геомагнитного поля равна 0,5 эрстеда. В местах, где встречаются большие залежи ферромагнитных материалов (железных руд), возникают магнитные аномалии. В России широко известна Курская магнитная аномалия, где напряженность поля равна 2 Э. Для сравнения: Напряженность магнитного поля Меркурия равна 1/500 Э, Луны — 10-5 Э, а межзвёздной среды ещё меньше — 10-8 Э. Но напряженность магнитного поля солнечных пятен огромна и равна 103 Э. Ещё более сильные поля имеют звёзды типа "белый карлик" — до 107 Э. Самые сильные магнитные поля, зарегистрированные во Вселенной, создаются нейтронными звёздами и пульсарами. Напряженность магнитного поля этих космических объектов достигает 1012 эрстед! В лабораторных условиях удаётся достигнуть магнитной напряженности в сотни тысяч раз более слабой, да и то на время, измеряемое долями секунды. Специалисты предполагают, что если можно было бы в лабораторных условиях получить магнитные поля, сравнимые по напряженности с теми, что действуют на нейтронных звездах, то с предметами, подвергшимися воздействию таких немыслимых полей, произошли бы удивительные превращения. Например, железо, плотность которого в нормальных условиях равна 7,87 г/см3, под действием таких полей превратилось бы в вещество с плотностью 2700 г/см3. Кубик с ребром 10 см из такого вещества весил бы 2,7 тонны, и для его перемещения потребовался бы мощный подъёмный кран.

В заключение темы геомагнетизма укажем, что единица напряженности магнитного поля эрстед используется в системе СГС (сантиметр, грамм, секунда), а в международной системе единиц (СИ) напряженность поля измеряется в амперах на метр (А/м). Слабые магнитные поля измеряются в гаммах: одна гамма равна одной стотысячной доле эрстеда.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила"

>>>Читайте дальше: Биосфера Земли.

Планета Земля. Основные параметры и происхождениеВозраст. Учение о геосферахОсновные движения Земли в пространстве [сутки, год - прецессия, нутации] Геологическое развитие планеты МагнитосфераБиосфера. Вода.Биосфера. Деятельность живых организмов.Биосфера. Атмосферные явления. Осадки.Гроза. Молния. Радуга.Смерчи, ураганы, тайфуны.Полярные сияния.География Земли. Водные ресурсы.Круговорот воды в природе. Мировой океан. [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Материк Антарктида 21 22 23 24 25 Атмосфера 27 28 29] Метеорология. Наблюдение за погодой. Воздействие человека на гидросферу. Воздействие человека на атмосферу и почву.Земная суша. Формирование материков.Открытие дрейфа континентов.Евразия. Испания. [1 2 3 4] Португалия. [1 2 3] Германия. [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]

 
 
Главная В закладки Контакты Новости О проекте Планы сайта
Rambler's Top100

 
© KV