Že od antičnih časov je magnetizem vzbujal človeško radovednost.. Kompasi, magneti in pojavi, kot je severni sij, so bili predmet preučevanja že stoletja. Toda za vsemi temi elementi je nevidna in močna sila, ki obdaja naš planet: zemeljsko magnetno polje.
To magnetno polje ni ključno le za navigacijo ali razlago določenih naravnih pojavov, vendar igra ključno vlogo pri varovanju življenja na Zemlji. V tem članku bomo podrobno raziskali, kaj je, kako nastane, katere so njegove komponente, kako se meri in zakaj je tako bistven za naš planet in tiste, ki ga naseljujejo.
Kaj je zemeljsko magnetno polje?
El Zemeljsko magnetno polje, znan tudi kot geomagnetno polje, je območje okoli planeta, kjer delujejo magnetne sile, ustvarjene od znotraj. To polje je podobno tistemu, ki ga proizvajajo magneti, saj ima dva pola: severni magnetni pol y južni magnetni pol. Vendar ti magnetni poli ne sovpadajo natančno z geografskimi poli in dejansko počasi spreminjajo položaj skozi čas.
Predstavljajte si ogromno magnetizirano kroglo, ki se vrti v vesolju.. To je v splošnem zemeljsko naravno magnetno polje. Najpogostejša analogija je velikanski magnet v središču planeta, katerega vpliv sega na tisoče kilometrov v vesolje.
Od kod izvira to magnetno polje?
Najbolj sprejeta razlaga nastanka zemeljskega magnetnega polja je t.i Teorija dinama. Ta teorija trdi, da v Zemljino zunanje jedro — nastane plast, sestavljena predvsem iz železa in niklja v tekočem stanju, ki se nahaja med 2900 in 5100 kilometri globoko konvekcijska gibanja zaradi notranje toplote, ki se dviga iz trdnega jedra.
Ti gibi v kombinaciji z vrtenje planeta, povzročajo nastajanje električnega toka. In zgodi se, da Gibajoči se električni tok ustvarja magnetno polje. Tako se cikel krepi in proizvaja magnetno polje, ki obdaja Zemljo. Če želite izvedeti več o oblikovanju tega polja, si lahko ogledate članek o nastanek severnega sija.
Ta pojav je stalen in dinamičen. Čeprav intenzivnost in smer polja ostajata relativno stabilni, obstajajo kratkoročne in dolgoročne variacije.
Komponente zemeljskega magnetnega polja
Zemljino magnetno polje opisuje vektor, saj ima smer in pomen. To pomeni, da ima več merljivih lastnosti:
- Skupna sila ali skupna intenzivnost (F): je velikost magnetnega polja v dani točki.
- kartezične komponente (X, Y, Z): predstavlja intenzivnost v smeri sever-jug, vzhod-zahod in navpično.
- Vodoravna komponenta (H): izhaja iz komponent X in Y.
- Magnetna deklinacija (D): je kot med geografskim severom in magnetnim severom.
- Nagib (I): kot med magnetnim poljem in površjem Zemlje; Na polih je navpičen, na ekvatorju pa vodoraven.
Merska enota za jakost magnetnega polja je Tesla (T), čeprav je ta enota za te meritve zelo velika, zato je nanotesla (nT). Na ekvatorju sega polje pribl 30.000 nT, na polih pa lahko doseže 60.000 nT. Če želite razumeti, kako te spremembe vplivajo na Zemljo, se lahko posvetujete posledice obračanja Sončevega magnetnega polja.
Kaj je magnetosfera?
Magnetno polje, ki sega daleč čez zemeljsko površje, povzroča območje, znano kot magnetosfera. To območje deluje kot a zaščitni zid pred sončnim in kozmičnim sevanjem. Natančneje, deluje proti nabitim delcem, ki prihajajo iz sončni veter, ki jim preprečuje neposreden vpliv na Zemljino atmosfero.
Magnetosfera ima asimetrično obliko, bolj stisnjena na strani Zemlje, obrnjeni proti Soncu, in veliko bolj razširjena v nasprotni smeri. Ko sončni delci medsebojno delujejo z magnetnim poljem, lahko povzročijo spektakularne pojave, kot je npr Severni sij in južni sij. Če želite izvedeti več o tem, kako nastanejo te aurore, priporočamo obisk članek o nastanku severnega sija.
Severni sij: magnetni spektakel
Slavni polarne svetlobe ki jih opazimo v polarnih regijah, so neposredna posledica interakcije med sončni veter in zemeljsko magnetno polje. Ko ti visoko energijski delci dosežejo magnetosfero, se prenašajo vzdolž silnic magnetnega polja proti polovom. Tam trčijo z atomi v atmosferi in ustvarjajo luči različnih barv na nebu.
Te luči se razlikujejo po odtenkih zelene, rdeče, vijolične ali modre in jih je mogoče najbolje opazovati na mestih, kot so Norveška, Kanada ali južna Argentina in Čile. Če vas zanima več o nedavni oddaji, si jo lahko ogledate Spektakularna nevihta severnega sija v Kanadi.
Zgodovina študija zemeljskega magnetizma
Magnetizem je bil predmet preučevanja že stoletja. Že Kitajci so poznali magnetne lastnosti magnetita dolgo pred našo dobo. V srednjem veku so bili razviti prvi kompasi, ki so bili bistveni za izboljšanje pomorske navigacije.
Leta 1600 je angleški znanstvenik William Gilbert Objavil je "De Magnete", kjer je predlagal, da se Zemlja obnaša kot ogromen magnet. To delo je zaznamovalo rojstvo znanosti o magnetizmu kot takem.
Kasneje, leta 1838, nemški matematik Carl Friedrich Gauss Razvil je podrobno teorijo zemeljskega magnetnega polja in dokazal, da je njegov izvor znotraj planeta. Za več informacij o tem, kako se je preučevanje magnetizma spremenilo, lahko preberete o zemeljsko magnetno polje.
Variacije magnetnega polja
Zemljino magnetno polje ni statična. Obstajajo različice obeh vsak dan (z neposrednim vplivom sonca), kot a dolgoročno, poznan kot posvetne variacije, ki vključujejo premike polov in spremembe intenzivnosti.
Toda ena najbolj zanimivih posebnosti je, da občasno magnetno polje v celoti investira. To pomeni, da magnetni severni pol postane južni pol in obratno. so geomagnetni obrati so bili zabeleženi v kamninah, zlasti v mineralih, kot je magnetit. Najnovejša znana naložba je t.i Dogodek Brunhes-Matuyama, ki se je zgodil pred približno 780.000 leti. Če želite izvedeti več o tem pojavu, lahko obiščete podrobnosti o zamenjavah magnetnih polov.
Kako se meri zemeljsko magnetno polje?
Danes lahko zemeljsko magnetno polje merimo z različnimi tehnologijami. Glavne metode so:
- Protonski magnetometri: Merijo intenzivnost polja skozi obnašanje protonov v določenem materialu.
- Magnetometri z jedrsko magnetno resonanco (NMR).: Ponujajo zelo natančne odčitke na podlagi resonance atomskih jeder.
- Umetni sateliti: kot tisti iz Evropska vesoljska agencija (ESA), ki izvajajo globalna opazovanja iz vesolja.
- Geofizikalni observatoriji: razdeljen na različne kraje po planetu za neprekinjene meritve in odkrivanje anomalij.
Meritve poljske jakosti so bistvene za razumevanje njegovega obnašanja in kako lahko vpliva na Zemljo. Na ta način lahko raziščete, kako sonce vpliva na zemeljsko magnetno polje, o čemer lahko več preberete na članek o vplivu sonca na magnetno polje.
Zakaj je zemeljsko magnetno polje tako pomembno?
Zemljino magnetno polje ni le znanstvena zanimivost. Njegov obstoj omogoča razvoj življenja, kot ga poznamo, na planetu. Kako mu to uspe?
- Zaščita pred sončnim sevanjem: preprečuje erozijo ozračja zaradi sončnega vetra in ohranja pogoje, ki omogočajo razvoj življenja.
- Navigation: Že stoletja se uporablja za orientacijo ladij in letal, še danes pa ima v sodobnih navigacijskih sistemih drugotno vlogo.
- Pomagajte selitvenim vrstamMnoge živali, kot so ptice, želve in kiti, uporabljajo magnetno polje za orientacijo med potovanjem.
- Geološke raziskaveS preučevanjem paleomagnetizma lahko razumemo, kako se je polje spreminjalo v milijonih let, kar posledično daje namige o obnašanju Zemljinega jedra in notranji dinamiki planeta.
Razmerje med magnetnim poljem in življenjem na Zemlji je fascinantno. Pravzaprav so nekatere vrste razvile sposobnost, da magnetorecepcija, to je sposobnost zaznavanja zemeljskega magnetnega polja za orientacijo. Različne vrste, kot npr ptice selivke, kiti in želve, ga uporabljajo za potovanje na dolge razdalje in iskanje gnezdišč ali prehranjevalnih mest. Če želite izvedeti več o tem pojavu, lahko preberete o Zanimiva dejstva o severnem siju.
Zahvaljujoč zemeljskemu magnetnemu polju je Zemlja zaščitena pred sončnim sevanjem, ki bi lahko uničilo življenje, kot ga poznamo.. Njegov izvor v globinah planeta, njegov vpliv na navigacijo, njegov odnos z naravnimi pojavi, kot je polarni sij, in njegov vpliv na navigacijo živali so le nekateri od razlogov, zakaj je fascinanten in bistven predmet preučevanja.
