Чем обусловлено возникновение магнитного поля. Почему сила магнитного поля Земли стремительно уменьшается

Земля окружена магнитным полем. Именно оно заставляет стрелку компаса указывать на север и защищает нашу атмосферу от постоянной бомбардировки заряженных частиц из космоса, таких как протоны.

Без магнитного поля наша атмосфера будет медленно исчезать под воздействием вредного излучения, а жизнь почти наверняка не сможет существовать в том виде, который мы наблюдаем сегодня.

Геомагнитные инверсии

Вы можете думать, что магнитное поле является бесконечным, постоянным аспектом жизни на Земле, и в какой-то степени будете правы. Но магнитное поле Земли на самом деле изменяется. Примерно раз в нескольких сотен тысяч лет или около того оно переворачивается. Северный полюс меняется местами с южным. И когда это происходит, магнитное поле также имеет тенденцию становиться очень слабыми.

Аномалия южной Атлантики

В настоящее время геофизиков тревожит осознание того, что сила магнитного поля Земли сокращается в течение последних 160 лет с угрожающей скоростью. Этот коллапс сосредоточен в огромном пространстве южного полушария и простирается от Зимбабве к Чили. Он известен как аномалия южной Атлантики. Сила магнитного поля в этом месте настолько слаба, что это даже создает опасность для спутников, которые находятся на орбите Земли над этой областью. Магнитное поле больше не защищает их от излучения, которое создает помехи для электроники спутников.

Последствия разворота магнитного поля

Но это еще не все. Сила магнитного поля продолжает слабеть, потенциально предвещая еще более драматические события, в том числе глобальный разворот магнитных полюсов. Такое существенное изменение повлияет на наши навигационные системы, а также передачу электроэнергии. Северное сияние можно будет увидеть на разных широтах. Кроме того, при очень низких значениях силы поля во время глобального разворота поверхности Земли достигнет больше радиации, что также может повлиять на показатели заболеваемости раком.

Ученые до сих пор не до конца понимают, какой степени достигнут эти эффекты, поэтому их исследования являются особенно актуальными. Они используют некоторые, возможно, неожиданные источники данных, в том числе 700-летние африканские археологические записи, чтобы изучить этот вопрос.

Происхождение магнитного поля Земли

Магнитное поле Земли создается благодаря наличию железа в жидком внешнем ядре нашей планеты. Благодаря данным обсерваторий и спутников, которые изучают магнитное поле в последнее время, ученые могут с точностью смоделировать то, как оно будет выглядеть, как если бы мы поместили компас непосредственно над закрученным жидким ядром Земли.

Пятно обратной полярности

Эти анализы показывают поразительную особенность: ниже южной части Африки существует пятно обратной полярности на границе ядра и мантии, где жидкое железо внешнего ядра встречается с жесткой частью недр Земли. В этой области полярность поля противоположна среднему глобальному магнитному полю. Если бы мы смогли установить компас глубоко под южной частью Африки, то увидели бы, что в этой необычной области стрелки, определяющие север, на самом деле указывают на юг.

Это пятно является главным виновником аномалии в южной Атлантике. При численном моделировании необычные пятна, похожие на это, появлялись непосредственно перед геомагнитными инверсиями.

За всю историю планеты магнитные полюса менялись довольно часто, но последний разворот произошел в далеком прошлом, примерно 780 тысяч лет назад. С учетом быстрого снижения силы магнитного поля в последние 160 лет возникает вопрос о том, что происходило до этого.

Изучение археомагнетизма

Во время археомагнетических исследований геофизики и археологи пытаются узнать о прошлом магнитного поля. Например, глина, которая использовалась для изготовления керамических изделий, содержит небольшое количество магнитных минералов, таких как магнетит. Когда глина нагревалась в процессе создания керамики, ее магнитные минералы теряли магнетизм, который они, возможно, имели. При охлаждении они фиксировали направление и интенсивность магнитного поля в то время. Если можно определить возраст керамики (с помощью радиоуглеродного датирования, например), то также появляется шанс восстановить археомагнетическую историю.

Благодаря использованию такого рода данных ученые имеют частичную историю археомагнетизма для Северного полушария. В противоположность этому, в Южном полушарии эти записи очень скудны. В частности, не существует практически никаких данных из Южной Африки, а ведь этот регион, наряду с Южной Америкой, мог бы обеспечить лучшее понимание истории появления современной аномалии.

Археомагнетическая история южной Африки

Но предки современных южных африканцев, металлурги и фермеры, которые начали мигрировать в этот регион примерно 2000-1500 лет назад, случайно оставили нам некоторые подсказки. Эти люди железного века жили в хижинах, построенных из глины, и хранили зерно в укрепленных глиняных бункерах. Как первые агрономы железного века в южной части Африки, они полагались на количество осадков.

Эти общины часто реагировали на время засухи ритуалами очищения, которые влекли за собой обжигание зернохранилищ. Эти несколько трагические события для древних людей оказались в конечном счете благом для изучения археомагнетизма. Так же как и в случае с обжиганием и охлаждением керамических изделий, глина в зернохранилищах записала магнитное поле Земли, когда она охлаждалась. Поскольку эти древние хижины и бункеры для зерна иногда находят нетронутыми, ученые могут с их помощью получить данные о направлении и силе магнитного поля в то время.

Ученые сосредоточили свое внимание на отборе проб из стоянок железного века, которые усеивают долину реки Лимпопо.

Поток магнитного поля

Отбор проб в длине реки Лимпопо предоставил первые данные о магнитном поле южной части Африки между 1000 и 1600 годами нашей эры. Ученые обнаружили, что около 1300 года сила магнитного поля в этой области сокращалась так же быстро, как сегодня. Затем его интенсивность возросла, хотя и более медленными темпами.

Появление двух интервалов быстрого распада поля – около 700 лет назад и современного – предполагает обратное явление. Возможно, в Южной Африке регулярно появлялась подобная аномалия, и она старше, чем показали данные? Если да, то почему это повторяется в одном и том же месте?

За последнее десятилетие исследователи накопили данные анализов сейсмических волн землетрясений. Поскольку сейсмические волны перемещаются через слои Земли, скорость, с которой они путешествуют, является показателем плотности слоя. Теперь ученые знают, что большая площадь медленных сейсмических волн характеризует основную границу мантии под южной частью Африки.

Этот конкретный регион, скорее всего, имеет возраст в десятки миллионов лет, и его границы являются четкими. Интересно отметить, что пятно обратной полярности практически совпадает с его восточным краем.

Ученые считают, что необычная африканская мантия изменяет поток железа в активной зоне снизу, которое, в свою очередь, изменяет поведение магнитного поля на краю сейсмической области и пятна обратной полярности.

Предполагается, что эта область быстро растет, а затем медленно возвращается в норму. Время от времени одно пятно обратной полярности может достичь достаточно больших размеров, чтобы доминировать в магнитном поле южного полушария.

Как происходит инверсия

Традиционная идея инверсии заключается в том, что она может начаться в любом месте ядра. Однако новая концептуальная модель предполагает, что могут быть особые места на границе ядра и мантии, которые способствуют этим разворотам магнитного поля. Пока что неизвестно, начнет ли современное магнитное поле уменьшаться в ближайшие несколько тысяч лет, или оно просто продолжит ослабевать в течение следующих двух столетий.

Но доказательства, предоставленные предками современных южноафриканцев, несомненно, помогут ученым дальше изучать предлагаемый ими механизм инверсии. Если эта идея верна, разворот полюсов может начаться в Африке.

», в которой предлагается новая трактовка образования магнитного поля Земли. Ниже дается другая версия причины существования магнитных полей у планет и, вообще, у космических объектов. За основу берется электрическая концепция гравитации и инерции, которая популярно изложена в статье «Мир, в котором мы живем... ». Для объяснения магнитного поля вращающихся объектов Вселенной обратимся к формуле связи массы m и гравитационного электрического заряда q :

q = ρm

ρ = 8,6164·10 –11 [заряд/кг]

Естественно, если вращающееся тело имеет электрический заряд, то вращение заряда создает ток I , который производит магнитное поле. По формуле связи тока с напряженностью магнитного поля рассчитаем величину напряжения Н :

Здесь R – радиус тела (планеты), Т – период вращения. Остальные величины уже определены. Подстановка известных R , T , M позволяет вычислить напряжение магнитных полей всех планет Солнечной системы. При этом следует оговориться: напряженность магнитного поля планет зависит не только от определенного нами гравитационного электрического заряда. Существует много факторов, влияющих на эту величину. Известно, магнитное поле Земли не остается постоянным. Активность Солнца, от которого исходят заряженные микрочастицы (протоны, электроны и т.д.) в виде «солнечного ветра», определяет переменную составляющую напряженности H . Кроме того, в Земле, в частности в ее коре, имеется целая сеть теллурических электрических токов. Токи прогнозируются в оболочках «жидкого» ядра, примыкающего к жесткому центральному ядру. С учетом всех указанных факторов будем оценивать приведенную ниже таблицу расчетов H только на основании вращения электрического заряда.

Рассмотрение таблицы показывает, что наилучшее совпадение расчетов с экспериментальными данными находим у Земли, Урана, приемлемое совпадение для Юпитера, Луны, Венеры. Наихудшее для Марса. Марс – удивительная планета. До сих пор она хранит много загадок, связанных с ее изучением с помощью космических аппаратов. Можно пока только фантазировать по поводу отсутствия магнитного поля у Марса: вероятно, наличие заметного поля у Марса, равного 7,34 а/м, могло помешать разумным существам в тонких технологических процессах и они скомпенсировали поле до необходимой и достаточно малой величины.

Расхождения данных по Сатурну, Нептуну, Меркурию до 20 раз могут иметь различные причины. Например, Сатурн имеет значительные образования в виде колец, которые могут вносить заметную поправку в магнитное поле планеты, Меркурий очень близок к Солнцу и его поле может быть усиленно «солнечным ветром» и т.д. Очень хорошее совпадение для Земли. Это понятно, так как магнитное поле здесь находится под наблюдением не первое столетие и измеряется постоянно.

Подведем итоги. Если бы приведенная формула связи массы с зарядом была заведомо неверна, то при расчетах можно было ожидать любые величины, далекие от реально существующих. Этого не произошло. Таким образом гипотеза о связи массы и заряда получает экспериментальное подтверждение. Конечно же – этого не достаточно в окончательном утверждении такой концепции гравитации и инерции.

Анатолий Рыков

Существует несколько версий происхождения магнитного поля Земли и планет. Например, новаторская статья «Магнитное поле Земли», в которой предлагается новая трактовка образования магнитного поля Земли. Ниже дается другая версия причины существования магнитных полей у планет и, вообще, у космических объектов. За основу берется электрическая концепция гравитации и инерции, которая популярно изложена в статье «Мир, в котором мы живем...». Для объяснения магнитного поля вращающихся объектов Вселенной обратимся к формуле связи массы m и гравитационного электрического заряда q:

ρ = 8,6164·10–11 [заряд/кг]

Естественно, если вращающееся тело имеет электрический заряд, то вращение заряда создает ток I, который производит магнитное поле. По формуле связи тока с напряженностью магнитного поля рассчитаем величину напряжения Н:

Здесь R – радиус тела (планеты), Т – период вращения. Остальные величины уже определены. Подстановка известных R, T, M позволяет вычислить напряжение магнитных полей всех планет Солнечной системы. При этом следует оговориться: напряженность магнитного поля планет зависит не только от определенного нами гравитационного электрического заряда. Существует много факторов, влияющих на эту величину. Известно, магнитное поле Земли не остается постоянным. Активность Солнца, от которого исходят заряженные микрочастицы (протоны, электроны и т.д.) в виде «солнечного ветра», определяет переменную составляющую напряженности H. Кроме того, в Земле, в частности в ее коре, имеется целая сеть теллурических электрических токов. Токи прогнозируются в оболочках «жидкого» ядра, примыкающего к жесткому центральному ядру. С учетом всех указанных факторов будем оценивать приведенную ниже таблицу расчетов H только на основании вращения электрического заряда.

Рассмотрение таблицы показывает, что наилучшее совпадение расчетов с экспериментальными данными находим у Земли, Урана, приемлемое совпадение для Юпитера, Луны, Венеры. Наихудшее для Марса. Марс – удивительная планета. До сих пор она хранит много загадок, связанных с ее изучением с помощью космических аппаратов. Можно пока только фантазировать по поводу отсутствия магнитного поля у Марса: вероятно, наличие заметного поля у Марса, равного 7,34 а/м, могло помешать разумным существам в тонких технологических процессах и они скомпенсировали поле до необходимой и достаточно малой величины.

Расхождения данных по Сатурну, Нептуну, Меркурию до 20 раз могут иметь различные причины. Например, Сатурн имеет значительные образования в виде колец, которые могут вносить заметную поправку в магнитное поле планеты, Меркурий очень близок к Солнцу и его поле может быть усиленно «солнечным ветром» и т.д. Очень хорошее совпадение для Земли. Это понятно, так как магнитное поле здесь находится под наблюдением не первое столетие и измеряется постоянно.

Подведем итоги. Если бы приведенная формула связи массы с зарядом была заведомо неверна, то при расчетах можно было ожидать любые величины, далекие от реально существующих. Этого не произошло. Таким образом гипотеза о связи массы и заряда получает экспериментальное подтверждение. Конечно же – этого не достаточно в окончательном утверждении такой концепции гравитации и инерции.

Похожие рефераты:

Фотон – это квант электромагнитного потока излучения, т.е. состоит из кванта электрического потока и кванта магнитного потока.

Возмущение электродинамического вакуума.

Метод моделирования электростатического поля имеет широкое применение на практике. Пользуясь этим методом, изучают сложные электростатические поля (в электростатических линзах, в электронных трубках и т.п.).

Исаак Ньютон был потрясен красотой мира и кратко записал закон всемирного тяготения. По Ньютону гравитация мгновенно распространяется по Вселенной, помогая сохранять за каждым ее объектом точное место.

Физический факультет БГПУ (2004 год).

Различные интерпретации электромагнитного поля.

В работе показана общая схема рождения звезды и ее планетной системы. Представленная гипотеза начального развития системы.

Явление магнитного резонанса используется для обнаружения и измерения эШарль Луи Монтескье: французское просветительствоектрических и магнитных взаимодействий электронов и ядер в макроскопических количествах вещества.

В работе представлены три гипотезы по теме планетная система.