الأقطاب المغناطيسية للأرض

تلتقط بوصلة ، واسحب الرافعة نحوك حتى تسقط الإبرة المغناطيسية على طرف الإبرة. عندما يهدأ السهم لأسفل ، حاول وضعه في اتجاه مختلف. ولن تحصل على أي شيء. بغض النظر عن مدى انحراف السهم عن موضعه الأصلي ، فإنه بعد التهدئة ، سيشير دائمًا إلى الشمال بنهاية ، والجنوب بالطرف الآخر.

ما القوة التي تجعل إبرة البوصلة تعود بعناد إلى وضعها الأصلي؟ يسأل الجميع نفسه سؤالًا مشابهًا ، وينظر إلى إبرة مغناطيسية متذبذبة قليلاً ، كما لو كانت حية.

من تاريخ الاكتشافات

في البداية ، اعتقد الناس أن هذه القوة هي عامل الجذب المغناطيسي لنجم الشمال. بعد ذلك ، وجد أن إبرة البوصلة تتحكم فيها الأرض ، لأن كوكبنا مغناطيس ضخم.

لكن الإبرة المغناطيسية لا يتم توجيهها دائمًا بالضبط على طول الخط الشمالي الجنوبي ، ولكن لها انحراف عن هذا الاتجاه. يسمى هذا الانحراف بالانحراف المغناطيسي.

التعرف على شخص خصائص مذهلةحدثت المغناطيسية الأرضية في فجر التاريخ التاريخي. بالفعل في العصور القديمة ، كان الناس على دراية بخام الحديد المغناطيسي - أكسيد الحديد الأسود. لكن من ومتى يتم تحديد أن المغناطيس الطبيعي يتم توجيهه دائمًا بنفس الطريقة في الفضاء فيما يتعلق بالقطبين الجغرافيين للأرض ، ليس معروفًا تمامًا. في أطروحات صينية تعود إلى القرن الحادي عشر قبل الميلاد. هـ ، هناك أجزاء يمكن تفسيرها كدليل على استخدام البوصلة لأغراض الملاحة. ظهر أول وصف معروف للبوصلة في الصين بعد 23 قرنًا فقط - في القرن الحادي عشر ، وحتى في أوروبا لاحقًا - في القرن الثاني عشر. نحن مدينون بأول رسالة موثوقة حول البوصلة المغناطيسية التي ظهرت في أوروبا للراهب الإنجليزي ألكسندر نيكيم. حوالي عام 1187 ، وصف جهازًا يتكون من سهم يشير إلى الاتجاه ، وفي بوصلته كان السهم يطفو ، ولم يتم تعليقه من الخيط. معلم مهم آخر في تاريخ المغناطيسية الأرضية هو رسالة كتبها بيير دي ميريكورت عام 1269. في هذه الرسالة ، على وجه الخصوص ، قيل أن المغناطيس الطبيعي له قطبان وأن هذين القطبين يميلان إلى التأسيس على طول خط الزوال الجغرافي ، مشيرًا إلى قطبي الأرض - الشمال والجنوب.

هناك بعض المعلومات التي تفيد بأن X. كان كولومبوس يعلم أن إبرة البوصلة تنحرف عن خط الزوال الجغرافي وأن هذا الانحراف ليس هو نفسه في أجزاء مختلفةأرض.

"... في سبتمبر 1492 ، تجمع العديد من الإسبان على السد. كانت أعينهم مثبتة على البحر ، حيث كانت تتأرجح ثلاث سفن على الأمواج. كانت لهذه السفن رحلة غير عادية: عبور محيط غير معروف تمامًا حتى الآن والوصول إلى الهند الرائعة ...

أبحرت السفن. كان الساحل الإسباني الأصلي يبتعد أكثر فأكثر مع مرور كل ساعة.

في 13 سبتمبر ، فوجئ البحارة عندما اكتشفوا أن إبرة البوصلة قد غيرت اتجاهها ، وانحرفت إلى الغرب. في اليوم التالي ، لوحظ الانحراف مرة أخرى. أبلغ الملاح X. كولومبوس أن إبرة بوصلة السفينة قد انحرفت بمقدار 11 درجة عن الاتجاه المقصود في أربعة أيام.

جالسًا في مقصورته ، فكر كولومبوس لفترة طويلة. لم يستطع تفسير سلوك إبرة البوصلة بأي شكل من الأشكال. ربما يعود؟ لكن هناك ، في إسبانيا ، العار ينتظره ، والأمام ، إذا اكتشف أراضٍ جديدة ، فإن المجد والأوسمة ينتظره. وقرر كولومبوس الاستمرار. لطمأنة البحارة ، أخبرهم أنه لم تكن إبرة البوصلة هي التي غيرت اتجاهها ، لكن نجم الشمال قد تحول إلى حد ما من مكانه. لذلك لا داعي للقلق وتستمر الرحلة.

هدأ البحارة وسرعان ما وصلت السفن إلى العالم الجديد.

كان انحراف الإبرة المغناطيسية للبوصلة ، التي اكتشفها كولومبوس ، بمثابة حافز لدراسة هذه الظاهرة ، حيث احتاج الملاحون إلى معلومات دقيقة حول حجم الانحراف المغناطيسي في أجزاء مختلفة من كوكبنا. من ذلك الوقت فصاعدًا ، بدأ تحديد الانحرافات في أماكن مختلفة على الأرض ، وبناءً على هذه البيانات ، يتم إنشاء خرائط مغناطيسية ، والتي توضح في أي اتجاه تنحرف الإبرة المغناطيسية للبوصلة في مكان معين وعدد الدرجات.

في عام 1544 ، أثبت هارتمان ، وهو قس من نورمبرغ ، أن الاتجاه نحو المنطقة الجغرافية والي قطب مغناطيسي s تختلف ، وتعتمد الزاوية بين هذه الاتجاهات (الانحراف) على إحداثيات موقع المراقبة. تم اتخاذ الخطوة الرئيسية التالية بواسطة روبرت نورمان ، الذي اكتشف معلمة جغرافية أخرى. حقل مغناطيسيوهي الميل. اكتشف نورمان أن إبرة المغناطيس المعلقة بحرية لا تتحرك فقط في اتجاه الأقطاب المغناطيسية ، بل تميل أيضًا فيما يتعلق بالمستوى الأفقي. من خلال هذه الملاحظة ، توصل نورمان إلى الاستنتاج الأساسي حقًا وهو أن مصدر القوة التي توجه السهم يقع داخل الأرض وليس خارجها.

في عام 1600 ، توصل ويليام جيلبرت ، الطبيب الشخصي للإمبراطورة الإنجليزية إليزابيث 1 ، على أساس تجاربه التي لا نهاية لها ، والتي كرس لها حياته كلها ، إلى فكرة أن الأرض نفسها كانت مغناطيسًا عظيمًا. القرن السابع عشرتميزت بالاكتشافات الجديدة في مجال المغناطيسية الأرضية. ومن أبرزها اكتشاف ظاهرة "المسار العلماني". أثبت إدموند هالي ، الفلكي الملكي في المحكمة الإنجليزية ، بعد أن أجرى العديد من القياسات المتكررة للانحراف في كل من لندن وأماكن أخرى ، أنه يخضع لتغييرات منتظمة منتظمة. في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، تعامل علماء موسوعيون بارزون مثل همبولت وجاي-لوساك وماكسويل وجاوس مع مشاكل المغناطيسية الأرضية. من بين المشاريع التي نظمها Gauss و Humboldt ، على وجه الخصوص ، كان "Göttingen Union" ، الذي لم يسبق له مثيل من حيث الحجم في تاريخ المغنطيسية الأرضية. في إطار هذا المشروع ، تم إجراء قياسات متزامنة للمجال المغنطيسي الأرضي في 50 نقطة من الكرة الأرضية لمدة 5 سنوات (من 1836 إلى 1841) لمدة 28 فترة زمنية.

في بداية القرن العشرين ، في عام 1909 ، تم إطلاق مختبر مغناطيسي عائم - يخت كارنيجي ، الذي ينتمي إلى قسم المغناطيسية الأرضية في معهد كارنيجي في واشنطن. لما يقرب من 20 عامًا ، تم استخدامه لقياس المجال المغناطيسي في نقاط مختلفة من المحيط العالمي ، وفي عام 1953 انطلقت المركبة السوفيتية غير المغناطيسية Zarya في رحلتها الأولى ، والتي ، خلال ثلاثة عقود من الرحلات الاستكشافية المستمرة ، اجتازت جميع المحيطات ، مخلفة 350 ألف ميل بحري. في عام 1947 ، قام الفيزيائي السوفيتي Ya.I. لشرح أسباب المجال المغناطيسي ، اقترح Frenkel فرضية دينامو الأرض ، والتي تم تطويرها لاحقًا واستكمالها بشكل كبير من قبل علماء آخرين وتحولت إلى نظرية متماسكة لأصل المجال المغنطيسي الأرضي. كان الحدث التاريخي في تاريخ علم المغناطيسية هو تفسير طبيعة الانحرافات المغناطيسية للمحيطات. يعود شرف هذا الاكتشاف إلى عالمين - D. Matthews و F. Vine. في ورقتهم المشتركة الوحيدة ، التي نُشرت في عام 1963 في مجلة Nature تحت عنوان "الشذوذ المغناطيسي فوق التلال المحيطية" ، اقترحوا نموذجًا يشرح جميع السمات الرئيسية للشذوذ المغناطيسي المحيطي بسهولة ورشاقة غير عادية. شكل هذا العمل أساس كل شيء البحث المعاصرالمجال المغنطيسي الأرضي.

أقطاب مغناطيسية - الغلاف المغناطيسي

مقارنة بالمجالات المغناطيسية التي نواجهها الحياة اليومية(نوى السماعات ، النبضات المغناطيسية للتيار المتردد في الأجهزة المنزلية ، والمصابيح ، وخطوط الطاقة ، وما إلى ذلك) ، يعد المجال المغناطيسي للأرض مجالًا ضعيفًا للغاية. ومع ذلك ، فإن ما يسمى بالمجال المغنطيسي الأرضي الرئيسي ، والذي له طبيعة كوكبية ، موجود في كل مكان على وجه الأرض. تعلم الناس قياس بعض عناصره حتى قبل اكتشاف المجال المغناطيسي نفسه. لذلك ، ظهرت الخرائط الأولى للانحدار المغناطيسي ، التي جلبت الكثير من المتاعب لبحارة العصور القديمة ، في منتصف السادس عشرقرن.

إن إدراك أن الأقطاب المغناطيسية لا تتطابق مع الأقطاب الجغرافية وضع كل شيء في مكانه وجعل من الممكن فهم أن الانحراف هو الزاوية بين الاتجاه الشمالي وخط الزوال المغناطيسي الذي تم وضع إبرة البوصلة على طوله. منذ زمن بعيد ، تم قياس مقدار الميل ، الزاوية بين المستوى الأفقي والإبرة المغناطيسية.

الآن تمت دراسة المجال المغناطيسي على سطح كوكبنا بتفاصيل كافية. اتضح أنه ليس ثابتًا بأي حال من الأحوال ، ولكنه يتغير باستمرار. على مدار العام ، ظهرت مئات المراصد المغناطيسية ، وعشرات السفن والطائرات الخاصة ، والعديد من مفارز علماء المغناطيس في أجزاء مختلفة من العالم.

اتضح أن المجال المغناطيسي يخضع لمجموعة متنوعة من التغييرات. بعضها منتظم ويتم ملاحظته يوميًا ، ولا سيما ما يسمى بالتغيرات النهارية ، والتي تتميز بالتقلبات الدورية في شدة المجال المغناطيسي والانحدار المغناطيسي. الاختلافات الأخرى ليست أقل شهرة - التذبذبات قصيرة المدى ، التي لا تتجاوز مدتها عدة دقائق ، وكذلك العواصف المغناطيسية ، التي يمكن قياس مدتها لأيام.

ترتبط كل هذه الاختلافات ارتباطًا مباشرًا بنشاط الشمس. في "الأيام المغناطيسية الهادئة" ، يتسبب تفاعل الرياح الشمسية مع التيارات الأيونوسفيرية في حدوث تغييرات سلسة ومنتظمة في مكونات المجال المغناطيسي خلال فترة تقترب من 24 ساعة. العواصف المغناطيسية المذكورة أعلاه هي اضطرابات متفرقة غير منتظمة في الغلاف المغناطيسي للأرض. تبدأ في اللحظة التي يتغير فيها ضغط الرياح الشمسية على الغلاف المغناطيسي بشكل حاد ولا تستطيع "إبعاد" تدفق الجسيمات عالية الطاقة من الأرض. ونتيجة لذلك ، فإنها تخترق طبقة الأيونوسفير ، وتعطل البنية العادية للتيارات الكهربائية القريبة من الأرض. تختلف شدة العواصف المغناطيسية ومدتها ، ولكن ، كقاعدة عامة ، يحدث الاستعادة الكاملة لـ "هدوء" المجال المغنطيسي الأرضي بعد 2-3 أيام من بدء العاصفة.

في حالة عدم تمكن قفزة الضغط (الكثافة) للرياح الشمسية من "اختراق" الغلاف المغناطيسي ، فإن تشوهات المغناطيس خطوط القوةهي محلية بطبيعتها والاضطرابات المغناطيسية لا تغطي الكرة الأرضية بأكملها ، ولكن فقط بعض المناطق المنفصلة. إنهم "ضيوف" متكررون جدًا في المناطق الشمالية من العالم. ترتبط الشفق القطبي أيضًا بشكل شائع بهذه الاضطرابات.

خلال العام ، هناك فترتان من الزيادة الحادة في النشاط المغناطيسي - هذه هي فترات الربيع والخريف ، أي مارس وسبتمبر. في هذا الوقت ، يزداد عدد العواصف المغناطيسية بشكل كبير. إذا حدثت عاصفة مغناطيسية 1-2 في المتوسط ​​شهريًا ، فيزداد عددها في مارس وسبتمبر عدة مرات ، وتكون ذروة النشاط المغناطيسي في الخريف أكثر نشاطًا - في الخريف يكون عدد العواصف المغناطيسية أكبر مما كان عليه في الربيع ، ويمكن أن يصل ما يصل إلى 7-8 في الشهر.

يتأثر تواتر حدوث العواصف بشدة بالدورة العالمية للنشاط الشمسي لمدة 11 عامًا ، والتي تحدد إلى حد كبير جميع العمليات الطبيعية على الأرض. بالمناسبة ، كان عام 2003 - العام - أقصى نشاط شمسي.

بالإضافة إلى هذه التقلبات قصيرة المدى في المجال المغناطيسي ، هناك تغييرات سلسة وأبطأ بكثير في معاييره ، مع فترة تصل إلى عدة مئات من السنين. إنها مرتبطة بالعمليات التي تحدث داخل الأرض وتسمى الاختلافات العلمانية. يمكن تشبيه الاختلافات العلمانية بتنفس مجال مغناطيسي - في كل نقطة على سطح الأرض ، يتغير اتجاه المجال المغناطيسي بشكل دوري ، ولا يظل حجم مغنطة الكوكب ككل ثابتًا. تاريخ منتظم الملاحظات المغناطيسيةيزيد عمره قليلاً عن 100 عام ، لذا فإن المعلومات حول الاختلافات العلمانية التي تم الحصول عليها من هذه القياسات ، بالطبع ، لا يمكن أن تكون كاملة. لفترة طويلة بدا أن أي محاولات لعلماء المغناطيس للنظر في الماضي البعيد لكوكبنا ، لمعرفة كيف تغير مجاله المغناطيسي بمرور الوقت ، محكوم عليها بالفشل. ومع ذلك ، فإن الطبيعة نفسها تخزن للناس دليلًا رائعًا ساعد في حل أحد أكثر الألغاز صعوبة في تطور الأرض.

في منتصف القرن التاسع عشر ، تم اكتشاف ظاهرة المغنطة الحرارية للحمم الباليومغناطيسية. تدريجيًا ، وخطوة بخطوة ، توصل العلماء إلى أن حاملات المجال المغنطيسي الأرضي القديم يمكن أن تكون صخورًا من أصول مختلفة ، نارية ورسوبية.

اتضح أن الصخور التي اندلعت أثناء الانفجارات البركانية على شكل حمم بركانية لها قدرة مذهلة على تخزين المعلومات حول المجال المغناطيسي للأرض. الصخور التي يتم تسخينها إلى درجة حرارة 500-700 درجة مئوية ، عندما تبرد ، تكتسب مغنطة ، يتوافق حجمها واتجاهها مع المجال المغناطيسي للأرض الذي يعمل على الصخر أثناء التبريد. استمرت هذه المغنطة لملايين السنين ، ومثل الشريط ، تقدم لنا أدلة من الماضي البعيد للكوكب. من خلال تحديد عمر تكوينات الحمم البركانية بالطرق الجيولوجية و "قراءة" المعلومات المغنطيسية القديمة المخزنة فيها ، من الممكن استعادة تاريخ المجال المغناطيسي للأرض بشكل مؤكد.

كشفت الدراسات المغنطيسية القديمة عن أدلة دامغة على الانتكاسات المتكررة (الانعكاسات القطبية) للمجال المغنطيسي الأرضي في العصور الماضية. اتضح أن الأقطاب المغناطيسية غيرت أماكنها أكثر من مرة. بفضل إنجازات علماء الفيزياء الذين طوروا طرقًا لتحديد العمر المطلق للصخور ، فإن علماء المغنطيسية القديمة لديهم الفرصة ليس فقط لتسجيل الأحداث الرئيسية في تاريخ المجال المغنطيسي الأرضي (الانعكاسات في المقام الأول) ، ولكن أيضًا لتحديد مدتها والمطلق. أوقات بدء ونهاية الانعكاسات - أي لإنشاء مقياس زمني (مقياس زمني) لانعكاسات المجال المغنطيسي الأرضي. يطلق علماء المغناطيسية على هذا المقياس المغنطيسي الزمني.

كان المقياس الأول من هذا القبيل "هزيلًا" إلى حد ما - فقد غطى فترة 3.5 مليون سنة فقط ولم يختلف كثيرًا في التفاصيل. الحقيقة هي أن الحمم اندلعت في الغالب فقط في فترات تكتونوماغماتية معينة ، ضمن نطاق ضيق نسبيًا.

الفاصل الزمني. لذلك ، أصبح من الواضح أن فحص الحمم فقط ثورات بركانية، "اقرأ" سوف يفشل التاريخ الكامل للحقل المغناطيسي للأرض.

تغير الوضع بشكل جذري بمجرد أن بدأت الدراسات واسعة النطاق للمجال المغناطيسي للمحيطات. كشفت القياسات المستمرة الأولى على طول الخطوط التي تعبر المحيط الأطلسي عن اختلافات حادة في بنية المجال المغناطيسي للمحيط مقارنة بالأرض. كانت النتيجة رائعة حقًا. اتضح أنه بدلاً من الشكل المعقد للشذوذ المغناطيسي على الأرض ، والذي يختلف اختلافًا كبيرًا من منطقة إلى أخرى ، فإن الانحرافات المغناطيسية المحيطية في جميع المحيطات لها طابع منتظم ومنتظم.

المجال المغناطيسي للمحيط العالمي هو شريط متوازي مع اتجاه متناوب لمغنطة الصخور - إما أنه يتزامن مع اتجاه المجال المغناطيسي الحديث (مغنطة مباشرة) ، أو عكسه مباشرة (مغنطة عكسية). تمتد هذه الحالات الشاذة لآلاف الكيلومترات ، وأحيانًا بدون أي تشويه. على سبيل المثال ، في المحيط الأطلسيتم تتبعهم من أيسلندا إلى كيب هورن.

الشذوذ المحيطي شديد الكثافة وحجمه هائل. ولكن ربما تكون السمة الأكثر لفتًا للانتباه لهذه الأشرطة المغناطيسية هي تناظرها المرآة فيما يتعلق بحافة منتصف المحيط ، أي أن أي شذوذ إيجابي أو سلبي على جانب واحد من التلال له بالضرورة "التوأم" في الجانب الآخر. علاوة على ذلك ، توجد الشذوذ "التوأم" على نفس المسافة من محور التلال.

كان علماء الجيوفيزياء في التنقيب المغناطيسي ، الذين اعتادوا على شرح شذوذ المجال المغناطيسي من خلال خصائص التركيب الجيولوجي والتكوين المادي للصخور في منطقة الدراسة ، في حيرة من أمرهم: فالنماذج والمخططات المعتادة للأراضي المتطورة جيدًا لم "تعمل" مثل تطبق على المحيط. ومع ذلك ، لم يكن تفسير هذه الظاهرة بعيدًا - فالثورة التي حدثت في الجيولوجيا رفعت الصفائح التكتونية للغلاف الصخري العالمي إلى قاعدة علوم الأرض. لقد قدمت لعلماء المغناطيس حقًا هدية لا تقدر بثمن- القدرة على استكشاف تاريخ المجال المغنطيسي الأرضي طوال فترة وجود المحيطات.

أدت الجهود المشتركة لعلماء المغنطيسية القديمة وعلماء المغناطيسية البحرية إلى إنشاء المقياس الزمني المغنطيسي الأكثر تفصيلاً - تاريخ انعكاسات المجال المغنطيسي الأرضي على مدى 4 مليارات سنة. علاوة على ذلك ، يكفي مجرد إلقاء نظرة خاطفة على هذا المقياس لملاحظة أن حياة المجال المغناطيسي للأرض عاصفة جدًا.

تتغير الأقطاب المغناطيسية لكوكبنا من وقت لآخر - هناك انعكاس للمجال المغناطيسي. يصبح القطب المغناطيسي الجنوبي هو الشمال والعكس صحيح. خلال هذه الفترات ، يكون اتجاه المجال المغناطيسي عكس الاتجاه الحديث. تستغرق عملية "دوران" القطبين 10 آلاف سنة على الأقل. وعلى الرغم من الإنجازات الهائلة لعلم المغناطيسية والجيوفيزياء العقود الاخيرة، لا تزال أسباب هذه التحولات لغزا.

ومع ذلك ، فإن الدراسات التفصيلية المنهجية للانعكاسات جعلت من الممكن اقتراح أنه قد يكون هناك صلة بين التغيير الدوري للنباتات والحيوانات على الأرض والتغيرات الدورية في المجال المغناطيسي. يعتقد العديد من الباحثين أنه خلال فترة انعكاس القطبية ، يضعف المجال المغناطيسي بشكل كبير أو حتى يختفي تمامًا ، بينما تظل الأرض في هذا الوقت بلا حماية ضد تدفقات الإشعاع الكوني ، والتي لها تأثير هائل على المحيط الحيوي للكوكب. ترتبط أكثر الفرضيات جرأة بتغيير في قطبية الأقطاب المغناطيسية حتى مظهر الشخص.

من السابق لأوانه تحديد مدى صحة هذه الافتراضات أو غيرها. بلا شك ، هناك شيء واحد - إن وجود الحياة على كوكبنا مستحيل بدون مجال مغناطيسي يحمي جميع الكائنات الحية من التأثيرات المدمرة للإشعاع الكوني.

ينتشر المجال المغناطيسي الخارجي للأرض - الغلاف المغناطيسي - في الفضاء الخارجيأكثر من 20 قطرًا أرضيًا ويحمي كوكبنا بشكل موثوق من تيار قوي من الجسيمات الكونية.

هيكل الغلاف المغنطيسي: الرياح الشمسية ، مقدمة موجة الصدمة ، المجال المغناطيسي بين الكواكب ، ذيل الغلاف المغناطيسي ، الإيقاف المغناطيسي (حدود الغلاف المغناطيسي) ، الجانب الليلي من الإيقاف المغناطيسي ، الجانب النهاري من الإيقاف المغناطيسي ، نقطة تقاطع خطوط المجال ، الغلاف الأيوني ، الجسيمات المحاصرة عن طريق خطوط المجال ، كرة البلازما ، الشفق القطبي البيضاوي.

إن أبرز مظاهر الغلاف المغناطيسي هي العواصف المغناطيسية - تقلبات فوضوية سريعة لجميع مكونات المجال المغنطيسي الأرضي. في كثير من الأحيان ، تلتقط العواصف المغناطيسية الكرة الأرضية بأكملها: يتم تسجيلها بواسطة جميع المراصد المغناطيسية في العالم - من القارة القطبية الجنوبية إلى سفالبارد ، ونوع الرسوم المغناطيسية التي تم الحصول عليها في معظم النقاط البعيدةالأرض ، متشابهة بشكل ملحوظ. لذلك ، ليس من قبيل المصادفة أن تسمى هذه العواصف المغناطيسية عالمية.

اتساع تذبذبات المجال المغناطيسي أثناء العاصفة أعلى بمئات أو حتى آلاف المرات من مستوى التذبذبات في أيام "الهدوء" ، لكنها تزداد عادةً بنسبة لا تزيد عن 1-3٪ بالنسبة إلى المجال المغناطيسي الرئيسي (الداخلي) من الارض. المجال المغناطيسي الخارجي هو مجال التيارات المتدفقة في الأيونوسفير - الغلاف الخارجي للغلاف الجوي للأرض ، والذي يقع على مسافة 100 إلى 600 كم تقريبًا من سطحه. هذه القشرة مشبعة بغاز مؤين جزئيًا - بلازما ، يتخللها المجال المغنطيسي الأرضي. يؤدي دوران الأرض حتمًا إلى دوران أصدافها الخارجية الغازية ، والتي ، بالإضافة إلى الجاذبية الأرضية ، تتعرض لضغط الرياح الشمسية.

العواصف المغناطيسية

للعواصف المغناطيسية تأثير قوي على الاتصالات اللاسلكية وخطوط الاتصالات ومحطات الطاقة. لذلك ، خلال عاصفة مغناطيسية قوية في 11 فبراير 1958 ، والتي اجتاحت العالم بأسره ، انقطعت الاتصالات اللاسلكية في العديد من الأماكن.

كانت التيارات الكهربائية التي تسببها عاصفة مغناطيسية في الأرض كبيرة جدًا في السويد لدرجة أن مادة العزل الكهربائي على الكابلات اشتعلت فيها النيران ، واحترقت الصمامات والمحولات ، وانقطعت الإشارات على السكك الحديدية.

لماذا تحدث العواصف المغناطيسية؟

لماذا تحدث العواصف المغناطيسية؟ اتضح أن الشمس هي المسؤولة عن هذا ، أو بالأحرى ، العمليات التي تحدث على هذا النجم الأقرب إلينا.

لقد ثبت أنه عندما تحدث عواصف مغناطيسية على الأرض ، يتم ملاحظة البقع على الشمس ، وتحدث انفجارات قوية بشكل استثنائي.

حقيقة أن إبرة البوصلة تتقلب ليست دائمًا خطأ الشمس. هناك أماكن على الكرة الأرضية يتأثر فيها السهم بالصخور.

ومن المعروف أن جميع الصخور لها الخواص المغناطيسية. لكن من بينها ، الصخور البلورية النارية هي الأكثر مغناطيسية.

لذلك ، حيث توجد صخور بلورية ذات تركيبة معينة في العمق ، لوحظ وجود شذوذ مغناطيسي. في مثل هذه الأماكن على الأرض ، قد تتحول إبرة البوصلة إلى الغرب أو الشرق أو حتى الجنوب بدلاً من الإشارة إلى الشمال.

تحدث أقوى الانحرافات المغناطيسية في المناطق التي تحدث فيها صخور خام الحديد في العمق. هذا هو السبب في أن الجيولوجيين يبحثون منذ فترة طويلة عن المعادن باستخدام البوصلة. على سبيل المثال ، تم اكتشاف أكبر رواسب خام الحديد في العالم ، شذوذ كورسك المغناطيسي ، بالإضافة إلى رواسب خام الحديد سوكولوفسكو-سارباي في كازاخستان.

في في الآونة الأخيرةتوصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن الخصائص المغناطيسية للأرض لا تؤثر فقط على الإبرة المغناطيسية للبوصلة ، ولكن أيضًا على الكائنات الحية.

تأثير الخاصية المغناطيسية للأرض على الكائنات الحية

يعلم أولئك الذين يربون الأسماك في حوض السمك أنه يمكن تدريبهم بحيث يسبح "هو" بعد أن تطرق على كأس الحوض في مكان معين حيث يتم إطعامهم عادةً. يمكن استبدال التنصت بإضاءة مصباح كهربائي ، كما أصبح واضحًا مؤخرًا ، مغناطيس. اتضح أن السمكة تشعر بعملها.

الإنسان أكثر حساسية ، مثله مثل الحيوانات ، للعمليات التي تحدث بشكل دوري على الشمس (انفجارات قوية ، ظهور البقع). هذه العمليات ، كما تعلم الآن ، سببها عواصف مغناطيسية.

لاحظ العلماء منذ فترة طويلة أن النشاط السريع للشمس يحدث في حوالي 11 عامًا. كما لاحظوا فترة 11 عامًا في حياة بعض الكائنات الحية. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا قمت بفحص الحلقات السنوية بعناية على قطع المنشار لشجرة قديمة ، فستلاحظ أن سمك هذه الحلقات ليس هو نفسه. تكرار الحلقات الأوسع والأضيق له انتظام معين - فهو يعكس دورة أحد عشر عامًا من النشاط الشمسي.

تم جمع كمية هائلة من المواد حول تواتر انتشار الأمراض الجماعية بين البشر والحيوانات. ومرة أخرى ، تم إنشاء علاقة بين الأوبئة والتغيرات في النشاط الشمسي. إذن فالأنفلونزا "تأتي" خلال سنوات النشاط الشمسي الأقصى ، ومرض الحمى القلاعية ، بلاء تربية الحيوانات ، على العكس من ذلك ، خلال سنوات النشاط الشمسي المنخفض.

تم تلقي بيانات مثيرة للاهتمام بشأن الدفتيريا. ويلاحظ أن المرض تسبب في تفشي المرض خلال سنوات النشاط الشمسي الأدنى.

خلال فترة الشمس المضطربة ، يكثف نمو الأشجار ، تتكاثر جحافل الحشرات - الآفات الزراعية - بشكل كارثي أو تختفي فجأة.

قد يبدو الأمر مفاجئًا ، لكن عدد حوادث السيارات ، وفقًا للإحصاءات ، كقاعدة عامة ، يزداد - وغالبًا أربع مرات! - في اليوم الثاني بعد ... التوهجات الشمسية. بمساعدة أدوات خاصة ، لوحظ أنه أثناء التوهجات على الشمس ، يتباطأ رد فعل الناس للإشارات ، علاوة على ذلك ، عدة مرات مقارنة بأيام الشمس الهادئة.

في بعض البلدان ، بما في ذلك الاتحاد السوفيتي ، تم تنظيم خدمة شمسية خاصة. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم تثبيت أجهزة التصوير المغناطيسية على بعض الشواطئ ، لتسجيل التقلبات في المغناطيسية الأرضية. عندما يتدهور الطقس على الشمس ، لا يلاحظه الأشخاص الذين ليس لديهم جهاز! لا يزال البحر يتلألأ ويومض في الشمس وليس سحابة في السماء. وتقارير المغنطيسية: تحدث اضطرابات في الشمس. الأطباء ، بعد أن علموا بهذا ، تمكنوا من حماية مرضاهم من الطقس المشمس السيئ في الوقت المناسب.

خاتمة

يتساءل الكثير من الناس: هل البوصلة المغناطيسية عفا عليها الزمن في عصرنا؟ بعد كل شيء ، أصبح لدى الملاحين الآن أدوات دقيقة مثل البوصلة الجيروسكوبية ومجموعة متنوعة من أجهزة الرادار. نعم ، إلى جانب ذلك ، على السفن المصنوعة من المعدن ، من غير المرجح أن تشير الإبرة المغناطيسية إلى الاتجاه الصحيح. بعد كل شيء ، من المعروف أن - أي شيء حديدي يرفض بشكل كبير ؛ سهم.

ومع ذلك ، فإن السهم الصغير المتحرك يخدم الناس حتى الآن. على أي سفينة حديثة ، يجب تركيب بوصلة مغناطيسية واحدة أو اثنتين. بالإضافة إلى البوصلة ، يحتوي البهلوان على خريطة توضح مقدار الانحراف المغناطيسي لكل نقطة.

بمعرفة حجم الانحراف المغناطيسي وقراءات بوصلة السفينة ، يُدخل الملاح تعديلاً عليها ويحدد المسار الحقيقي للسفينة. على سبيل المثال ، في بحر البلطيق ، يكون الانحراف المغناطيسي 4-6 درجات ، والميل شرقًا. هذا يعني أن إبرة البوصلة تنحرف عن الاتجاه الصحيح بين الشمال والجنوب بمقدار 6 درجات إلى الشرق. لتحديد المسار الصحيح للسفينة ، تحتاج إلى تصحيح قراءة البوصلة بمقدار 6 درجات.

وجد علماؤنا طريقة للتخلص من انحراف إبرة البوصلة تحت تأثير الأجسام الحديدية على السفينة (يسمى هذا الانحراف الانحراف). للقيام بذلك ، يتم وضع مغناطيس خاص وأجسام حديدية حول البوصلة بترتيب معين.

بفضل علم الانحراف ، بقيت البوصلة المغناطيسية مساعد مخلصالبحارة والسفن الحديدية.

في القرن العشرين ، مع ظهور الطيران ، أصبح من الضروري استخدام بوصلة مغناطيسية في الطائرات. في هذه الحالة ، يتم تدمير انحراف البوصلة على متن الطائرة بنفس طريقة تدمير السفن.

من المثير للاهتمام ملاحظة أن الإنسان لا يستخدم قوة المغناطيسية الأرضية (على سبيل المثال ، للملاحة). هناك سبب للاعتقاد بأن الطيور ، التي تفاجئنا بقدرتها على العثور على الأماكن التي وُلدت وعاشت فيها ذات يوم ، تستخدم هذه القوى أيضًا.

منذ وقت ليس ببعيد عقدت تجارب ممتعةمع الحمام الزاجل ، والتي ، كما تعلم ، تتميز بالقدرة على تحديد موقعها الدائم. تم أخذ خمسة حمامات من المدينة التي كانوا فيها. بعد إطلاق سراحهم في البرية ، عادت الطيور بشكل واضح. ثم تم ربط مغناطيس صغير بكل حمامة تحت الأجنحة وتكررت التجربة. اتضح أن حمامة واحدة فقط من بين كل خمسة عادت إلى المنزل ، ثم بعد تجول طويل في الطريق.

وفقًا للمفاهيم الحديثة ، تم تشكيله منذ حوالي 4.5 مليار سنة ، ومنذ تلك اللحظة أصبح كوكبنا محاطًا بمجال مغناطيسي. كل شيء على الأرض ، بما في ذلك البشر والحيوانات والنباتات ، يتأثر به.

يمتد المجال المغناطيسي حتى ارتفاع حوالي 100،000 كيلومتر (الشكل 1). إنه ينحرف أو يلتقط جزيئات الرياح الشمسية التي تضر جميع الكائنات الحية. تشكل هذه الجسيمات المشحونة حزام إشعاع الأرض ، وتسمى المنطقة بأكملها من الفضاء القريب من الأرض الذي توجد فيه الغلاف المغناطيسي(الصورة 2). على جانب الأرض الذي تضيئه الشمس ، يحد الغلاف المغناطيسي بسطح كروي نصف قطره حوالي 10-15 نصف قطر الأرض ، وعلى الجانب الآخر يمتد مثل ذيل مذنب على مسافة تصل إلى عدة آلاف نصف قطر الأرض ، وتشكيل ذيل مغناطيسي أرضي. يتم فصل الغلاف المغناطيسي عن المجال بين الكواكب بواسطة منطقة انتقالية.

الأقطاب المغناطيسية للأرض

يميل محور مغناطيس الأرض بالنسبة لمحور دوران الأرض بمقدار 12 درجة. تقع على بعد حوالي 400 كم من مركز الأرض. النقاط التي يتقاطع عندها هذا المحور مع سطح الكوكب هي أقطاب مغناطيسية.لا تتوافق الأقطاب المغناطيسية للأرض مع القطبين الجغرافيين الحقيقيين. في الوقت الحاضر ، إحداثيات الأقطاب المغناطيسية هي كما يلي: الشمال - 77 درجة NL. و 102 درجة غربا ؛ الجنوبي - (65 درجة جنوبا و 139 درجة شرقا).

أرز. 1. بنية المجال المغناطيسي للأرض

أرز. 2. هيكل الغلاف المغناطيسي

تسمى خطوط القوة التي تمتد من قطب مغناطيسي إلى آخر خطوط الطول المغناطيسية. تتشكل زاوية بين خطوط الطول المغناطيسية والجغرافية ، تسمى الانحراف المغناطيسي. كل مكان على الأرض له زاوية انحدار خاصة به. في منطقة موسكو ، تبلغ زاوية الانحراف 7 درجات إلى الشرق ، وفي ياكوتسك حوالي 17 درجة إلى الغرب. هذا يعني أن الطرف الشمالي لإبرة البوصلة في موسكو ينحرف عن طريق T إلى يمين خط الزوال الجغرافي الذي يمر عبر موسكو ، وفي ياكوتسك - بمقدار 17 درجة على يسار خط الزوال المقابل.

توجد إبرة مغناطيسية معلقة بحرية أفقيًا فقط على خط الاستواء المغناطيسي ، والذي لا يتطابق مع الخط الجغرافي. إذا تحركت شمال خط الاستواء المغناطيسي ، فإن الطرف الشمالي من السهم سينخفض ​​تدريجيًا. الزاوية التي تشكلت بواسطة إبرة مغناطيسية والمستوى الأفقي يسمى الميل المغناطيسي. في القطبين المغناطيسيين الشمالي والجنوبي ، يكون الميل المغناطيسي أكبر. إنها تساوي 90 درجة. في القطب المغناطيسي الشمالي ، سيتم تثبيت إبرة مغناطيسية معلقة بحرية رأسياً مع الطرف الشمالي لأسفل ، وفي القطب المغناطيسي الجنوبي ، سينخفض ​​طرفها الجنوبي. وهكذا ، فإن الإبرة المغناطيسية تظهر اتجاه خطوط المجال المغناطيسي فوق سطح الأرض.

بمرور الوقت ، يتغير موضع الأقطاب المغناطيسية بالنسبة لسطح الأرض.

تم اكتشاف القطب المغناطيسي بواسطة المستكشف جيمس سي روس في عام 1831 ، على بعد مئات الكيلومترات من موقعه الحالي. في المتوسط ​​، يتحرك 15 كم في السنة. في السنوات الاخيرةزادت سرعة حركة الأقطاب المغناطيسية بشكل كبير. على سبيل المثال ، يتحرك القطب المغناطيسي الشمالي حاليًا بسرعة حوالي 40 كيلومترًا في السنة.

يسمى انعكاس الأقطاب المغناطيسية للأرض انقلاب المجال المغناطيسي.

ل التاريخ الجيولوجيكوكبنا ، تغير المجال المغناطيسي الأرضي قطبية أكثر من 100 مرة.

يتميز المجال المغناطيسي بكثافة. في بعض الأماكن على الأرض ، تنحرف خطوط المجال المغناطيسي عن المجال الطبيعي ، وتشكل حالات شاذة. على سبيل المثال ، في منطقة شذوذ كورسك المغناطيسي (KMA) ، تكون شدة المجال أعلى أربع مرات من المعتاد.

هناك تغيرات نهارية في المجال المغناطيسي للأرض. سبب هذه التغييرات في المجال المغناطيسي للأرض هو التيارات الكهربائية المتدفقة في الغلاف الجوي ل ارتفاع عالي. إنها ناتجة عن الإشعاع الشمسي. تحت تأثير الرياح الشمسية ، يتشوه المجال المغناطيسي للأرض ويكتسب "ذيلًا" في اتجاه الشمس يمتد لمئات الآلاف من الكيلومترات. السبب الرئيسي لظهور الرياح الشمسية ، كما نعلم بالفعل ، هو القذف الهائل للمادة من هالة الشمس. عند التحرك نحو الأرض ، فإنها تتحول إلى غيوم مغناطيسية وتؤدي في بعض الأحيان إلى اضطرابات شديدة وشديدة على الأرض. الاضطرابات الشديدة بشكل خاص في المجال المغناطيسي للأرض - العواصف المغناطيسية.تبدأ بعض العواصف المغناطيسية بشكل غير متوقع وفي نفس الوقت تقريبًا في جميع أنحاء الأرض ، بينما يتطور البعض الآخر تدريجياً. يمكن أن تستمر لساعات أو حتى أيام. غالبًا ما تحدث عواصف مغناطيسية بعد يوم أو يومين التوهج الشمسيبسبب مرور الأرض عبر تيار من الجسيمات التي تقذفها الشمس. بناءً على وقت التأخير ، تقدر سرعة هذا التدفق الجسيمي بعدة ملايين كم / ساعة.

أثناء العواصف المغناطيسية القوية ، يتعطل التشغيل العادي للتلغراف والهاتف والراديو.

غالبًا ما تُلاحظ العواصف المغناطيسية على خط عرض 66-67 درجة (في منطقة الشفق القطبي) وتحدث في وقت واحد مع الشفق.

يختلف هيكل المجال المغناطيسي للأرض باختلاف خط عرض المنطقة. تزداد نفاذية المجال المغناطيسي نحو القطبين. فوق المناطق القطبية ، تكون خطوط المجال المغناطيسي عموديًا إلى حد ما على سطح الأرض ولها تكوين على شكل قمع. من خلالها ، يخترق جزء من الرياح الشمسية من جانب النهار إلى الغلاف المغناطيسي ، ثم إلى الغلاف الجوي العلوي. تندفع الجسيمات من ذيل الغلاف المغناطيسي هنا أثناء العواصف المغناطيسية ، لتصل إلى الحدود الغلاف الجوي العلويعند خطوط العرض العليا في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي. هذه الجسيمات المشحونة هي التي تسبب الشفق هنا.

لذا ، فإن العواصف المغناطيسية والتغيرات اليومية في المجال المغناطيسي مفسرة ، كما اكتشفنا بالفعل ، بالإشعاع الشمسي. ولكن ما هو السبب الرئيسي الذي يولد المغناطيسية الدائمة للأرض؟ من الناحية النظرية ، كان من الممكن إثبات أن 99٪ من المجال المغناطيسي للأرض ناتج عن مصادر مخبأة داخل الكوكب. يرجع المجال المغناطيسي الرئيسي إلى المصادر الموجودة في أعماق الأرض. يمكن تقسيمها تقريبًا إلى مجموعتين. يرتبط معظمها بعمليات في لب الأرض ، حيث يتم إنشاء نظام للتيارات الكهربائية نتيجة للحركات المستمرة والمنتظمة للمادة الموصلة للكهرباء. والآخر مرتبط بحقيقة أن الصخور قشرة الأرض، ممغنط من قبل الرئيسي الحقل الكهربائي(مجال النواة) ، يخلقون المجال المغناطيسي الخاص بهم ، والذي يضاف إلى المجال المغناطيسي للنواة.

بالإضافة إلى المجال المغناطيسي حول الأرض ، هناك مجالات أخرى: أ) الجاذبية. ب) الكهربائية ؛ ج) الحرارية.

مجال الجاذبيةتسمى الأرض مجال الجاذبية. يتم توجيهه على طول خط راسيا عمودي على سطح الجيود. إذا كان للأرض شكل إهليلجي للثورة وتوزعت الجماهير فيه بالتساوي ، فسيكون لها مجال جاذبية عادي. الفرق بين توتر الحقيقي مجال الجاذبيةوالنظرية - شذوذ الجاذبية. تتسبب تركيبة المواد المختلفة وكثافة الصخور في حدوث هذه الحالات الشاذة. لكن هناك أسباب أخرى ممكنة أيضًا. يمكن تفسيرها من خلال العملية التالية - توازن قشرة الأرض الصلبة والخفيفة نسبيًا على الوشاح العلوي الأثقل ، حيث يتم معادلة ضغط الطبقات التي تعلوها. تتسبب هذه التيارات في حدوث تشوهات تكتونية ، وحركة صفائح الغلاف الصخري ، وبالتالي تخلق إهدارًا كبيرًا للأرض. تحافظ الجاذبية على الغلاف الجوي والغلاف المائي والبشر والحيوانات على الأرض. يجب أن تؤخذ قوة الجاذبية في الاعتبار عند دراسة العمليات في مظروف جغرافي. على المدى " توجه جغرافي"تسمى حركات نمو أعضاء النبات ، والتي ، تحت تأثير قوة الجاذبية ، توفر دائمًا اتجاهًا رأسيًا لنمو الجذر الأساسي المتعامد على سطح الأرض. تستخدم بيولوجيا الجاذبية النباتات كأشياء تجريبية.

إذا لم تؤخذ الجاذبية في الاعتبار ، فمن المستحيل حساب البيانات الأولية لإطلاق الصواريخ و سفن الفضاء، وجعل الاستكشاف الجاذبية للمعادن الخام ، وأخيراً ، من المستحيل مواصلة تطوير علم الفلك والفيزياء والعلوم الأخرى.

مجال مغناطيسي. الكهرومغناطيسية. مغناطيس دائم. المجال المغناطيسي للأرض

الخيار 1

أنا (1) متى الشحنات الكهربائيةفي راحة ، ثم يتم العثور على من حولهم ...

1. المجال الكهربائي.

2. المجال المغناطيسي.

3. المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

II (1) كيف يتم ترتيب برادة الحديد في مجال مغناطيسي تيار مباشر؟

1. فوضوي.

2. في خطوط مستقيمة على طول الموصل.

3. على طول المنحنيات المغلقة ، تغطي الموصل.

III (1) ما هي المعادن التي يجذبها المغناطيس بقوة؟ 1. الحديد الزهر. 2. النيكل. 3. الكوبالت. 4. فولاذ.

IV (1) عندما تم إحضار أحد أقطاب المغناطيس الدائم إلى الإبرة المغناطيسية ، تم صد القطب الجنوبي للإبرة. أي قطب تم رفعه؟

1. الشمال. 2. الجنوب.

V (1) - مغناطيس صلب مكسور إلى النصف. هل ستكون النهايات مغناطيسية؟ لكنو فيفي مكان قطع المغناطيس (الشكل 180)؟

1. ينتهي أ و بلن يكون لها خصائص مغناطيسية.

2. النهاية لكن في- جنوبي.

3. النهاية فييصبح القطب المغناطيسي الشمالي ، و لكن -الجنوب.

VI (1) يتم إحضار المسامير الفولاذية إلى الأقطاب المغناطيسية التي تحمل الاسم نفسه. كيف سيتم تحديد موقع المسامير إذا تم تحريرها (الشكل 181)؟

1. سوف تتدلى عموديا. 2. سوف تنجذب الرؤوس لبعضها البعض. 3. سوف تدفع الرؤوس بعضها البعض.

السابع (1) حسب التوجيهات خطوط مغناطيسيةبين أقطاب مغناطيس مقوس (الشكل 182)؟

1. من من أ الى ب. 2. من بل لكن.

VIII (1) هل يتكون الطيف المغناطيسي من نفس القطبين أو من أقطاب متقابلة (الشكل 183)؟

1. نفس الاسم. 2. أسماء مختلفة.

IX (1) ما هي الأقطاب المغناطيسية الموضحة في الشكل 184؟

1. لكن- شمالي ، في- جنوبي.

2. ألف -جنوب، في- شمالي.

3. L - الشمالية ، في- شمالي.

4. L - الجنوب ، في- جنوبي.

X (1) يقع القطب الشمالي المغناطيسي في ... القطب الجغرافي ، والجنوب عند ...

1. الجنوبية ... الشمالية. 2. الشمالية ... الجنوبية.

(1) تم توصيل قضيب معدني بالمصدر الحالي باستخدام الأسلاك (الشكل 185). ما هي الحقول التي تتشكل حول القضيب عند ظهور تيار فيه؟

1. مجال كهربائي واحد فقط.

2. مجال مغناطيسي واحد فقط.

3. المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

II (1) ما هي الخطوط المغناطيسية للمجال المغناطيسي للتيار؟

1. منحنيات مغلقة تحيط بالموصل.

2. المنحنيات الواقعة بالقرب من الموصل.

3. الدوائر.

III (1) أي من المواد التالية ينجذب ضعيفًا بواسطة المغناطيس؟

1. ورقة. 2. فولاذ. 3. النيكل. 4. الحديد الزهر.

IV (1) الأقطاب المغناطيسية المعاكسة ... وما شابه ...

1. جذب ... صد.

2. صد ... جذب.

V (1) بشفرة حلاقة (نهاية لكن)"لمس القطب المغناطيسي الشمالي للمغناطيس. فهل سيكون لنهايات النصل خصائص مغناطيسية (الشكل 186)؟

1. لن يفعلوا.

2. النهاية لكنيصبح القطب المغناطيسي الشمالي ، و في -الجنوب.

3. النهاية فييصبح القطب المغناطيسي الشمالي ، و لكن -الجنوب.

VI (1) يتم تثبيت مغناطيس معلق من خيط في اتجاه الشمال والجنوب. أي قطب من المغناطيس سيتحول إلى القطب المغناطيسي الشمالي للأرض؟

1. الشمال. 2. الجنوب.

VII (1) كيف يتم توجيه الخطوط المغناطيسية بين أقطاب المغناطيس الموضحة في الشكل 187؟

1. من من A إلى V. 2. من فيل لكن.

VIII (1) ينجذب القطبان الشمالي والجنوبي لإبرة مغناطيسية إلى نهاية القضيب الفولاذي. هل القضيب ممغنط؟

1. ممغنط ، وإلا فلن ينجذب السهم.

2. بالتأكيد من المستحيل القول.

3. القضيب غير ممغنط. سينجذب قطب واحد فقط إلى قضيب ممغنط.

IX (1) توجد إبرة مغناطيسية في القطبين المغناطيسيين

(الشكل 188). أي من الأقطاب التالية شمال وأيها جنوبي؟

1. لكن -شمالي، في -الجنوب.

2. ألف -جنوب، في- شمالي.

3. أ- شمالي ، في- شمالي.

4 ا -جنوب، في- جنوبي.

X (1) تصبح جميع الأجسام الفولاذية والحديدية ممغنطة في المجال المغناطيسي للأرض. ما هي الأقطاب المغناطيسية الموجودة في الغلاف الفولاذي للفرن في الجزأين العلوي والسفلي في النصف الشمالي من الكرة الأرضية (الشكل 189)؟

1. أعلى الشمال ، "أسفل الجنوب.

2. فوق - جنوب ، أسفل - شمال.

3. فوق وتحت - القطبين الجنوبيين.

4. فوق وتحت - القطبين الشماليين.

الخيار 3

أنا (1) عندما تتحرك الشحنات الكهربائية ، يكون حولها (ut) ...

1. المجال الكهربائي.

2. المجال المغناطيسي.

3. المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

II (1) كيف يمكن زيادة المجال المغناطيسي للملف؟

1. اصنع ملفًا بقطر أكبر.

2. أدخل قلبًا حديديًا داخل الملف.

3. زيادة التيار في الملف.

III (1) أي من المواد التالية لا يجذبها المغناطيس على الإطلاق؟

1. زجاج. 2. فولاذ. 3. النيكل. 4. الحديد الزهر.

IV (1) منتصف المغناطيس ABلا يجذب برادة الحديد (الشكل 190). المغناطيس مقسم إلى جزأين على طول الخط AB ،هل ستجذب أطراف AB في المكان الذي ينكسر فيه المغناطيس برادة حديدية؟

1. سوف يفعلون ، ولكن ضعيف جدا.

2. لن يفعلوا ذلك.

3. سيكون هناك ، حيث يتم تكوين مغناطيس بقطبين جنوبي وشمالي.

V (1) يتم إحضار دبابيس إلى القطب المغناطيسي. كيف سيتم تحديد موقع الدبابيس إذا تم تحريرها (الشكل 191)؟

1. سوف تتدلى عموديا.

2. سوف ينجذبون إلى بعضهم البعض.

3. دفع بعضها البعض

VI (1) كيف يتم توجيه الخطوط المغناطيسية بين أقطاب المغناطيس الموضحة في الشكل 192.

1 من أ إلى في. 2 من ب إلى أ.

VII (1) ما هي الأقطاب المغناطيسية التي تشكل الطيف الموضح في الشكل 193.

1. نفس الاسم 2 اسم مختلف

VIII (1) يوضح الشكل 194 مغناطيسًا مقوسًا ومجاله المغناطيسي. أي قطب شمالي وأي قطب جنوبي؟

1. أ -شمالي، في- جنوبي.

2. لكن- جنوب، في- شمالي.

3. L - الشمالية ، في -شمالي.

4. L - الجنوب ، في- جنوبي.

IX (1) إذا تم وضع قضيب فولاذي على طول خط الطول للأرض ووجه عدة ضربات بمطرقة ، فسيصبح ممغنطًا. ما هو القطب المغناطيسي الذي يتشكل في الطرف الشمالي؟

1. الشمال. 2. الجنوب.

الخيار 4

(1) عندما تم ربط قضيب معدني بأحد أقطاب المصدر الحالي (الشكل 195) ، ثم ... تشكل حقل حوله.

1. الكهربائية

2. مغناطيسي

3 ـ كهربائية ومغناطيسية

II (1) عندما يتغير التيار في الملف ، هل يتغير المجال المغناطيسي؟

1. لا يتغير المجال المغناطيسي.

2. مع زيادة القوة الحالية ، يزداد تأثير المجال المغناطيسي.

3. مع زيادة القوة الحالية ، يضعف تأثير المجال المغناطيسي.

III (1) أي من المواد التالية يجذبها المغناطيس جيدًا؟

1 خشب. 2. فولاذ. 3. النيكل. 4 حديد الزهر

الرابع (1) جلبت لقضيب حديدي مغناطيسالقطب الشمالي. ما القطب الذي يتكون في الطرف المقابل للقضيب؟

1. شمالي. 2. الجنوب.

(1) تم تكسير المغناطيس الفولاذي إلى ثلاث قطع (شكل 196). هل ستكون النهايات A و B مغناطيسية؟

1. لن يفعلوا.

2. النهاية لكنله قطب مغناطيسي شمالي ، في- جنوبي.

3. النهاية فيله قطب مغناطيسي شمالي.

لكن- جنوبي.

VI (1) يتم إحضار طرف نصل القلم إلى القطب الجنوبي للإبرة المغناطيسية. هذا القطب ينجذب إلى السكين هل السكين ممغنط؟

السكين ممغنط.

كان لطرف السكين قطب مغناطيسي شمالي

2 لا أستطيع أن أقول على وجه اليقين.

3 السكين ممغنط ، يتم إحضار القطب المغناطيسي الجنوبي.

VII (1) في أي اتجاه سوف يتحول الطرف الشمالي للإبرة المغناطيسية إذا تم إدخالها في المجال المغناطيسي الموضح في الشكل 197؟

1. من لكنقطة فيإلى L.

VIII (I) ما هي الأقطاب المغناطيسية التي تشكل الطيف الموضح في الشكل 198 ، مثل أو عكس ذلك؟

1 من نفس الاسم. 2. أسماء مختلفة. 3. زوج من الأقطاب الشمالية. 4. زوج من الأقطاب الجنوبية.

IX (1) يوضح الشكل 199 قضيبًا مغناطيسيًا ABومجالها المغناطيسي. أي قطب شمالي وأي قطب جنوبي؟

1. لكن -شمالي. في- جنوبي.

2. لكن- جنوب، في -شمالي.

X (1) أي قطب من الإبرة المغناطيسية سينجذب إلى أعلى حامل ثلاثي القوائم من الصلب المدرسي في نصف الكرة الشمالي من الأرض. أي قطب سينجذب من الأسفل (الشكل 200)؟

1. سينجذب الشمال من الأعلى والجنوب من الأسفل.

2. من الأعلى الجنوب سينجذب من الأسفل - الشمال.

3. سيتم جذب القطب الجنوبي للإبرة المغناطيسية من أعلى وأسفل.

4. سيتم جذب القطب الشمالي للإبرة المغناطيسية من أعلى وأسفل.

الألغاز القطبية

"منذ أقل من قرن مضى ، كان القطب الجنوبي للأرض أرضًا غامضة يتعذر الوصول إليها. كانت هناك حاجة لجهود خارقة للوصول إلى هناك ، والتغلب على الإسقربوط والرياح ، وفقدان التوجيه والبرد الرائع. ظلت سليمة وغامضة حتى وصل إليها رولد أموندسن وروبرت سكوت في عامي 1911 و 1912. بعد حوالي مائة عام ، حدث الشيء نفسه على الشمس.

يظل القطب الجنوبي للشمس Terra Incognita - بالكاد يمكن رؤيته من الأرض ، وتوجد معظم سفن الأبحاث في مناطق قريبة من خط استواء النجم. في الآونة الأخيرة فقط طار المسبار الأوروبي الأمريكي المشترك أوليسيس حول القطب للمرة الأولى. وصلت إلى الحد الأقصى لخط العرض الشمسي - 80 درجة - منذ حوالي شهر.

في السابق ، ظهرت "أوليسيس" مرتين فوق القطبين الشمسيين - في 1994-1995 و2000-2001. حتى هذه التحليقات القصيرة أظهرت أن أقطاب الشمس هي مناطق مثيرة للاهتمام للغاية وغير عادية. دعونا نسرد بعض "الشذوذ".

القطب الجنوبي للشمس هو القطب الشمالي المغناطيسي - من وجهة نظر المجال المغناطيسي ، يقف النجم على رأسه. بالمناسبة، نفس الموقف غير القياسي موجود على الأرض: يقع القطب المغناطيسي الشمالي في الجنوب الجغرافي . بشكل عام ، هناك الكثير من القواسم المشتركة بين المجالات المغناطيسية للأرض والشمس ، على الرغم من كل غرابة. يتحرك أقطابهم باستمرار ، من وقت لآخر يصنعون "ثورة" كاملة ، يغير فيها القطبان المغناطيسيان الشمالي والجنوبي أماكنهما. يحدث هذا الانعكاس على الشمس كل 11 عامًا ، وفقًا لدورة البقع الشمسية. على الأرض ، "الثورة المغناطيسية" نادرة وتحدث مرة واحدة كل 300 ألف سنة ، والدورات المرتبطة بها لا تزال مجهولة. (03/13/2007 ، 10:03).

يوليسيس: 15 عامًا في المدار

القطب المغناطيسي الجنوبي للأرض هو في الواقع القطب الشمالي للمغناطيس

"من وجهة نظر ماديةالقطب المغناطيسي الجنوبي للأرض هو في الواقع القطب الشمالي للمغناطيس الذي يمثله كوكبنا. القطب الشماليالمغناطيس - هذا هو القطب الذي تخرج منه خطوط قوة المجال المغناطيسي.ولكن لتجنب الالتباس يسمى هذا القطب بالقطب الجنوبي لأنه قريب منه القطب الجنوبيأرض."

أقطاب مغناطيسية

"يبدو المجال المغناطيسي للأرض مثل الكرة الأرضية عبارة عن مغناطيس بمحور يشير تقريبًا من الشمال إلى الجنوب.في نصف الكرة الشمالي تتلاقى جميع خطوط القوة المغناطيسية عند نقطة تقع عند 70 درجة 50 ثانية. خط العرض و 96 درجة غربا. خط الطول.هذه النقطة تسمى القطب المغناطيسي الجنوبي. أرض. في نصف الكرة الجنوبي تقع نقطة تلاقي خطوط القوة عند 70 درجة 10 'ج. خط العرض و 150 درجة 45 شرقا. خط الطول؛يطلق عليه القطب المغناطيسي الشمالي للأرض . وتجدر الإشارة إلى أن نقاط التقاء خطوط المجال المغناطيسي للأرض لا تقع على سطح الأرض نفسه ، بل تحتها. الأقطاب المغناطيسية للأرض ، كما نرى ، لا تتوافق مع أقطابها الجغرافية. المحور المغناطيسي للأرض ، أي لا يمر خط مستقيم يمر عبر القطبين المغناطيسيين للأرض عبر مركزه وبالتالي لا يمثل قطر الأرض.

المجال المغناطيسي للأرض

« المجال المغناطيسي للأرض يشبه مجال الكرة الممغنطة المنتظمة ذات المحور المغناطيسي المائل 11.5 درجة إلى محور دوران الأرض. الجنوبقطب مغناطيسي الأرض ، التي ينجذب إليها الطرف الشمالي لإبرة البوصلة ، لا تتطابق مع الشمال القطب الجغرافي، وتقع عند نقطة بإحداثياتها حوالي 76 درجة شمالاً وخط طول 101 درجة غرباً.يقع القطب المغناطيسي الشمالي للأرض في أنتاركتيكا . شدة المجال المغناطيسي عند القطبين هي 0.63 Oe ، عند خط الاستواء - 0.31 Oe.

للأرض قطبين شماليين (جغرافي ومغناطيسي) ، وكلاهما يقع في منطقة القطب الشمالي.

القطب الشمالي الجغرافي

الأكثر تطرف نقطة الشماليوجد على سطح الأرض القطب الشمالي الجغرافي ، المعروف أيضًا باسم الشمال الحقيقي. وهي تقع عند خط عرض 90 درجة شمالاً ولكنها لا تحتوي على خط طول محدد لأن جميع خطوط الطول تتقارب عند القطبين. يربط محور الأرض بالشمال وهو عبارة عن خط شرطي يدور حوله كوكبنا.

يقع القطب الشمالي الجغرافي على بعد حوالي 725 كيلومترًا (450 ميلاً) شمال جرينلاند ، في وسط المحيط المتجمد الشمالي ، الذي يبلغ عمقه 4087 مترًا عند هذه النقطة. في معظم الأوقات ، يغطي الجليد البحري القطب الشمالي ، ولكن شوهد الماء مؤخرًا حول الموقع الدقيق للقطب.

كل النقاط جنوبا!إذا كنت تقف في القطب الشمالي ، فإن جميع النقاط تقع إلى الجنوب منك (لا يهم الشرق والغرب في القطب الشمالي). بينما يحدث الدوران الكامل للأرض خلال 24 ساعة ، تقل سرعة دوران الكوكب كلما ابتعد عن الأرض ، حيث تبلغ حوالي 1670 كيلومترًا في الساعة ، وفي القطب الشمالي ، لا يوجد دوران عمليًا.

خطوط الطول (خطوط الطول) التي تحدد مناطقنا الزمنية قريبة جدًا من القطب الشمالي لدرجة أن المناطق الزمنية لا معنى لها هنا. وبالتالي ، تستخدم منطقة القطب الشمالي معيار UTC (التوقيت العالمي المنسق) لتحديد التوقيت المحلي.

بسبب الإمالة محور الأرضيشهد القطب الشمالي ستة أشهر من ضوء النهار على مدار الساعة من 21 مارس إلى 21 سبتمبر وستة أشهر من الظلام من 21 سبتمبر إلى 21 مارس.

القطب الشمالي المغناطيسي

تقع على بعد حوالي 400 كيلومتر (250 ميلاً) جنوب القطب الشمالي الحقيقي ، واعتبارًا من عام 2017 تقع ضمن 86.5 درجة شمالاً و 172.6 درجة غربًا.

هذا المكان ليس ثابتًا ويتنقل باستمرار ، حتى على أساس يومي. القطب الشمالي المغناطيسي للأرض هو مركز المجال المغناطيسي للكوكب والنقطة التي تشير إليها البوصلات المغناطيسية التقليدية. تخضع البوصلة أيضًا للانحراف المغناطيسي ، والذي ينتج عن التغيرات في المجال المغناطيسي للأرض.

نظرًا للتحولات المستمرة للقطب المغناطيسي N والمجال المغناطيسي للكوكب ، عند استخدام بوصلة مغناطيسية للملاحة ، من الضروري فهم الفرق بين الشمال المغناطيسي والشمال الحقيقي.

تم تحديد القطب المغناطيسي لأول مرة في عام 1831 ، على بعد مئات الكيلومترات من موقعه الحالي. يراقب البرنامج الوطني الكندي للمغناطيسية الأرضية حركة القطب الشمالي المغناطيسي.

القطب الشمالي المغناطيسي يتحرك باستمرار. كل يوم هناك حركة بيضاوية للقطب المغناطيسي على بعد حوالي 80 كم من نقطته المركزية. في المتوسط ​​، يتحرك حوالي 55-60 كم كل عام.

من أول من وصل إلى القطب الشمالي؟