Магнитное поле Земли – сообщение доклад по физике (6, 8, 9 класс)

Доклад-сообщение Магнитное поле Земли 8 класс кратко, по физике

Наверное, каждому известно о том, что земля является огромных размеров магнит, при помощи которого образуется магнитное поле. Да и ученые доказали, что оно действительно существует. Кроме этого магнитное поле находится вокруг нашей планеты и защищает ее от различной радиации.

Немного попозже знаменитый и популярный Гильберт написал книгу, в которой объяснил, почему магнитное поле, почему так называется и как оно образовалось. А спустя еще некоторое время он все это доказал и показал при помощи специальных опытов. Для начала он выточил специальный шар. И когда стрелка, прикрепленная на магнит, приближается ближе к шару, то начинает вертеться.

Спустя еще некоторое время были созданы первые магнитные карты. Это происходит, потому что внутри ядра находится раскаленное железо. Именно оно и является прекрасным проводником электрического тока. Этот ток возникает внутри планеты. А вот магнитосфера защищает нашу планету от различных космических лучей, зараженных частиц и высокой энергии. Также она в некоторых случаях может влиять на погодные явления.

Спустя некоторое время Гильберту удалось доказать, что магнитное поле может меняться. А вот меняются они, потому что на всей планете имеются места, где находится огромное количество разных полезных ископаемых. Они могут быть кратковременными и долговременными. Вот именно так и происходят и образуются магнитные бури.

Кроме этого при помощи магнитного поля некоторые животные могут ориентироваться в пространстве. Морские бактерии стараются селиться в тех местах, где образуется магнитное поле. Насекомые наоборот стараются селиться в тех местах, где магнитное поле располагаются либо вдоль, либо поперек.

Совсем недавно учеными был доказан тот факт, что у многих птиц между глаз имеется тканевое поле. И благодаря нему они могут ориентироваться в пространстве.

Доклад Магнитное поле земли сообщение

О том, что наша планета есть огромный магнит, учеными доказано давно. Раз земной шар — это магнит, значит он должен создавать мощнейшее магнитное поле. Все мы знаем, что в компасе красная стрелка юг, а синяя это север. А как расположены магнитные полюсы планеты? Магнитные и географические полюса не совпадают, поэтому нужно запомнить, что на северном географическом полюсе находится южный магнитный полюс и на южном географическом полюсе находится северный магнитный полюс Земли. Магнитное поле имеет непосредственное отношение к ядру. Так как в составе земного ядра находится жидкое железо, в нем постоянно циркулируют токи, которые и создают магнитное поле.

Магнитное поле все время медленно меняется во времени. Изменение в расположении магнитных полюсов на противоположные происходит через большие интервалы времени и получили название; вековые вариации. Полюса изменяют свое расположение приблизительно каждые 150 тысяч лет. Кардинальное изменение положения полюсов относительно друг друга, было вестником больших катаклизмов на планете.

Но больше всего изменения происходят в магнитной сфере нашей планеты. Магнитосфера Земли – это пространство около поверхности земного шара, распространенное на 80 тыс. км к Солнцу и также в противоположную сторону. Магнитосфера ограждает поверхность планеты от вредных воздействий космоса, и влияет на погодные условия планеты. Большое количество заряженных частиц солнечного ветра попадает в магнитосферу Земли, это электроны и протоны, которые ионизируют верхние слои атмосферы. Происходит свечение, которые мы знаем, как северное сияние.

Магнитное поле защищает нашу Землю от воздействия солнечного ветра. Существует такое понятие Магнитные бури. Это изменение магнитного поля в течение нескольких часов, с последующим возвращением в прежнее состояние. Магнитные бури обычно начинаются неожиданно, по всей планете, и длятся от 7до 13 часов. За это время бури оказывают негативное влияние на самочувствие людей. На радиосвязь, электросвязь и т.д. От изменений, происходящих на солнце зависит мощность и регулярность магнитных бурь. Наряду с магнитными бурями есть еще магнитные аномалии. Которые в свою очередь зависят от магнитного поля Солнца. Взрывы и выбросы на Солнце, которые происходят из-за колебания солнечного магнитного поля, влияют на магнитное поле Земли. Возникают магнитные аномалии, которые происходят из-за нахождения железных руд в Земле. Месторождения руд намагничиваются и все предметы вокруг будут испытывать результат этой аномалии, стрелки компаса при этом будут показывать неправильное направление.

Люди давно используют магнитное поле Земли. Еще в 17 веке в судоходстве широко применяется компас. Не секрет, что магнитное поле Земли помогает существовать и осваиваться на ее территориях различным микроорганизмам. Например, морские бактерии размещаются на дне, в иле под определенным углом к магнитному полю. Это потому, что в них имеются небольшие магнитные частицы. При расположении, некоторые насекомые ориентируются на магнитное поле.

Птицы во время перелета также ориентируются на магнитное поле Земли. Не так давно орнитологи установили, что у пернатых в районе глаз имеется что-то, вроде крохотного компаса. Это кристаллики магнетита, которые намагничиваются. Ученные установили, что и на рост растений также оказывает влияние магнитное поле.

В нашей Солнечной системе, кроме Земли магнитное поле имеется у следующих планет; Меркурий, Сатурн, Юпитер, Марс.

6, 8, 9 класс кратко, по физике

Магнитное поле Земли

Популярные темы сообщений

Город с истинно великой историей. Легенда о возникновении города повествует нам о том, что его основали два брата – Словен и Рус. По легенде город носил первоначальное название Словенск. Первое упоминание о городе приходится на 6 век.

В истории мирового искусства особенно примечательна эпоха Возрождения, богатая прекрасными творческими талантами. Одним из них был итальянский художник Леонардо да Винчи, родившийся в окрестностях небольшого городка Винчи. В возрасте 14 лет он

Холодные воды морей и океанов омывают многие берега. На таких берегах обитают свои местные жители, различные животные и птицы. Среди всех животных особо выделяется тюлень. Тюлень поражает своей неторопливостью и внешним видом.

Доклад Магнитное поле Земли 8 класс по физике

Земля – особенная планета всей солнечной системы, а возможно и всего млечного пути. Здесь существует вода и жизнь, растения и атмосфера насыщенная кислородом. Помимо всего перечисленного она имеет свое магнитное поле, благодаря которому мы имеем возможность свободно передвигаться, а не летать в невесомости.

Магнитное поле представляет собой ореол действия притяжения, которое осуществляется при помощи магнитных сил. По предположениям учёных излучает магнитное поле ядро Земли. В ядре есть горячая жидкость, которая приводится в движение благодаря вращению планеты. Из-за движения жидкости рождаются электрические заряды, которые образуют магнитное воздействие. Основные мата выхода магнитных волн являются южный и северный полюс.

На данный момент северный полюс и северный магнитный полюс не совпадают. Таким образом 700 лет назад компас бы смог показать и северный и магнитный полюс, а сейчас магнитный полюс смещен на 11 градусов. Но это особо не влияет на состояние поля. Притом всем магнитное поле не притягивает посторонние предметы из космоса, а наоборот защищает атмосферу от излишков космического мусора.

Учёные не отрицают возможности исчезновения магнитного поля. Такие по предположения появились из-за непостоянства Магнитных полюсов, которые постоянно меняются местами и смешаются от точки существования. Такие изменения могут привести к природным катаклизмам и катастрофам. Такие изменения происходили на земле около 10 раз. В последний раз это было примерно 720 тысяч лет назад. В это время земля особенно уязвима от попадания инородных тел. Так существует версия, что динозавры вымерли именно от огромного метеорита, который смог проникнуть на землю во время смены полюсов.

Магнитное поле недоступно человеческому и животному глазу. Но при этом птицы совершают перелеты именно по магнитному полю. Оно помогает им найти дорогу. Птицы и животные, предположительно имеют внутренний компас, который и позволяет им передвигаться в нужном направлении. У особо чувствительных людей изменяется состояние здоровья при различном воздействии магнитных лучей.

Магнитное поле – важное составляющее для оптимальной жизни на земле. Именно это и отличает нашу планету от других планет солнечной системы и Млечного пути.

Сообщение 2

Магнитное поле – это область с магнитной силой вокруг планеты. Тайна образования поля полностью не раскрыта. Хотя, по словам ученых, притяжение планеты связано с ядром. Ядро состоит из прочных и жидких частиц. Во время вращения планеты в частицах ядра создаются устойчивые течения. Согласно самой известной концепции магнитное поле сформировалось при турбулентном и конвекционном движении частиц внутри ядра.

Магнитное поле обеспечивает защитой все человечество и спутники от разрушительного влияния космических тел. К космическим телам можно отнести особые частицы солнечного ветра. Поле меняет направление передвижения частиц, концентрируя их по равномерной линии. Магнитное поле существенно сужает количество живых существ во всех планетах.

Исследователи полагают, что планеты земного вида не имеют внутреннего ядра и отличаются отсутствием данного поля. В будущем жители земли могут остаться без защитного поля. Правда как именно и когда это произойдет, ученые определить не смогли. Магнитные полюса земного шара постоянно меняются. Ученые проанализировав, определили, что планета помнит про смещение полюсов. За последние 160 млн. лет полюса сменили место 100 раз. Конечная смена случилась 720 000 лет назад.

В «теории заговора» есть концепция о мистификации луны. Данное поле обеспечивает защитой людей от космических тел. При попадании на землю частицы накапливаются в обусловленных местах поля, которые называются «радиационными зонами Ван Алена».

На защитное поле сильно воздействуют токи в ионосфере. Данная область находится на высоте 100 км в слоях атмосферы. Токи содержат немалое количество ионов. Защитное поле удерживает плазму. Состояние данной плазмы зависит от взаимодействия солнечных ветров и поля. Таким образом, на земле образуются магнитные бури и сильные вспышки солнца. Точки напряженности, расположенные по вертикали именуются магнитными полюсами. На планете имеется всего 2 таких точек. Одна расположена на южном полюсе, другая на северной стороне. Линии между полюсами именуются осью.

Магнитное поле – это защитный щит, который поддается принципам физики и создает полярные сияния. Отсутствие защитного поля приведет к исчезновению человечества.

Картинка к сообщению Магнитное поле Земли

Популярные сегодня темы

Франция – самое большое государство Западной Европы, являющееся столицей культуры, изысканной кухни и, безусловно, моды. Туристический центр, привлекающий людей с всех уголков планеты.

Воронеж – областной центр, находящийся в средней полосе Российской Федерации. Город интересен большим количеством природных памятников, объектов исторического и архитектурного наследия

Пищеварительная система состоит из органов, функция которых состоит в том, чтобы механически и химически обрабатывать поступившую пищу, получать питательные вещества и выводить из организма н

Древнегреческая мифология тесно переплеталась с древнегреческой религией, что делало последнюю выразителем чувственного восприятия картины мира и попыткой объяснить явления и процессы материа

Одной из важнейших проблем медицины на данный момент являются инфекционные заболевания, которые до настоящего времени остаются самым распространенным видом болезней человека

Кровь человека является некоей соединительной тканью, которая состоит из форменных элементов (к которым относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты) и плазмы.

магнитное поле земли
занимательные факты по естествознанию (8 класс) на тему

доклад 8 класс о магнитном поле земли

Скачать:

Предварительный просмотр:

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли – это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы. Вопрос о происхождении магнитного поля до сих пор окончательно не решен. Однако большинство исследователей сходятся в том, что наличием магнитного поля Земля хотя бы отчасти обязана своему ядру. Земное ядро состоит из твердой внутренней и жидкой наружной частей. Вращение Земли создает в жидком ядре постоянные течения. Как читатель может помнить из уроков физики, движение электрических зарядов приводит к появлению вокруг них магнитного поля.

Одна из самых распространенных теорий, объясняющих природу поля, – теория динамо-эффекта – предполагает, что конвективные или турбулентные движения проводящей жидкости в ядре способствуют самовозбуждению и поддержанию поля в стационарном состоянии.

Землю можно рассматривать как магнитный диполь. Его южный полюс находится на географическом Северном полюсе, а северный, соответственно, на Южном. На самом деле, географический и магнитный полюса Земли не совпадают не только по “направлению”. Ось магнитного поля наклонена по отношению к оси вращения Земли на 11,6 градуса. Из-за того что разница не очень существенная, мы можем пользоваться компасом. Его стрелка точно указывает на южный магнитный полюс Земли и почти точно на Северный географический. Если бы компас был изобретен 720 тысяч лет назад, то он бы указывал и на географический и на магнитный северный полюс. Но об этом чуть ниже.

Магнитное поле защищает жителей Земли и искусственные спутники от губительного воздействия космических частиц. К таким частицам относятся, например, ионизированные (заряженные) частицы солнечного ветра. Магнитное поле изменяет траекторию их движения, направляя частицы вдоль линий поля. Необходимость наличия магнитного поля для существования жизни сужает круг потенциально обитаемых планет (если мы исходим из предположения, что гипотетически возможные формы жизни похожи на земных обитателей).

Ученые не исключают, что часть планет земного типа не имеют металлического ядра и, соответственно, лишены магнитного поля. До сих пор считалось, что планеты, состоящие из твердых скальных пород, как и Земля, содержат три основных слоя: твердую кору, вязкую мантию и твердое или расплавленное железное ядро. В недавней работе ученые из Массачусетсткого технологического института предложили сразу два возможных механизма образования “скалистых” планет без ядра. Если теоретические выкладки исследователей подтвердятся наблюдениями, то формулу для расчета вероятности встретить во Вселенной гуманоидов или хотя бы что-то, напоминающее иллюстрации из учебника биологии, придется переписать.

Земляне тоже могут лишиться своей магнитной защиты. Правда, точно сказать, когда это произойдет, геофизики пока не могут. Дело в том, что магнитные полюса Земли непостоянны. Периодически они меняются местами. Не так давно исследователи установили, что Земля “помнит” о смене полюсов. Анализ таких “воспоминаний” показал, что за последние 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз. Последний раз это событие произошло около 720 тысяч лет назад.

Смена полюсов сопровождается изменением конфигурации магнитного поля. Во время “переходного периода” на Землю проникает существенно больше космических частиц, опасных для живых организмов. Одна из гипотез, объясняющих исчезновение динозавров, утверждает, что гигантские рептилии вымерли именно во время очередной смены полюсов.

Кроме “следов” плановых мероприятий по смене полюсов исследователи заметили в магнитном поле Земли опасные подвижки. Анализ данных о его состоянии за несколько лет показал, что в последние месяцы в нем начали происходить опасные изменения. Настолько резких “движений” поля ученые не регистрировали уже очень давно. Вызывающая беспокойства исследователей зона находится в южной части Атлантического океана. “Толщина” магнитного поля в этом районе не превышает трети от “нормальной”. Исследователи давно обратили внимание на эту “прореху” в магнитном поле Земли. Собранные за 150 лет данные показывают, что за этот период поле здесь ослабло на десять процентов.

На данный момент трудно сказать, чем это грозит человечеству. Одним из последствий ослабления напряженности поля может стать увеличение (пусть и незначительное) содержания кислорода в земной атмосфере. Связь между магнитным полем Земли и этим газом была установлена с помощью системы спутников Cluster – проекта Европейского космического агентства. Ученые выяснили, что магнитное поле ускоряет ионы кислорода и “выбрасывает” их в космическое пространство.

Несмотря на то, что магнитное поле нельзя увидеть, обитатели Земли хорошо его чувствуют. Перелетные птицы, например, отыскивают дорогу, ориентируясь именно на него. Существует несколько гипотез, объясняющих, как именно они ощущают поле. Одна из последних предполагает, что птицы воспринимают магнитное поле визуально. Особые белки – криптохромы – в глазах перелетных птиц способны менять свое положение под воздействием магнитного поля. Авторы теории считают, что криптохромы могут выполнять роль компаса.

Кроме птиц магнитное поле Земли вместо GPS используют морские черепахи. И, как показал анализ спутниковых фотографий, представленных в рамках проекта Google Earth, коровы. Изучив фотографии 8510 коров в 308 районах мира, ученые заключили, что эти животные предпочтительно ориентируют свои тела с севера на юг (или с юга на север). Причем “реперными точками” для коров служат не географические, а именно магнитные полюса Земли. Механизм восприятия коровами магнитного поля и причины именно такой реакции на него остаются неясными.

Кроме перечисленных замечательных свойств магнитное поле способствует появлению полярных сияний. Они возникают в результате резких изменений поля, происходящих в удаленных регионах поля.

Магнитное поле не обошли своим вниманием сторонники одной из “теорий заговора” – теории о лунной мистификации. Как уже упоминалось выше, магнитное поле защищает нас от космических частиц. “Собранные” частицы скапливаются в определенных частях поля – так называемых радиационных поясах Ван Алена. Скептики, не верящие в реальность высадок на Луну, считают, что во время пролета сквозь радиационные пояса астронавты получили бы смертельную дозу радиации.

Магнитное поле Земли – удивительное следствие законов физики, защитный щит, ориентир и создатель полярных сияний. Если бы не оно, жизнь на Земле, возможно, выглядела бы совсем иначе. В общем, если бы магнитного поля не было – его необходимо было бы придумать.

Строение и характеристики магнитного поля Земли

На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.

По мере удаления от поверхности Земли усиливается воздействие солнечного ветра: со стороны Солнца геомагнитное поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно вытягивается в длинный хвост.

Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Эта область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.

Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами. Таких точек на Земле две: северный магнитный полюс и южный магнитный полюс.

Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси, называется магнитным экватором. Напряжённость магнитного поля в точках магнитного экватора имеет приблизительно горизонтальное направление.

Для магнитного поля Земли характерны возмущения, называемые геомагнитными пульсациями вследствие возбуждения гидромагнитных волн в магнитосфере Земли; частотный диапазон пульсаций простирается от миллигерц до одного килогерца.

Магнитными меридианами называются проекции силовых линий магнитного поля Земли на её поверхность; сложные кривые, сходящиеся в северном и южном магнитных полюсах Земли.

Гипотезы о природе магнитного поля Земли

В последнее время получила развитие гипотеза, связывающая возникновение магнитного поля Земли с протеканием токов в жидком металлическом ядре. Подсчитано, что зона, в которой действует механизм «магнитное динамо», находится на расстоянии 0,25-0,3 радиуса Земли. Аналогичный механизм генерации поля может иметь место и на других планетах, в частности, в ядрах Юпитера и Сатурна (по некоторым предположениям, состоящих из жидкого металлического водорода).

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Что такое магнитное поле Земли? Небольшой параграф в учебнике 8-го класса или единственный щит, который может защитить нашу Землю. К сожалению, магнитное поле Земли изменяется. От чего это зависит? Ка.

Полная разработка урока по новым ФГОС второго поколения, физика 8 класс. Можно использовать в 9 классе.

Урок здоровья выполнен в виде проекта.Группы биологов-экологов, физиков, валеологов исследуют свойства электромагнитного излучения, магнитного поля земли, выявляют их воздействие на организм человека.

При изучении электромагнитов мы отмечали их свойство быстро намагничиваться и размагничиваться. Но есть такие тела, которые длительное время сохраняют намагниченность. Их называют постоянными магнитам.

Презентация к уроку.

Тест. Постоянные магниты.Магнитное поле Земли.Действие магнитного поля на проводник с током.8 класс.Содержит 2 варианта работы.

Магнитное поле Земли

Введение

Магнитное поле Земли (геомагнитное поле) — магнитное поле, генерируемое внутриземными источниками. Предмет изучения геомагнетизма.

1. Строение и характеристики магнитного поля Земли

На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.

По мере удаления от поверхности Земли усиливается воздействие солнечного ветра: со стороны Солнца геомагнитное поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно вытягивается в длинный «хвост».

1.1. Плазмосфера

Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Эта область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.

1.2. Параметры поля

Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами. Таких точек на Земле две: северный магнитный полюс и южный магнитный полюс.

Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси, называется магнитным экватором. Напряжённость магнитного поля в точках магнитного экватора имеет приблизительно горизонтальное направление.

Средняя напряжённость поля на поверхности Земли составляет около 0,5 э (40 А/м) и сильно зависит от географического положения. [1] Напряжённость магнитного поля на магнитном экваторе около 0,34 э (Эрстед), у магнитных полюсов около 0,66 э. В некоторых районах (в так называемых районах магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает. В районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 э.

Дипольный магнитный момент Земли на 1995 год составлял 7,812×10 25 Гс·см³ (или 7,812×10 22 А·м²), уменьшаясь в среднем за последние десятилетия на 0,004×10 25 Гс·см³ или на 1/4000 в год.

Распространена аппроксимация магнитного поля Земли в виде ряда по гармоникам — ряд Гаусса.

Для магнитного поля Земли характерны возмущения, называемые геомагнитными пульсациями вследствие возбуждения гидромагнитных волн в магнитосфере Земли; частотный диапазон пульсаций простирается от миллигерц до одного килогерца [2] .

1.3. Магнитный меридиан

Магнитными меридианами называются проекции силовых линий магнитного поля Земли на её поверхность; сложные кривые, сходящиеся в северном и южном магнитных полюсах Земли [3] .

2. Гипотезы о природе магнитного поля Земли

В последнее время получила развитие гипотеза, связывающая возникновение магнитного поля Земли с протеканием токов в жидком металлическом ядре. Подсчитано , что зона, в которой действует механизм «магнитное динамо», находится на расстоянии 0,25—0,3 радиуса Земли. Аналогичный механизм генерации поля может иметь место и на других планетах, в частности, в ядрах Юпитера и Сатурна (по некоторым предположениям, состоящих из жидкого металлического водорода).

3. Изменения магнитного поля Земли

Исследования остаточной намагниченности, приобретённой изверженными горными породами при остывании их ниже точки Кюри, свидетельствуют о неоднократных инверсиях магнитного поля Земли, зафиксированных в полосовых магнитных аномалиях океанической коры, параллельные осям срединных океанических хребтов.

4. Смещение магнитных полюсов Земли

Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 года. За последние 100 лет магнитный полюс в южном полушарии переместился почти на 900 км и вышел в Индийский океан. [4] Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Ледовитый океан) показали, что с 1973 по 1984 год его пробег составил 120 км, с 1984 по 1994 год — более 150 км. Хотя эти данные расчётные, они подтверждены замерами северного магнитного полюса. По данным на начало 2007 года, скорость дрейфа северного магнитного полюса увеличилась с 10 км/год в 1970-х годах до 60 км/год в 2004 году.

Напряжённость земного магнитного поля падает, причём неравномерно. За последние 22 года она уменьшилась в среднем на 1,7 %, а в некоторых регионах — например, в южной части Атлантического океана, — на 10 %. В некоторых местах напряжённость магнитного поля, вопреки общей тенденции, даже возросла.

Ускорение движения полюсов (в среднем на 3 км/год) и движение их по коридорам инверсии магнитных полюсов (более 400 палеоинверсий позволили выявить эти коридоры), позволяет предположить, что в данном перемещении полюсов следует усматривать не экскурс, а очередную инверсию магнитного поля Земли. [5]

Это подтверждается и текущим возрастанием угла раствора каспов (полярных щелей в магнитосфере на севере и юге), который к середине 1990-х годов достиг 45°. [6] В расширившиеся щели устремился радиационный материал солнечного ветра, межпланетного пространства и космических лучей, вследствие чего в полярные области поступает большее количество вещества и энергии, что может привести к дополнительному разогреву полярных шапок [источник не указан 385 дней] .

В прошлом инверсии магнитных полюсов происходили многократно и жизнь сохранилась. Вопрос в том, какой ценой. Если, как утверждается в некоторых гипотезах, во время перестановки полюсов магнитосфера Земли на некоторое время исчезнет, то на Землю обрушится поток космических лучей, что представляет опасность для обитателей суши [7] и тем большую, если исчезновение магнитосферы будет сопряжено с истощением озонового слоя. Обнадёживает тот факт, что во время инверсии магнитного поля Солнца, произошедшего в марте 2001 года, полного исчезновения солнечной магнитосферы зафиксировано не было. [8] Полный цикл обращения магнитного поля Солнца составляет 22 года.

5. Геомагнитные координаты (координаты Мак-Илвайна)

В физике космических лучей широко используется специфические координаты в геомагнитном поле, названные в честь ученого Мак Илвайна (Carl McIlwain), первым предложившим их использование [9] , так как они основаны на инвариантах движения частиц в магнитном поле. Точка в дипольном поле характеризуются двумя координатами (L, B), где L — так называемая магнитная оболочка, или параметр Мак Илвайна (англ. L-shell, L-value, McIlwain L-parameter ), B — магнитная индукция поля (обычно в Гс). За параметр магнитной оболочки обычно принимается величина L, равная отношению среднего удаления реальной магнитной оболочки от центра Земли в плоскости геомагнитного экватора, к радиусу Земли. [10] .

6. История исследований

О способности намагниченных предметов располагаться в определённом направлении было известно ещё китайцам несколько тысячелетий назад.

В 1544 году немецкий учёный Георг Гартман открыл магнитное наклонение. Магнитным наклонением называют угол, на который стрелка под действием магнитного поля Земли отклоняется от горизонтальной плоскости вниз или вверх. В полушарии севернее магнитного экватора (который не совпадает с географическим экватором) северный конец стрелки отклоняется вниз, в южном — наоборот. На самом магнитном экваторе линии магнитного поля параллельны поверхности Земли.

Впервые предположение о наличии магнитного поля Земли, которое и вызывает такое поведение намагниченных предметов, высказал английский врач и натурфилософ Уильям Гильберт (англ. William Gilbert ) в 1600 году в своей книге «О магните» («De Magnete»), в которой описал опыт с шаром из магнитной руды и маленькой железной стрелкой. Гильберт пришел к заключению, что Земля представляет собой большой магнит. Наблюдения английского астронома Генри Геллибранда (англ. Henry Gellibrand ) показали, что геомагнитное поле не постоянно, а медленно изменяется.

У Хосе де Акосты (одного из основателей геофизики, по словам Гумбольта) в его Истории (1590) впервые появилась теория о четырёх линиях без магнитного склонения (он описал использование компаса, угол отклонения, различия между Магнитным и Северным полюсом; хотя отклонения были известны еще в XV веке, он описал колебание отклонений от одной точки до другой; он идентифицировал места с нулевым отклонением: например, на Азорских островах).

Угол, на который отклоняется магнитная стрелка от направления север — юг, называют магнитным склонением. Христофор Колумб открыл, что магнитное склонение не остается постоянным, а претерпевает изменения с изменением географических координат. Открытие Колумба послужило толчком к новому изучению магнитного поля Земли: сведения о нем были нужны мореплавателям. Русский ученый М. В. Ломоносов в 1759 г. в докладе «Рассуждение о большой точности морского пути» дал ценные советы, позволяющие увеличить точность показаний компаса. Для изучения земного магнетизма М. В. Ломоносов рекомендовал организовать сеть постоянных пунктов (обсерваторий), в которых производить систематические магнитные наблюдения; такие наблюдения необходимо широко проводить и на море. Мысль Ломоносова об организации магнитных обсерваторий была осуществлена лишь спустя 60 лет в России.

В 1831 г. английским полярным исследователем Джоном Россом в Канадском архипелаге был открыт магнитный полюс — область, где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонение равно 90°. В 1841 г. Джеймс Росс (племянник Джона Росса) достиг другого магнитного полюса Земли, находящегося в Антарктиде.

Карл Гаусс (нем. Carl Friedrich Gauß ) выдвинул теорию о происхождении магнитного поля Земли и в 1839 году доказал, что основная его часть выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Подобно тому, как покоящийся электрический заряд действует на другой заряд посредством электрического поля, электрический ток действует на другой ток посредством магнитного поля. Действие магнитного поля на постоянные магниты сводится к действию его на заряды, движущиеся в атомах вещества и создающие микроскопические круговые токи.

Учение об электромагнетизме основано на двух положениях:

• магнитное поле действует на движущиеся заряды и токи;
• магнитное поле возникает вокруг токов и движущихся зарядов.

Взаимодействие магнитов

Постоянный магнит (или магнитная стрелка) ориентируется вдоль магнитного меридиана Земли. Тот его конец, который указывает на север, называется северным полюсом (N), а противоположный конец — южным полюсом (S). Приближая два магнита друг к другу, заметим, что одноименные их полюсы отталкиваются, а разноименные — притягиваются ( рис. 1 ).

Если разделить полюса, разрезав постоянный магнит на две части, то мы обнаружим, что каждая из них тоже будет иметь два полюса, т. е. будет постоянным магнитом ( рис. 2 ). Оба полюса — северный и южный, — неотделимые друг от друга, равноправны.

Магнитное поле, создаваемое Землей или постоянными магнитами, изображается, подобно электрическому полю, магнитными силовыми линиями. Картину силовых линий магнитного поля какого-либо магнита можно получить, помещая над ним лист бумаги, на котором насыпаны равномерным слоем железные опилки. Попадая в магнитное поле, опилки намагничиваются — у каждой из них появляется северный и южный полюсы. Противоположные полюсы стремятся сблизиться друг с другом, но этому мешает трение опилок о бумагу. Если постучать по бумаге пальцем, трение уменьшится и опилки притянутся друг к другу, образуя цепочки, изображающие линии магнитного поля.

На рис. 3 показано расположение в поле прямого магнита опилок и маленьких магнитных стрелок, указывающих направление линий магнитного поля. За это направление принято направление северного полюса магнитной стрелки.

Опыт Эрстэда. Магнитное поле тока

В начале XIX в. датский ученый Эрстэд сделал важное открытие, обнаружив действие электрического тока на постоянные магниты. Он поместил длинный провод вблизи магнитной стрелки. При пропускании по проводу тока стрелка поворачивалась, стремясь расположиться перпендикулярно ему ( рис. 4 ). Это можно было объяснить возникновением вокруг проводника магнитного поля.

Магнитные силовые линии поля, созданного прямым проводником с током, представляют собой концентрические окружности, расположенные в перпендикулярной к нему плоскости, с центрами в точке, через которую проходит ток ( рис. 5 ). Направление линий определяется правилом правого винта:

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B. В каждой точке он направлен по касательной к линии поля. Линии электрического поля начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных, а сила, действующая в этом поле на заряд, направлена по касательной к линии в каждой ее точке. В отличие от электрического, линии магнитного поля замкнуты, что связано с отсутствием в природе «магнитных зарядов».

Магнитное поле тока принципиально ничем не отличается от поля, созданного постоянным магнитом. В этом смысле аналогом плоского магнита является длинный соленоид — катушка из провода, длина которой значительно больше ее диаметра. Схема линий созданного им магнитного поля, изображенная на рис. 6 , аналогична таковой для плоского магнита ( рис. 3 ). Кружочками обозначены сечения провода, образующего обмотку соленоида. Токи, текущие по проводу от наблюдателя, обозначены крестиками, а токи противоположного направления — к наблюдателю — обозначены точками. Такие же обозначения приняты и для линий магнитного поля, когда они перпендикулярны плоскости чертежа ( рис. 7 а, б).

Направление тока в обмотке соленоида и направление линий магнитного поля внутри него также связаны правилом правого винта, которое в этом случае формулируется так:

Исходя из этого правила, легко сообразить, что у соленоида, изображенного на рис. 6 , северным полюсом служит правый его конец, а южным — левый.

Магнитное поле внутри соленоида является однородным — вектор магнитной индукции имеет там постоянное значение (B = const). В этом отношении соленоид подобен плоскому конденсатору, внутри которого создается однородное электрическое поле.

Сила, действующая в магнитном поле на проводник с током

Опытным путем было установлено, что на проводник с током в магнитном поле действует сила. В однородном поле прямолинейный проводник длиной l, по которому течет ток I, расположенный перпендикулярно вектору поля B, испытывает действие силы: F = I l B.

Направление силы определяется правилом левой руки:

Следует отметить, что сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, направлена не по касательной к его силовым линиям, подобно электрической силе, а перпендикулярна им. На проводник, расположенный вдоль силовых линий, магнитная сила не действует.

Уравнение F = IlB позволяет дать количественную характеристику индукции магнитного поля.

Отношение не зависит от свойств проводника и характеризует само магнитное поле.

Модуль вектора магнитной индукции B численно равен силе, действующей на расположенный перпендикулярно к нему проводник единичной длины, по которому течет ток силой один ампер.

В системе СИ единицей индукции магнитного поля служит тесла (Тл):

Магнитное поле. Таблицы, схемы, формулы

(Взаимодействие магнитов, опыт Эрстеда, вектор магнитной индукции, направление вектора, принцип суперпозиции. Графическое изображение магнитных полей, линии магнитной индукции. Магнитный поток, энергетическая характеристика поля. Магнитные силы, сила Ампера, сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитные свойства вещества, гипотеза Ампера)

Дополнительные материалы по теме: Электромагнитные явления

Конспект по теме «Магнитное поле. Теория, формулы, схемы».

Магнитное поле Земли

Как возникает магнитное поле Земли

Ядро Земли имеет внешнюю оболочку из расплавленных металлов (железа, никеля и ряда примесей) при температуре 4000-6000 К 0 . Раскаленная масса состоящая из смеси нейтральных атомов и заряженных частиц, вращается вместе с Землей. В результате возникают непрерывно циркулирующие потоки и вихри, которые являются главной (на 90%) причиной появления магнитного поля Земли. Дополнительный вклад в общую напряженность поля дают так называемые магнитные аномалии, то есть участки земной поверхности, где расположены крупные залежи железорудных, намагниченных пород. Яркий пример — Курская магнитная аномалия на территории нашей страны.

Ученые-геофизики с помощью данных точных измерений и сложных математических формул рассчитывают геомагнитную карту Землю.

Изобретение компаса считается одним из самых величайших открытий за всю историю человечества. Впервые в древнем Китае, в 1044г. упоминается устройство, похожее на компас, позволяющее определять стороны света и ориентироваться в пространстве. Существовала теория, что стрелка компаса показывает правильное направление из-за притяжения Полярной звездой. В то время люди, не обладая точными знаниями об электричестве и магнетизме, сумели поставить себе на службу наличие магнитного поля Земли.

Где южный, а где северный полюса?

Если наша планета обладает свойствами постоянно действующего магнита, значит у нее есть северный (N) и южный (S) магнитные полюса. Силовые линии магнитного поля выходят из “севера” и заканчиваются на “юге”. Магнитные полюса N и S вовсе не совпадают с расположением географических полюсов. Более того, северный магнитный полюс находится в южном полушарии (неподалеку от южного географического), а южный магнитный полюс расположен в северном полушарии тоже смещен относительно южного географического.

Рис. 1. Расположение географических и магнитных полюсов Земли.

Куда убегают магнитные полюса

Обнаружено, что магнитная ось Земли имеет угол наклона около 11,5 0 относительно оси вращения Земли. Кроме этого, она смещена относительно центра Земли (не является ее диаметром) в направлении северо-западной части Тихого океана примерно на 540 км. Магнитные полюса не находятся постоянно на одном месте. Происходит постоянный дрейф координат, за которым ведутся непрерывные наблюдения учеными разных стран. Скорость дрейфа не постоянна. По последним данным ее величина достигла 50 км в год (раньше не превышала 15 км). Северный магнитный полюс перемещается от Канады в направлении Сибири.

Ученые обеспокоены резкими изменениями координат полюсов, так как различные навигационные системы базируются на стабильных данных о величинах магнитного поля Земли.

Магнитная защита

Магнитное поле Земли (магнитосфера) защищает нашу планету от потока космических частиц (солнечной радиации). Заряженные частицы, попадая в силовое поле либо огибают его, либо попадают в “магнитную ловушку” и не достигают поверхности Земли. Если бы Земля не имела такого магнитного щита, то вся флора и фауна планеты были бы выжжены.

Рис. 2. Взаимодействие магнитосферы Земли с солнечной радиацией

Северное сияние

Северное или полярное сияние (свечение) возникает из-за взаимодействия атомов атмосферы (кислорода и азота) с заряженными космическими частицами, захваченными магнитным полем Земли, силовые линии которого на полярных широтах почти перпендикулярны поверхности.

Рис. 3. Северное сияние.

Это явление возникает только вблизи полюсов, поскольку там сила магнитного поля Земли достигает значений, позволяющих космическим лучам попадать в верхние слои атмосферы.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали откуда возникло магнитное поле Земли. Оказывается южный магнитный полюс расположен в северном полушарии. Магнитные полюса не стоят на месте, постоянно перемещаются, меняя свои координаты. Магнитосфера Земли защищает нашу планету от губительного воздействия космических лучей.