Geomagnetisk felt: egenskaper, struktur, egenskaper og forskningens historie

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sist endret: 2024-02-12 11:34

Det geomagnetiske feltet (GP) genereres av kilder som befinner seg inne i jorden, så vel som i magnetosfæren og ionosfæren. Den beskytter planeten og livet på den mot de skadelige effektene av kosmisk stråling. Hans nærvær ble observert av alle som holdt kompasset og så hvordan den ene enden av pilen peker mot sør, og den andre mot nord. Takket være magnetosfæren ble det gjort store funn i fysikk, og så langt er dens tilstedeværelse brukt til marin, undervanns-, luftfart og romnavigasjon.

Generelle egenskaper

Planeten vår er en enorm magnet. Nordpolen ligger i den "øvre" delen av jorden, ikke langt fra den geografiske polen, og sørpolen er nær den tilsvarende geografiske polen. Fra disse punktene strekker de magnetiske kraftlinjene som utgjør selve magnetosfæren seg mange tusen kilometer ut i verdensrommet.

Magnetiske og geografiske poler er ganske langt fra hverandre. Hvis du trekker en tydelig linje mellom de magnetiske polene, kan du ende opp med en magnetisk akse med en helningsvinkel på 11,3° til rotasjonsaksen. Denne verdien er ikke konstant, og alt fordi de magnetiske polene beveger seg i forhold til planetens overflate, og endrer deres plassering årlig.

Det geomagnetiske feltets natur

Det magnetiske skjoldet genereres av elektriske strømmer (bevegelige ladninger) som er født i den ytre væskekjernen, som ligger inne i jorden på en veldig anstendig dybde. Det er et flytende metall, og det beveger seg. Denne prosessen kalles konveksjon. Det bevegelige stoffet i kjernen danner strømmer og som et resultat magnetiske felt.

Magnetisk skjold beskytter jorden pålitelig mot kosmisk stråling. Hovedkilden er solvinden - bevegelsen av ioniserte partikler som strømmer fra solkoronaen. Magnetosfæren avleder denne kontinuerlige strømmen og omdirigerer den rundt jorden, slik at hard stråling ikke har en skadelig effekt på alt liv på den blå planeten.

Hvis jorden ikke hadde et geomagnetisk felt, ville solvinden frarøve den atmosfæren. I følge en hypotese er dette nøyaktig hva som skjedde på Mars. Solvinden er langt fra den eneste trusselen, da Solen også frigjør store mengder materie og energi i form av koronale utstøtinger, akkompagnert av en sterk strøm av radioaktive partikler. Men selv i disse tilfellene beskytter jordens magnetfelt den ved å avlede disse strømmene fraplaneter.

Det magnetiske skjoldet snur polene omtrent hvert 250 000. år. Den nordmagnetiske polen tar plassen til nord, og omvendt. Forskere har ingen klar forklaring på hvorfor dette skjer.

Forskningshistorikk

Bekjentskap med mennesker med de fantastiske egenskapene til jordisk magnetisme skjedde i begynnelsen av sivilisasjonen. Allerede i antikken var magnetisk jernmalm, magnetitt, kjent for menneskeheten. Men hvem og når avslørte at naturlige magneter er like orientert i rommet i forhold til planetens geografiske poler er ukjent. I følge en versjon var kineserne allerede kjent med dette fenomenet i 1100, men de begynte å bruke det i praksis bare to århundrer senere. I Vest-Europa begynte det magnetiske kompasset å bli brukt i navigasjon i 1187.

Struktur og egenskaper

Jordens magnetfelt kan deles inn i:

• det magnetiske hovedfeltet (95%), hvis kilder er lokalisert i den ytre, ledende kjernen av planeten;
• unorm alt magnetfelt (4%) skapt av bergarter i det øvre laget av jorden med god magnetisk mottakelighet (en av de kraftigste er Kursk magnetiske anomali);
• eksternt magnetfelt (også k alt variabelt, 1%) assosiert med solar-terrestriske interaksjoner.

Vanlige geomagnetiske variasjoner

Endringer i det geomagnetiske feltet over tid under påvirkning av både interne og eksterne (i forhold til planetens overflate) kilder kalles magnetiske variasjoner. De erer karakterisert ved avviket til HP-komponentene fra gjennomsnittsverdien på observasjonsstedet. Magnetiske variasjoner har en kontinuerlig omstrukturering i tid, og slike endringer er ofte periodiske.

Vanlige variasjoner som gjentas daglig er endringer i magnetfeltet knyttet til solenergi og måne-daglige endringer i MS-intensiteten. Variasjonene topper seg i løpet av dagen og ved månemotstand.

Uregelmessige geomagnetiske variasjoner

Disse endringene skjer som et resultat av solvindens påvirkning på jordens magnetosfære, endringer i selve magnetosfæren og dens interaksjon med den ioniserte øvre atmosfæren.

• Tjuesju-dagers variasjoner eksisterer som et mønster for gjenvekst av magnetiske forstyrrelser hver 27. dag, tilsvarende rotasjonsperioden til hovedhimmellegemet i forhold til den jordiske observatøren. Denne trenden skyldes eksistensen av langlivede aktive regioner på hjemmestjernen vår, observert under flere av dens revolusjoner. Det manifesterer seg i form av en 27-dagers gjentakelse av geomagnetiske forstyrrelser og magnetiske stormer.
• Elleveårsvariasjoner er assosiert med periodisiteten til solens flekkdannende aktivitet. Det ble funnet at i løpet av årene med den største ansamlingen av mørke områder på solskiven, når magnetisk aktivitet også sitt maksimum, men veksten av geomagnetisk aktivitet ligger i gjennomsnitt et år etter veksten av solaktiviteten.
• Sesongvariasjoner har to høyder og to nedturer tilsvarendejevndøgn og solhvervstid.
• Sekulære, i motsetning til ovenfor, - av ekstern opprinnelse, dannes som et resultat av bevegelse av materie og bølgeprosesser i den flytende elektrisk ledende kjernen av planeten og er hovedkilden til informasjon om det elektriske ledningsevnen til den nedre mantelen og kjernen, om de fysiske prosessene som fører til konveksjon av materie, samt mekanismen for generering av jordens geomagnetiske felt. Dette er de tregeste variasjonene – med perioder fra flere år til et år.

Magnetfeltets innflytelse på den levende verden

Til tross for at det magnetiske skjoldet ikke kan sees, føler innbyggerne på planeten det perfekt. For eksempel bygger trekkfugler ruten sin og fokuserer på den. Forskere la frem flere hypoteser angående dette fenomenet. En av dem antyder at fugler oppfatter det visuelt. I øynene til trekkfugler er det spesielle proteiner (kryptokromer) som er i stand til å endre sin posisjon under påvirkning av det geomagnetiske feltet. Forfatterne av denne hypotesen er sikre på at kryptokromer kan fungere som et kompass. Imidlertid bruker ikke bare fugler, men også havskilpadder den magnetiske skjermen som en GPS-navigator.

påvirkningen av en magnetisk skjerm på en person

Effekten av det geomagnetiske feltet på en person er fundament alt forskjellig fra alle andre, enten det er stråling eller en farlig strøm, siden det påvirker menneskekroppen fullstendig.

Forskere mener at det geomagnetiske feltet opererer i et ultralavt frekvensområde, som et resultat av at det møter de viktigstefysiologiske rytmer: respiratoriske, hjerte- og cerebrale. En person føler kanskje ikke noe, men kroppen reagerer likevel på det med funksjonelle endringer i nervesystemet, det kardiovaskulære systemet og hjerneaktiviteten. Psykiatere har sporet forholdet mellom utbrudd av geomagnetisk feltintensitet og forverring av psykiske sykdommer i mange år, som ofte fører til selvmord.

"Indeksering" geomagnetisk aktivitet

Magnetiske feltforstyrrelser knyttet til endringer i det magnetosfæriske-ionosfæriske strømsystemet kalles geomagnetisk aktivitet (GA). For å bestemme nivået, brukes to indekser - A og K. Sistnevnte viser verdien av GA. Det beregnes fra magnetiske skjoldmålinger tatt hver dag med tre timers intervaller, med start kl. 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). De høyeste verdiene for den magnetiske forstyrrelsen sammenlignes med verdiene til det geomagnetiske feltet på en stille dag for en viss vitenskapelig institusjon, mens maksimalverdiene for de observerte avvikene tas i betraktning.

Basert på de innhentede dataene beregnes K-indeksen. På grunn av at den er en kvasi-logaritmisk verdi (det vil si at den øker med én med en økning i forstyrrelse med ca. 2 ganger), kan den ikke gjennomsnittsberegnes for å få et langsiktig historisk bilde av tilstanden til de geomagnetiske feltene på planeten. For å gjøre dette er det en indeks A, som er et daglig gjennomsnitt. Det bestemmes ganske enkelt - hver dimensjon av indeksen K konverteres tiltilsvarende indeks. K-verdiene oppnådd gjennom dagen er gjennomsnittlig, takket være hvilken det er mulig å oppnå A-indeksen, hvis verdi på vanlige dager ikke overstiger terskelen på 100, og under de mest alvorlige magnetiske stormene kan den overstige 200.

Siden forstyrrelsene av det geomagnetiske feltet i forskjellige deler av planeten manifesteres forskjellig, kan verdiene til A-indeksen fra forskjellige vitenskapelige kilder variere markant. For å unngå en slik oppkjøring reduseres indeksene A oppnådd av observatoriene til gjennomsnittet og den globale indeksen A_p vises. Det samme gjelder for indeksen K_p, som er en brøkverdi i området 0-9. Verdien fra 0 til 1 indikerer at det geomagnetiske feltet er norm alt, noe som betyr at optimale forhold for passering i kortbølgebåndene bevares. Selvfølgelig underlagt en ganske intens strøm av solstråling. Et geomagnetisk felt på 2 punkter karakteriseres som en moderat magnetisk forstyrrelse, noe som kompliserer passasjen av desimeterbølger litt. Verdier fra 5 til 7 indikerer tilstedeværelsen av geomagnetiske stormer som skaper alvorlig interferens med nevnte rekkevidde, og med en sterk storm (8-9 poeng) umuliggjør passasje av korte bølger.

Geomagnetisk feltaktivitet i poeng

Ar	Kr	Description
0	0	Rolig
2	1
3
4
7	2	Svake indignert
15	3
27	4	Indignant
48	5	Magnetisk storm
80	6
132	7	Stor magnetisk storm
208	8
400	9

Magnetiske stormers innvirkning på menneskers helse

50–70 % av verdens befolkning er berørt av magnetiske stormer. Samtidig noteres utbruddet av en stressreaksjon hos noen mennesker 1-2 dager før en magnetisk forstyrrelse, når solutbrudd observeres. For andre, helt på topp eller en tid etter overdreven geomagnetisk aktivitet.

Metodisk avhengige mennesker, så vel som de som lider av kroniske sykdommer, trenger å spore informasjon om det geomagnetiske feltet i en uke, for å utelukke fysisk og følelsesmessig stress, samt alle handlinger og hendelser som kan føre til å stresse, hvis magnetiske stormer nærmer seg.

Magnetisk feltmangelsyndrom

Svekkelsen av det geomagnetiske feltet i lokalene (hypogeomagnetisk felt) oppstår på grunn av designtrekkene til ulike bygninger, veggmaterialer, samt magnetiserte strukturer. Når du er på et rom hos en svekket fastlege, forstyrres blodsirkulasjonen, tilførselen av oksygen og næringsstoffer til vev og organer. Svekkelsen av det magnetiske skjoldet påvirker også nerve-, kardiovaskulære, endokrine, respiratoriske, skjelett- og muskelsystemer.

den japanske legen Nakagawa "ringte"dette fenomenet kalles "human magnetic field deficiency syndrome". I sin betydning kan dette konseptet godt konkurrere med mangelen på vitaminer og mineraler.

De viktigste symptomene som indikerer tilstedeværelsen av dette syndromet er:

• fatigue;
• reduksjon i ytelse;
• insomnia;
• hodepine og leddsmerter;
• hypo- og hypertensjon;
• funksjonsfeil i fordøyelsessystemet;
• lidelser i det kardiovaskulære systemet.