Magnetismus od pradávna vzbuzoval lidskou zvědavost.. Kompasy, magnety a jevy jako polární záře byly předmětem studia po celá staletí. Ale za všemi těmito prvky se skrývá neviditelná a mocná síla, která obklopuje naši planetu: magnetické pole Země.
Toto magnetické pole není klíčové pouze pro navigaci nebo pro vysvětlení některých přírodních jevů, ale hraje zásadní roli při ochraně života na Zemi. V tomto článku podrobně prozkoumáme, co to je, jak se generuje, jaké jsou jeho součásti, jak se měří a proč je tak zásadní pro naši planetu a ty, kdo ji obývají.
Jaké je magnetické pole Země?
El Zemské magnetické poleTaké známý jako geomagnetické pole, je oblast kolem planety, kde působí magnetické síly generované zevnitř. Toto pole je podobné tomu, které vytvářejí magnety, protože má dva póly: magnetický severní pól y magnetický jižní pól. Tyto magnetické póly se však přesně neshodují s póly geografickými a ve skutečnosti v průběhu času pomalu mění polohu.
Představte si obrovskou zmagnetizovanou kouli rotující ve vesmíru.. To je v širším smyslu přirozené magnetické pole Země. Nejběžnější analogií je gigantický magnet ve středu planety, jehož vliv sahá tisíce kilometrů do vesmíru.
Odkud pochází toto magnetické pole?
Nejpřijímanějším vysvětlením vzniku magnetického pole Země je tzv Teorie dynama. Tato teorie tvrdí, že v Vnější jádro Země —vyrábí se vrstva složená převážně ze železa a niklu v kapalném stavu, která se nachází v hloubce 2900 až 5100 kilometrů konvekční pohyby v důsledku vnitřního tepla stoupajícího z pevného jádra.
Tyto pohyby v kombinaci s rotace planety, způsobit vznik elektrických proudů. A to se stává Pohybující se elektrický proud vytváří magnetické pole. Cyklus se tak zesiluje a vytváří magnetické pole, které obklopuje Zemi. Chcete-li se dozvědět více o tom, jak se tento obor tvoří, můžete navštívit článek na generace polární záře.
Tento jev je nepřetržitý a dynamický. Přestože intenzita a směr pole zůstávají relativně stabilní, existují krátkodobé a dlouhodobé variace.
Složky magnetického pole Země
Magnetické pole Země je popsáno pomocí vektor, protože má směr a smysl. To znamená, že má několik měřitelných vlastností:
- Celková síla nebo celková intenzita (F): je velikost magnetického pole v daném bodě.
- Kartézské složky (X, Y, Z): představují intenzitu v severojižním, východozápadním a vertikálním směru.
- Horizontální složka (H): vyplývající ze složek X a Y.
- Magnetická deklinace (D): je úhel mezi geografickým severem a magnetickým severem.
- Naklonit (I): úhel mezi magnetickým polem a povrchem Země; Na pólech je vertikální a na rovníku horizontální.
Jednotkou měření intenzity magnetického pole je Tesla (T)i když je tato jednotka pro tato měření velmi velká, takže nanotesla (nT). Na rovníku pole dosahuje přibližně 30.000 XNUMX nT, zatímco u pólů může dosáhnout 60.000 XNUMX nT. Chcete-li pochopit, jak tyto variace ovlivňují Zemi, můžete se poradit důsledky obrácení magnetického pole Slunce.
Co je magnetosféra?
Magnetické pole, které se rozprostírá daleko za povrch Země, dává vzniknout oblasti známé jako magnetosféra. Tato oblast funguje jako a ochranná zeď proti slunečnímu a kosmickému záření. Konkrétně působí proti nabitým částicím přicházejícím z solární bouře, což jim brání v přímém dopadu na zemskou atmosféru.
Magnetosféra má asymetrický tvar, více stlačený na straně Země obrácené ke Slunci a mnohem více rozšířený v opačném směru. Když sluneční částice interagují s magnetickým polem, mohou způsobit velkolepé jevy jako např Severní a jižní světla. Chcete-li se dozvědět více o tom, jak tyto polární záře vznikají, doporučujeme navštívit článek o formování polární záře.
Polární záře: Magnetická podívaná
Známý polární záře pozorované v polárních oblastech, jsou přímým důsledkem interakce mezi solární bouře a magnetické pole Země. Když tyto vysoce energetické částice dosáhnou magnetosféry, jsou unášeny podél magnetických siločar směrem k pólům. Tam se střetávají s atomy v atmosféře a na obloze generují světla různých barev.
Tato světla se liší v odstínech zelené, červené, fialové nebo modré a lze je nejlépe pozorovat v místech jako Norsko, Kanada nebo jižní Argentina a Chile. Také, pokud máte zájem dozvědět se více o nedávné show, můžete se podívat Velkolepá bouře polární záře v Kanadě.
Historie studia zemského magnetismu
Magnetismus je předmětem studia po staletí. Magnetické vlastnosti magnetitu znali již Číňané dávno před naším letopočtem. Ve středověku byly vyvinuty první kompasy, které byly zásadní pro zlepšení námořní navigace.
V roce 1600 anglický vědec William Gilbert Publikoval „De Magnete“, kde navrhl, aby se Země chovala jako obrovský magnet. Tato práce znamenala zrod vědy o magnetismu jako takové.
Později, v roce 1838, německý matematik Carl Friedrich Gauss Vyvinul podrobnou teorii magnetického pole Země, která prokázala, že jeho původ leží uvnitř planety. Další informace o tom, jak se studium magnetismu změnilo, si můžete přečíst o magnetické pole Země.
Změny magnetického pole
Magnetické pole Země není to statické. Obě varianty jsou denně (přímým vlivem Slunce), jako a dlouhodobě, známý jako sekulární variace, které zahrnují posuny pólů a změny intenzity.
Ale jednou z nejzajímavějších zvláštností je to, že čas od času magnetické pole plně investuje. To znamená, že magnetický severní pól se stává jižním pólem a naopak. jsou geomagnetické zvraty byly zaznamenány v horninách, zejména v minerálech, jako je magnetit. Nejnovější známou investicí je tzv Akce Brunhes-Matuyama, ke kterému došlo asi před 780.000 XNUMX lety. Chcete-li se o tomto fenoménu dozvědět více, můžete navštívit podrobnosti o přepólování magnetických pólů.
Jak se měří magnetické pole Země?
Dnes lze magnetické pole Země měřit pomocí různých technologií. Hlavní metody jsou:
- Protonové magnetometry: Měří intenzitu pole prostřednictvím chování protonů v konkrétním materiálu.
- Magnetometry nukleární magnetické rezonance (NMR).: Nabízejí velmi přesné údaje založené na rezonanci atomových jader.
- Umělé satelity: jako ty z Evropská kosmická agentura (ESA), které provádějí globální pozorování z vesmíru.
- Geofyzikální observatoře: distribuované na různých místech po planetě, aby bylo možné získat nepřetržité měření a detekovat anomálie.
Měření intenzity pole jsou zásadní pro pochopení jeho chování a toho, jak může ovlivnit Zemi. Tímto způsobem můžete zkoumat, jak Slunce ovlivňuje magnetické pole Země, což je téma, o kterém si můžete přečíst více článek o vlivu Slunce na magnetické pole.
Proč je magnetické pole Země tak důležité?
Magnetické pole Země není jen vědecká kuriozita. Jeho existence umožňuje, aby se na planetě vyvíjel život, jak jej známe. jak to dělá?
- Ochrana proti slunečnímu záření: zabraňuje erozi atmosféry slunečním větrem a zachovává podmínky, které umožňují rozvoj života.
- Navigace: Používá se po staletí k orientaci lodí a letadel a i dnes hraje v moderních navigačních systémech druhořadou roli.
- Pomozte stěhovavým druhůmMnoho zvířat, jako jsou ptáci, želvy a velryby, využívá magnetické pole k orientaci na svých cestách.
- Geologický průzkumStudiem paleomagnetismu můžeme porozumět tomu, jak se pole měnilo za miliony let, což zase poskytuje vodítka o chování zemského jádra a vnitřní dynamice planety.
Vztah mezi magnetickým polem a životem na Zemi je fascinující. Ve skutečnosti si některé druhy vyvinuly schopnost magnetorecepce, tedy schopnost detekovat magnetické pole Země k orientaci. Různé druhy, jako např stěhovaví ptáci, velryby a želvy, používají jej k cestování na velké vzdálenosti a lokalizaci hnízdišť nebo krmných míst. Chcete-li se o tomto fenoménu dozvědět více, můžete si přečíst o Zajímavá fakta o polární záři.
Díky magnetickému poli Země je Země chráněna před slunečním zářením, které by mohlo ukončit život, jak jej známe.. Jeho původ v hlubinách planety, jeho vliv na navigaci, jeho vztah k přírodním jevům, jako je polární záře, a jeho vliv na zvířecí navigaci jsou jen některé z důvodů, proč je fascinujícím a zásadním předmětem studia.
