Магнітне поле Землі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсова робота

Магнітне поле Землі



Вступ

магнітний індукція поле меридіан

Вплив магнітного поля Землі, люди помітили ще здавна. І незважаючи на те, що причини існування магнітного поля Землі нашим предкам були не відомі, своє життя вони намагалися будувати у відповідності з певними правилами. Саме з усвідомленням того, що навколишній простір пронизаний силовими лініями, що роблять вплив на багато сфер життя людини (здоров'я, самопочуття, апетит, настрій, активність тощо), пов'язана історія появи фен-шуй, який своїм корінням сягає вглиб декількох тисячоліть. Але самі витоки його зародження беруть свій початок у практиці перших містиків давнини, які надавали особливого значення силі чотирьох сторін світу і з допомогою своєї магічної майстерності активізували її. Входячи в медитативний стан, вони просили допомоги і поради у Варти чотирьох сторін світу. Ці традиції пройшли крізь століття й відбилися в культурі різних народів. Фен-шуй - це наочне використання магнітного поля Землі з давніх часів до наших днів.

В даній курсовій роботі ми розглянемо, що таке Магнітний меридіан, Магнітний екватор, Магнітосфера, індукція магнітного поля, магнітне схилення, магнітне нахилення, магнітні збурення, Магнітні полюси і звичайно ж зміни магнітного поля Землі.



1. Історія магнітного поля Землі

Хоча магніти і магнетизм були відомі набагато раніше, вивчення магнітного поля почалося в 1269 році, коли французький вчений Петро Перегрін (лицар П'єр з Мерикура) зазначив магнітне поле на поверхні сферичного магніту, застосовуючи сталеві голки, і визначив, що отримані лінії магнітного поля перетиналися в двох точках, які він назвав «полюсами» за аналогією з полюсами Землі. Майже три століття потому, Вільям Гільберт Колчестер використовував працю Петра Перегрина і вперше виразно заявив, що сама Земля є магнітом. Опублікована в 1600 році, робота Гілберта «De Magnete», заклала основи магнетизму як науки.

У 1750 році Джон Мічелл заявив, що магнітні полюси притягуються і відштовхуються у відповідності з законом зворотних квадратів. Шарль-Огюстен де Кулон експериментально перевірив це твердження в 1785 році і прямо заявив, що Північний і Південний полюс не можуть бути розділені. Грунтуючись на цій силі, що існує між полюсами, Симеон Дені Пуассон (1781-1840) створив першу успішну модель магнітного поля, яку він представив у 1824 році. У цій моделі магнітне H-поле проводиться магнітними полюсами і магнетизм відбувається з-за кількох пар (північ/південь) магнітних полюсів (диполів).

Три відкриття поспіль кинули виклик цій «основі магнетизму». По-перше, в 1819 році Ганс Крістіан Ерстед виявив, що електричний струм створює магнітне поле навколо себе. Потім, в 1820 році, Андре-Марі Ампер показав, що паралельні дроти, по яких йде струм в одному і тому ж напрямку, притягуються один до одного. Нарешті, Жан-Батіст Біо і Фелікс Савар у 1820 році відкрили закон, названий законом Біо-Савара-Лапласа, який правильно пророкував магнітне поле навколо будь-якого проводу, що знаходиться під напругою.

Розширивши ці експерименти, Ампер видав свою власну успішну модель магнетизму в 1825 році. У ній він показав еквівалентність електричного струму в магнітах, і замість диполів магнітних зарядів моделі Пуассона, запропонував ідею, що магнетизм пов'язаний з постійно поточними петлями струму. Ця ідея пояснювала, чому магнітний заряд не може бути ізольований. Крім того, Ампер вивів закон, названий його ім'ям, який, як і закон Біо-Савара-Лапласа, правильно описав магнітне поле, створюване постійним струмом, а також була введена теорема про циркуляцію магнітного поля. Крім того, в цієї роботі, Ампер ввів термін «електродинаміка» для опису взаємозв'язку між електрикою і магнетизмом.

У 1831 році Майкл Фарадей відкрив електромагнітну індукцію, коли він виявив, що змінне магнітне поле породжує електрика. Він створив визначення цього феномена, яке відоме як закон електромагнітної індукції Фарадея. Пізніше Франц Ернст Нейман довів, що для рухомого провідника в магнітному полі, індукція є наслідком дії закону Ампера. При цьому він ввів векторний потенціал електромагнітного поля, який, як пізніше було показано, був еквівалентний основного механізму, запропонованого Фарадеєм.

У 1850 році лорд Кельвін, тоді відомий як Вільям Томсон, відмінність між двома магнітними полями позначив як поля H та B. Перше було застосовано до моделі Пуассона, а друге - до моделі індукції Ампера. Крім того, він вивів як H і B пов'язані один з одним.

Між 1861 і 1865 роками Джеймс Клерк Максвелл розробив і опублікував рівняння Максвелла, які пояснили і об'єднали електрику і магнетизм в класичній фізиці. Перша добірка цих рівнянь була опублікована в статті 1861 року, під назвою «On Physical Lines of Force». Ці рівняння були визнані дійсними, хоча і неповними. Максвелл завершив свої рівняння у своїй більш пізній роботі 1865 року «Динамічна теорія електромагнітного поля» і визначив, що світло являє собою електромагнітні хвилі. Генріх Герц експериментально підтвердив цей факт в 1887 році.

Хоча припущене в законі Ампера сила магнітного поля рухомого електричного заряду не була заявлена, в 1892 році Хендрік Лоренц вивів її з рівнянь Максвелла. При цьому класична теорія електродинаміки була в основному завершена.

Двадцяте століття розширив погляди на електродинаміку, завдяки появі теорії відносності і квантової механіки. Альберт Ейнштейн у своїй статті 1905 року, де була обґрунтована його теорія відносності, показав, що електричні та магнітні поля є частиною одного й того ж явища, що розглядається в різних системах відліку. (Рухомий магніт і проблема провідника - уявний експеримент, який в кінцевому підсумку допоміг Ейнштейну в розробці спеціальної теорії відносності). Нарешті, квантова механіка була об'єднана з електродинамікою для формування квантової електродинаміки (КЕД).

2. Гіпотеза походження та роль магнітного поля Землі

Деякі гіпотези про походження магнітного поля Землі:

Вчені довгі роки ламали голову над причинами виникнення магнітного поля Землі. Відповідь на це питання було отримано зовсім недавно. Виявилося, що для утворення магнітного поля необхідні певні умови.

У минулому столітті різними вченими було висунуто кілька припущень про те, як утворюється магнітне поле Землі. Згідно одному з них, поле з'являється в результаті обертання планети навколо своєї осі.

Вона заснована на цікавий ефект Барнета-Енштейна, який полягає в тому, що при обертанні будь-якого тіла виникає магнітне поле. Атоми в цьому ефекті мають власний магнітний момент, так як обертаються навколо своєї осі. Так з'являється магнітне поле Землі. Однак ця гіпотеза не витримала експериментальних перевірок. Виявилося, що магнітне поле, отримане таким нетривіальним чином, у кілька мільйонів разів слабкіше реального.

Інша гіпотеза заснована на появу магнітного поля внаслідок кругового руху заряджених частинок (електронів) на поверхні планети. Вона теж виявилася неспроможною. Рух електронів здатне викликати появу дуже слабкого поля, до того ж ця гіпотеза не пояснює інверсії магнітного поля Землі. Відомо, що північний магнітний полюс не збігається з географічним північним.

Існує також і ще гіпотеза, яка пояснює походження магнітного поля Землі. Згідно з цією гіпотезою збудження магнітного поля Землі виникає від різноманітних рухів у рідкому металевому ядрі Землі. Підраховано, що зона, у якій діє механізм «магнітне динамо» знаходиться на відстані 0,25…0,3 радіуса Землі. Магнітне поле Землі, як і магнітне поле будь-якого магнітного тіла, має північний та південний геомагнітні полюси. Магнітна вісь, що з'єднує геомагнітні полюси, утворює з віссю обертання Землі кут, який дорівнює приблизно 11,5°. Дана теорія не пояснює багато питань, які виникають при цьому.

Які це питання:

Ш Яка природа виникнення магнітного поля Землі.

Ш Чому на протилежній від Місяця стороні Землі теж виникають припливи.

Ш Які сили змушують рухатися материки.

Ш Чому Земля не кругла

Ш Які причини різких змін астрономічного часу.

Ш Чому Місяць повернений однією стороною до Землі.

Ш Причини розігріву Землі.

Ш Чому на Сонці виникають «магнітні трубки».

Дію магнітного полюса Землі можна спостерігати на прикладі компаса. Стрілка компаса також намагнічена, тому на неї діє земне магнітне поле, внаслідок чого вона завжди спрямована на північний магнітний полюс Землі.

Роль магнітного поля Землі

Магнітне поле відіграє важливу роль в областях, віддалених від поверхні Землі на тисячі і більше кілометрів; в їх межах інтенсивний потік часток, захоплених магнітним полем, створює серйозні проблеми для аерокосмічних досліджень. Сонячні і галактичні космічні промені, незважаючи на їх високу енергію, відхиляються магнітним полем Землі до того, як потраплять до межі атмосфери. Особливо інтенсивні магнітні збурення, що поширюються на всю земну кулю, називають магнітними бурями. Деякі магнітні бурі починаються несподівано і майже одночасно по всій Землі, а інші розвиваються поступово. Часто магнітні бурі відбуваються через 1-2 дні після сонячного спалаху через проходження Землі через потік частинок, викинутих Сонцем. Виходячи з часу запізнювання, швидкість такого корпускулярного потоку оцінюють у кілька мільйонів км/ч.

Також, магнітне поле Землі відіграє величезну роль, як для людей на всій планеті, так і для тварин. Усі живі істоти Землі мільйони років еволюціонували в умовах магнітного поля і без нього існувати не можуть; магнітне поле допомагає визначити місце свого перебування; магнітне поле Землі оточує нашу планету і захищає її від потужного потоку заряджених частинок (сонячного вітру); риби та птахи під час своїх міграцій орієнтуються за магнітним полем Землі. Навіть кішки в пошуках шляху додому орієнтуються за ним же.



3. Характеристики магнітного поля

Магнітне поле - це форма матерії, через яку здійснюється взаємодія між рухомими електричними зарядженими частинками; це силове поле, що діє на рухомі електричні заряди і на тіла, що володіють магнітним моментом, незалежно від стану їх руху.

Властивості магнітного поля:

· Магнітне поле породжується електричними струмами (рухомими зарядами;

· Магнітне поле діє лише на рухомі заряди, провідники зі струмом та магніти;

· Силовою характеристикою магнітного поля є магнітна індукція.

Основною силовою характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції (В) (вектор індукції магнітного поля). З математичної точки зору В = В (x, y, z) - векторне поле, визначає і конкретизує фізичне поняття магнітного поля. Нерідко вектор магнітної індукції називається для стислості просто магнітним полем (хоча, напевно, це не найсуворіше вживання терміна).

Ще однією фундаментальною характеристикою магнітного поля (альтернативної магнітної індукції і тісно з нею пов'язаної, практично рівної їй по фізичній значенням) є векторний потенціал.

· Нерідко в літературі в якості основної характеристики магнітного поля у вакуумі (тобто у відсутність магнітного середовища) вибирають не вектор магнітної індукції В, а вектор напруженості магнітного поля Н, що формально можна зробити, так як у вакуумі ці два вектора збігаються; проте в магнітному середовищі вектор Н не несе вже того ж фізичного змісту, будучи важливою, але все ж допоміжної величиною. Тому при формальній еквівалентності обох підходів для вакууму, з систематичної точки зору слід вважати основною характеристикою магнітного поля саме В (вектор магнітної індукції).

Пряма, що проходить через магнітні полюси, називається магнітною віссю Землі. Окружність великого кола в площині, яка перпендикулярна до магнітної осі, називається магнітним екватором. Вектор магнітного поля в точках магнітного екватора має приблизно горизонтальний напрямок.

Магнітні полюси.

Географічні полюси нашої планети розташовуються в Арктиці та Антарктиді. А куди ми врешті-решт дійдемо, якщо будемо йти за компасом точно на північ? На північний географічний полюс? Ні, магнітний північний полюс не співпадає з географічним. В різні роки стрілка компаса може привести нас в різні місця: магнітні полюси, на відміну від географічних, не стоять на місці!

Магнітний полюс - це умовна точка на земній поверхні, в якій силові лінії магнітного поля направлено строго під кутом 90° до поверхні. В 1831 році англійським полярним дослідником Джоном Россом в Канадському архіпелазі був відкритий північний магнітний полюс - область, де магнітна стрілка займає вертикальне положення, тобто нахилення дорівнює 90°. У 1841 році Джеймс Росс (племінник Джона Росса) досяг південного магнітного полюса Землі, що знаходиться в Антарктиді. У 1909 році одна з партій експедиції «Німрода» досягла південного магнітного полюса Землі, що знаходиться в Антарктиді.

Південний магнітний полюс Землі з часом змістився з Антарктиди в Індійський океан. За останні 125 років він «пройшов» більше 1000 км. Північний магнітний полюс веде себе точно також. Він перемістився з півночі Канади в Сибір, при цьому йому потрібно було перетнути Північний Льодовитий океан. Північний магнітний полюс подолав 200 км. і змістився на південь. Фахівці відзначають, що полюси не переміщуються з постійною швидкістю. З кожним роком рух їх все прискорюється. Швидкість зміщення Північного магнітного полюса в 1973 році складала 10 км. на рік, в порівнянні з 60 км на рік - у 2004 році. Прискорення руху полюсів, в середньому в рік, приблизно 3 км. У той же час, зменшується напруженість магнітного поля. Вона знизилася на 2% за останні 25 років. Але це середнє значення. Цікаво, що в Південній півкулі відсотки змін в русі магнітного поля вище, порівняно з Північним. Однак, є зони, в яких напруженість магнітного поля зростає.

Якщо наша планета поміняє полярність і Південний магнітний полюс встане на місце Північного, а Північний, у свою чергу, опиниться на місці Південного, може повністю зникнути магнітне поле, яке захищає Землю від шкідливого впливу сонячного вітру або плазми. На нашу планету, вже не захищену власним магнітним полем, обрушаться розпечені радіоактивні частинки з космосу. Нічим не стримувані, вони пройдуть крізь атмосферу Землі і в підсумку знищать все живе. Наша прекрасна блакитна планета стане безжиттєвою холодною пустелею. Причому період, в який зміняться магнітні полюси між собою, може зайняти деякий час, від однієї доби до трьох днів.

Шкода, що завдасть смертоносне випромінювання, ні з чим не порівняти. Магнітні полюси Землі, оновившись, знову поширять свій захисний екран, але відновлення життя на нашій планеті можуть піти довгі тисячоліття.

Магнітний меридіан.

Магнітний меридіан Землі - це проекція силової лінії геомагнітного поля на поверхню Землі. Усі магнітні меридіани, що представляють собою складні криві, сходяться в північному і південному магнітних полюсах Землі. Площиною магнітного меридіану називається вертикальна площина, що проходить через місце знаходження спостерігача (приладу) і містить вектор напруженості геомагнітного поля в цій точці.

Поряд з магнітним меридіаном Землі часто розглядають меридіан геомагнітний - лінію перетину поверхні Землі площиною, проведеною через розглянуту точку земної поверхні, і пряму лінію, що сполучає північний і південний геомагнітні Полюси. Геомагнітні меридіани збігаються з дугами великих кіл, що проходять через магнітні полюси. На відміну від магнітного меридіану, що описують реальне магнітне поле Землі, геомагнітні меридіани описують його перше наближення - поле однорідно-намагніченої земної кулі.

Магнітне нахилення - кут, на який відхиляється стрілка під дією магнітного поля Землі у вертикальній площині. У північній півкулі вказує на північ кінець стрілки відхиляється вниз, у південному - вгору. Для вимірювання магнітного нахилення використовують інклінатор (прилад, призначений для вимірювання величини способу сили земного магнетизму). Магнітне нахилення було відкрито китайським вченим Шень Ко в XI столітті. Першим європейцем, який написав це явище (в 1544 році), був німецький інженер і астроном Георг Хартман. Пізніше Христофором Колумбом було встановлено, що стан сильно залежить від географічних координат.

Кут між площиною магнітного меридіану (у ній розташовується стрілка магнітного компаса) і площиною географічного меридіана в даній точці земної поверхні називається магнітним схиленням. Магнітне відмінювання вважається позитивним, якщо північний кінець магнітної стрілки компаса відхилений на схід від географічного меридіана, і негативним - якщо до заходу.

Зазвичай вважається, що для Старого Світа феномен магнітного схилення відкрив Христофор Колумб під час свого першого плавання в Америку в 1492 р. У дійсності ж моряки центральної Європи знали про нього й раніше. Перше достовірне свідчення про це дають нам портативний сонячний годинник XV століття. Відкриття магнітного схилення послужило поштовхом до нового вивчення магнітного поля Землі: відомості про нього були потрібні мореплавцям. Крім того, на величину магнітного схилення можуть впливати магнітні аномалії Землі.

Магнітні збурення.

Магнітне поле Землі народжене могутніми силами його магнітного ядра. Хоча ці сили досить рівномірно впливають на всю поверхню земної кулі, в деяких районах на них накладаються додаткові місцеві впливу. Зазвичай це райони багатих покладів залізної руди, такі, як на півночі Міннесоти і в інших місцях території Великих озер, або великі області лавових покривів, як, наприклад, біля Грэнтс, штат Нио Мексико. У цих районах через збурення поблизу місцевих магнітних полів показання компаса вкрай ненадійні; про це пілотів попереджають авіонавігаційні карти, причому нікому не приходить в голову вважати такі райони дивними або таємничими.

За даними американських військово-морських сил, які проводили магнітні вимірювання в північній частині Атлантичного океану (але не для розкриття таємниці Бермудського трикутника, як деякі затверджують, а в рамках всесвітньої програми оновлення морських карт), в Бермудському трикутнику які б то не було місцеві магнітні збурення відсутні.

Магнітні збурення - це різкі зміни магнітного поля Землі, що відрізняються від магнітних варіацій раптовим початком і бурхливим перебігом. Приклад - магнітні бурі.

На відміну від місцевих магнітних збурень, які можуть викликати досить значні зміни в магнітному полі Землі, магнітна аномалія - це дуже невелика сила, породжена підводним або ще яким-небудь феромагнітним об'єктом. Вона занадто слабка, щоб радикально впливати на компас судна або літака.

Магнітні бурі викликаються потоками вивергає з Сонця заряджених частинок при зіткненні їх з магнітним полем Землі. Ці бурі відбуваються вкрай нерегулярно і зазвичай тривають кілька годин, причому помилка в показаннях компаса не перевищує одного - двох градусів. Така помилка може не привести до скільки-небудь значного відхилення від курсу.

4 Магнітосфера

Магнітосфера - це область простору навколо планети або іншого намагніченого небесного тіла, яка утворюється, коли потік заряджених частинок, наприклад, сонячного вітру, відхиляється від своєї первісної траєкторії під впливом внутрішнього магнітного поля цього тіла.

Форма і розміри магнітосфери визначаються силою внутрішнього магнітного поля цього небесного тіла і тиском навколишньої плазми (сонячного вітру). Всі планети, які мають власне магнітне поле, володіють магнітосферою: Земля, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Меркурій і Марс мають дуже слабкі магнітосферами, а також Ганімед, один із супутників Юпітера (але його магнітосфера цілком знаходиться в межах магнітосфери Юпітера, що призводить до їх складним внутрішнім взаємодій). Іоносфери слабо намагнічених планет, як наприклад Венера, частково відхиляють потік сонячного вітру, але вони не мають магнітосфери як такої.

Форму, структуру і розміри магнітосфери Землі визначають два головних фактори:

· Магнітне поле Землі - в першому наближенні може бути апроксіміровано полем магнітного стрижня, магнітного диполя, нахиленого приблизно на 11° по відношенню до осі обертання Землі, хоча існують і гармоніки більш високого порядку, як вперше вказав Карл Фрідріх Гаусс. Величина дипольного поля Землі 0,3-0,6 Гауса на земної поверхні, і ця величина зменшується пропорційно кубу відстані, тобто на відстані h від поверхні Землі вона становить лише 1/(R+h) 3 від магнітного поля на поверхні. Так, на відстані від поверхні, що дорівнює радіусу Землі R, напруженість поля зменшиться у 8 разів. Гармоніки магнітного поля більш високого порядку убувають ще швидше, таким чином, з відстанню магнітне поле диполя починає переважати в магнітосфері Землі.

· Сонячний вітер - являє собою швидкий потік гарячої плазми, що йде від Сонця в усіх напрямках. Типова швидкість сонячного вітру на межі земної магнітосфери 300-800 км/с. Сонячний вітер складається з протонів, альфа-частинок і електронів, так що в цілому він квазі-нейтральний. Сонячний вітер пронизаний міжпланетним магнітним полем, яке являє собою головним чином магнітне поле Сонця, переноситься плазмою сонячного вітру на далекі відстані.

У разі набігаючого потоку плазми, наприклад, у випадку взаємодії власного магнітного поля планети з сонячним вітром, магнітосфера являє порожнину досить складної форми, обтічну сонячним вітром. Проникнення плазми в магнітосферу Землі відбувається безпосередньо через проміжки між замкнутими і «розімкнутими» магнітними силовими лініями в магнітопаузі, іменовані денними полярними каспами, або внаслідок гідромагнітних ефектів і нестійкостей. Проникнення плазми сонячного вітру може супроводжуватися денними полярними сяйвами в високоширотної іоносфері. До розвитку таких нестійкостей наводять, зокрема, різкі зміни параметрів міжпланетного середовища. Це проявляється в залежності частоти та інтенсивності полярних сяйв від рівня сонячної активності.

Частина плазми, яка проникла в магнітосферу, утворює радіаційний пояс планети і плазмовий шар. В Сонячній системі, крім Землі, магнітосфера є у більшості планет.

Магнітосфера Землі має складну форму. З боку, зверненої до Сонця, відстань до її кордону варіюється в залежності від інтенсивності сонячного вітру і становить близько 70000 км (10-12 радіусів Землі R, де R = 6371 км, (вважається відстань від центру Землі). Межа магнітосфери, або магнітопаузи, з боку Сонця за формою нагадує снаряд і за приблизними оцінками, знаходиться на відстані близько 15 R. З нічного боку магнітосфера Землі витягується довгим циліндричним хвостом (магнітний хвіст), радіус якого складає близько 20-25 R. Хвіст витягується на значну відстань - набагато більше, ніж 200 R, і де він закінчується - невідомо. З наявністю магнітосфери пов'язані багато проявів Космічної погоди, такі як геомагнітна активність, геомагнітна буря і суббуря.

Магнітосфера забезпечує захист, без якого життя на Землі було б неможливе. Марс, магнітне поле якого дуже мале, як вважають, втратив значну частину своїх колишніх океанів і атмосфери за рахунок впливу сонячного вітру. З тієї ж причини, як вважають, Венера втратила більшу частину своїх вод - за рахунок виносу сонячним вітром в космос.

5. Індукція магнітного поля

Магнітна індукція - це векторна величина, що є силовою характеристикою магнітного поля (його дії на заряджені частинки) в даній точці простору. Визначає, з якою силою магнітне поле діє на заряд q, прямуючи зі швидкістю .

Більш конкретно, - це такий вектор, що сила Лоренца , що діє з боку магнітного поля на заряд q, рухається зі швидкістю , дорівнює

де зіркою позначено векторний добуток, б - кут між векторами швидкості та магнітної індукції (напрям вектора перпендикулярно їм обом і направлено за правилом лівої руки). Якщо враховувати і дію електричного поля Е, тоді формула (повної) сили Лоренца прийме вигляд:



Також магнітна індукція може бути визначена, як відношення максимального механічного моменту сил, що діють на рамку з струмом, вміщену в однорідне поле, до добутку сили струму в рамці на її площу. Є основною фундаментальною характеристикою магнітного поля, аналогічної вектору напруженості електричного поля. В системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), в системі СІ - в теслах (Тл)

1 Тл = 104 Гс

Магнітометри, застосовувані для вимірювання магнітної індукції, називають тесламетрами.

Оскільки вектор магнітної індукції є однією з основних фундаментальних фізичних величин в теорії електромагнетизму, він входить в безліч рівнянь, іноді безпосередньо, іноді через пов'язану з ним напруженість магнітного поля. По суті, єдина область в класичній теорії електромагнетизму, де він відсутній, це мабуть хіба тільки чиста електростатика.

У магнітостатиці.

У магнітостатичних межах найбільш важливими є:

· Закон Біо-Савара - займає в магнітостатиці місце, займане в електростатиці законом Кулона:

·



· Теорема Ампера про циркуляцію магнітного поля:

· Формула сили Лоренца

· Наслідки з неї такі як:

· Вираз для сили Ампера, що діє з боку магнітного поля на струм

· Вираз для обертального моменту, що діє з боку магнітного поля на магнітний диполь (виток зі струмом, котушку або постійний магніт):

· Вираз для сили, спроможній зі сторони магнітного поля на точковий магнітний заряд:

(цей вислів, точно відповідний звичайному закону Кулона, широко використовується для формальних обчислень, для яких цінна його простота, незважаючи на те, що реальних магнітних зарядів в природі не виявлено; також може прямо застосовуватися до обчислення сили, що діє з боку магнітного поля на полюс довгого тонкого магніту або соленоїда).

6. Зміни магнітного поля Землі

Будь-яка людина, яка спостерігає за тим, що відбуваються в наші дні явища, пов'язані з глобальною зміною клімату на планеті, так чи інакше, але замислюється: по-перше, над причинами зростання числа і сили природних катаклізмів; по-друге, над можливістю довгострокового прогнозування природних стихій з метою допомоги суспільству. Адже сьогодні все частіше звучить інформація про входження людства в епоху глобальних природних катаклізмів. Існує можливість якщо не повного запобігання, то хоча б мінімізації наслідків глобальної зміни клімату на планеті?

Так як ми вже знаємо магнітне поле Землі - це природний «щит» планети від шкідливої для всього живого космічної та сонячної радіації. За фактом, якби Земля не володіла власним магнітним полем, то й життя, в звичному для нас вигляді, була б на ній неможлива. Напруженість магнітного поля Землі розподіляється неоднорідно і складає на поверхні в середньому близько 50 000 нТл і варіюється в межах від 20 000 нТл до 60 000 нТл.

Однак, спостереження показують, що магнітне поле Землі поступово слабшає, при цьому зміщуються геомагнітні полюси. На ці процеси впливають, в першу чергу, певні космічні фактори, хоча традиційна наука про них поки не відає і не враховує, безрезультатно намагаючись знайти відповіді в надрах Землі.

Дані, що передаються супутниками Swarm, запущеними Європейським космічним агентством (European Space Agency, ESA), підтверджують загальну тенденцію ослаблення величини магнітного поля, причому найбільший рівень зниження спостерігається в Західній півкулі нашої планети.

Офіційно вважається, що за останні 100 років магнітне поле Землі ослабшало приблизно на 5%. В області так званої Південної Атлантичної аномалії біля берегів Бразилії ослаблення було ще більш істотним. Проте, варто відзначити, що раніше, втім як і зараз, наземні вимірювання проводяться точково, причому на суші, що вже не може відображати повну картину вікових змін магнітного поля. Також не враховуються дірки в магнітному полі Землі - своєрідні проломи в магнітосфері, через які проникають величезні потоки сонячної радіації. З невідомих традиційній науці причин кількість цих дірок постійно зростає.



Висновок

Відомо, що ослаблення магнітного поля Землі веде до переполюсовці, при якій північний і південний магнітні полюси міняються місцями, відбувається їх інверсія. Дослідження в області палеомагнетизма показали, що раніше під час переполюсовцці, які відбувалися поступово, магнітне поле Землі втрачало дипольну структуру. Інверсії магнітного поля передувало його ослаблення, а після неї величина поля знову зростала до колишніх значень. У минулому дані інверсії в середньому відбувалися приблизно кожні 250 000 років. Але з часу останньої, як стверджують вчені, пройшло вже близько 780 000 років. Проте яких-небудь пояснень настільки тривалого періоду стабільності офіційна наука дати не може. Крім того, в наукових колах коректність інтерпретації палеомагнитних даних періодично піддається критиці. Так чи інакше, але стрімке ослаблення магнітного поля в наші дні є ознакою початку глобальних процесів як у космічному просторі, так і в надрах Землі. Саме тому відбуваються на планеті катаклізми викликані більшою мірою природними факторами, ніж антропогенним впливом.



Література

1. Яновский Б.М. Земной магнетизм: [учеб. пособие] / Яновский Б.М. - Л.: Ленингр. ун-т, 1978.

2. Енциклопедичний словник Ф. А, Брокгауза і В.А. Ефрона - С. - Пб: Брокгауз - Єфрон 1890-1907.

3. Блоксхам Д. Эволюция магнитного поля Земли / Д. Блоксхам, Д. Габбинд // В мире науки. - 1990.

4. Бібліотека <Математичне просвітництво> Випуск 24 / А.В. Дяченко: МАГНІТНІ ПОЛЮСИ ЗЕМЛІ. / Видавництво Московського центру безперервної математичної освіти Москва * 2003

5. Бакулин П.И. Курс общей астрономии / Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. - М.: Наука, 1966.

Размещено на Allbest.ru