Asal medan magnet bumi, ciri, fungsi

Dia Medan magnet bumi Ini adalah kesan magnet yang bumi dan yang meluas dari dalam hingga beratus -ratus kilometer di ruang angkasa. Ia sangat serupa dengan yang dihasilkan oleh magnet bar. Idea ini dicadangkan oleh saintis Inggeris William Gilbert pada abad ketujuh belas, yang juga mendapati bahawa tidak mungkin untuk memisahkan tiang magnet.

Rajah 1 menunjukkan garis medan magnet tanah. Mereka selalu ditutup, menyeberangi pedalaman dan terus di luar, membentuk jenis liputan.

Rajah 1. Medan magnet bumi menyerupai magnet bar. Sumber: Wikimedia Commons.

Asal medan magnet bumi masih menjadi misteri. Nukleus besi luaran, tidak boleh sendiri, kerana suhu sedemikian rupa sehingga ia memusnahkan urutan magnet. Ambang suhu untuk ini dikenali sebagai suhu curie. Oleh itu, mustahil bagi jisim besar bahan magnet yang bertanggungjawab untuk bidang ini.

Membuang hipotesis ini, kita mesti mencari asal -usul bidang dalam fenomena lain: putaran daratan. Ini menyebabkan nukleus cair berubah secara seragam, mewujudkan kesan dinamo, di mana cecair secara spontan menghasilkan medan magnet.

Adalah dipercayai bahawa kesan dinamo adalah punca magnet objek astronomi, contohnya matahari. Tetapi setakat ini tidak diketahui mengapa cecair dapat berkelakuan dengan cara ini dan bagaimana arus elektrik dihasilkan.

[TOC]

Ciri -ciri

- Medan magnet bumi adalah hasil daripada tiga sumbangan: medan dalaman itu sendiri, medan magnet luaran dan mineral magnet dalam korteks:

1. Bidang Dalaman: Ia menyerupai dipole magnet (magnet) yang terletak di tengah bumi dan sumbangannya adalah kira -kira 90%. Berbeza dengan sangat perlahan dalam masa.
2. Bidang luaran: Ia berasal dari aktiviti solar di lapisan atmosfera. Ia tidak menyerupai Dipolo dan membentangkan pelbagai variasi: ribut harian, tahunan, magnetik dan banyak lagi.
3. Batu -batu magnet di kerak bumi, yang juga mewujudkan medan mereka sendiri.

- Medan magnet dipolarisasi, menyampaikan tiang utara dan selatan, seperti magnet bar.

- Sebagai tiang yang bertentangan, jarum kompas, yang merupakan tiang utaranya, selalu menunjuk ke sekitar utara geografi, di mana tiang selatan magnet daratan adalah.

- Arah medan magnet diwakili dalam bentuk garis tertutup yang meninggalkan selatan magnet (tiang utara magnet) dan masuk ke utara magnet (tiang selatan magnet).

Boleh melayani anda: aliran volumetrik

- Di utara magnet -dan di selatan magnet juga -medan berserenjang ke permukaan bumi, sementara di Ecuador, medannya adalah siram. (Lihat Rajah 1)

- Keamatan medan jauh lebih besar di tiang daripada di Ecuador.

- Paksi dipole terestrial (Rajah 1) dan paksi putaran tidak diselaraskan. Terdapat anjakan 11.2º di antaranya.

Unsur geomagnetik

Oleh kerana medan magnet adalah vektor, sistem Cartesian XYZ menyelaraskan dengan asal atau membantu menetapkan kedudukannya.

Rajah 2. Unsur geomagnetik. Sumber: f. Zapata.

Jumlah intensiti medan magnet atau induksi adalah B dan unjuran atau komponennya adalah: H mendatar dan z secara menegak. Mereka berkaitan melalui:

-D, sudut penurunan magnet, terbentuk antara H dan utara geografi (x -axis), positif ke arah timur dan negatif ke barat.

-Saya, sudut kecenderungan magnetik, antara B dan H, positif jika B berada di bawah mendatar.

Jarum Kompas akan berorientasikan ke arah H, komponen mendatar medan. Pesawat ditentukan oleh B dan H dipanggil Meridian Magnet, sementara ZX adalah Meridian Geografi.

Vektor medan magnet ditentukan sepenuhnya jika tiga daripada kuantiti berikut diketahui, yang dipanggil elemen geomagnetik: B, H, D, I, X, Y, Z.

Fungsi

Berikut adalah beberapa fungsi yang paling penting dalam medan magnet bumi:

-Manusia telah menggunakannya untuk mengarahkan kompas selama beratus -ratus tahun.

-Ia menjalankan fungsi pelindung planet ini, dengan membungkusnya dan mengalihkan zarah -zarah yang dikenakan sehingga matahari terbit secara berterusan.

-Walaupun medan magnet bumi (30 - 60 mikro tesla) lemah berbanding dengan makmal, cukup kuat untuk haiwan tertentu menggunakannya untuk mengarahkannya. Inilah burung migrasi, merpati utusan, ikan paus dan beberapa sekolah ikan berbuat demikian.

-Magnetometri atau pengukuran medan magnet digunakan untuk prospek sumber mineral.

Lampu utara dan selatan

Mereka dikenali sebagai lampu utara atau selatan, masing -masing. Mereka muncul di latitud berhampiran tiang, di mana medan magnet hampir tegak lurus ke permukaan bumi dan jauh lebih sengit daripada di Ecuador.

Rajah 3. Boreal aurora di alaska. Sumber: Wikimedia Commons.

Mereka mempunyai asal usul mereka dalam sejumlah besar zarah yang dimuatkan sehingga matahari terus menghantar. Mereka yang terperangkap di lapangan, biasanya menyimpang ke arah tiang, kerana intensiti terbesar. Di sana mereka mengambil kesempatan untuk mengionkan atmosfera dan dalam proses cahaya yang dapat dilihat dipancarkan.

Boleh melayani anda: Undang -undang pertama Newton: formula, eksperimen dan latihan

Lampu utara dapat dilihat di Alaska, Kanada dan Eropah Utara, kerana kedekatan tiang magnet. Tetapi kerana penghijrahannya, mungkin dari masa ke masa mereka menjadi lebih jelas di Rusia utara.

Walaupun buat masa ini nampaknya tidak berlaku, kerana auroras tidak mengikuti tepat ke utara utara magnetik.

Penurunan magnet dan navigasi

Untuk navigasi, terutamanya dalam perjalanan yang sangat panjang, sangat penting untuk mengetahui kemerosotan magnet, untuk melakukan pembetulan yang diperlukan dan mencari utara yang benar.

Ini dicapai oleh peta yang menunjukkan garis penurunan yang sama (isogon), kerana penurunannya sangat berbeza mengikut lokasi geografi. Ini kerana medan magnet mengalami variasi tempatan secara berterusan.

Bilangan besar yang kelihatan dicat di trek pendaratan adalah arah dalam darjah berkenaan dengan utara magnet, dibahagikan dengan 10 dan bulat.

Jenis Utara

Walau bagaimanapun, mengelirukannya, terdapat beberapa jenis Utara, yang ditakrifkan oleh beberapa kriteria tertentu. Oleh itu, kita dapat mencari:

Magnet Utara, Ia adalah titik bumi di mana medan magnet berserenjang ke permukaan. Ada titik kompas, dan dengan cara itu, ia tidak antipodal (bertentangan dengan diametrik) dengan selatan magnet.

Geomagnet North, Ia adalah tempat di mana paksi dipole magnet muncul ke permukaan (lihat Rajah 1). Oleh kerana medan magnet bumi sedikit lebih kompleks daripada medan dipolo, titik ini tidak sepadan dengan tepat utara magnet.

Geografi Utara, Ada yang melewati paksi putaran terestrial.

Lambert Utara atau Grid, Ini adalah titik di mana peta meridian berkumpul. Ia tidak sepadan dengan tepat di utara geografi atau benar, kerana permukaan sfera bumi diputarbelitkan ketika diproyeksikan di atas kapal terbang.

Rajah 4. Pelbagai nortes dan lokasinya. Sumber: Wikimedia Commons. Cavit [CC oleh 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by/4.0)]

Pelaburan medan magnet

Terdapat fakta yang membingungkan: tiang magnet dapat mengubah kedudukan dalam beberapa ribu tahun, dan sedang berlaku. Sebenarnya diketahui bahawa ia telah sekitar 171 kali sebelum ini, dalam 17 juta tahun yang lalu.

Bukti ditemui di batu -batu yang muncul dari retak di tengah -tengah Lautan Atlantik. Ketika keluar, batu itu menyejukkan dan menguatkan, menetapkan arah magnetisasi daratan untuk masa ini, yang dipelihara.

Tetapi setakat ini tidak ada penjelasan yang memuaskan tentang mengapa ia berlaku, atau di mana tenaga yang diperlukan untuk melabur bidang itu berasal.

Seperti yang dikomentari sebelum ini, Utara Magnet kini bergerak dengan cepat ke arah Siberia, dan Selatan juga bergerak, walaupun lebih perlahan.

Ia boleh melayani anda: Halaju sudut purata: definisi dan formula, latihan yang diselesaikan

Sebilangan pakar percaya bahawa ia disebabkan oleh aliran besi cecair berkelajuan tinggi, tepat di bawah Kanada, yang melemahkan ke lapangan. Ia juga mungkin permulaan pelaburan magnet. Yang terakhir yang berlaku adalah 700 yang lalu.000 tahun.

Mungkin dinamo yang menimbulkan kemagnetan terestrial untuk seketika, sama ada secara spontan atau oleh beberapa campur tangan luaran, seperti pendekatan komet misalnya, walaupun yang terakhir tidak mempunyai bukti.

Apabila dinamo dimulakan semula, tiang magnet telah berubah tempat. Tetapi ia juga boleh berlaku bahawa pelaburan tidak lengkap, tetapi variasi sementara paksi dipolo, yang akhirnya akan kembali ke kedudukan asalnya.

Eksperimen

Ia dijalankan dengan gegelung Helmholtz: dua gegelung pekeliling yang sama dan sepusat, di mana intensiti semasa yang sama berlalu. Medan magnet gegelung berinteraksi dengan bumi, menimbulkan medan magnet yang dihasilkan.

Rajah 5. Percubaan untuk menentukan nilai medan magnet bumi. Sumber: f. Zapata.

Di dalam gegelung, medan magnet yang seragam dicipta, yang besarnya:

-N adalah bilangan giliran gegelung

-Saya adalah intensiti semasa

-μ_{Sama ada} Ia adalah kebolehtelapan magnet vakum

-R adalah jejari gegelung

Prosedur

-Dengan kompas yang diletakkan pada paksi paksi gegelung, tentukan arah medan magnet bumi B_T.

-Timur paksi gegelung menjadi tegak lurus B_T. Dengan cara ini bidang B_H dijana sebaik sahaja arus diluluskan, ia akan berserenjang dengan B_T. Dalam kes ini:

Rajah 6. Medan yang dihasilkan adalah apa yang akan menandakan jarum kompas. Sumber: f. Zapata.

-B_H Ia berkadar dengan arus yang dilalui melalui gegelung, sehingga B_H = k.Yo, di mana k Ia adalah malar yang bergantung kepada geometri gegelung ini: radio dan bilangan giliran. Apabila mengukur arus, anda boleh mempunyai nilai b_H. Jadi itu:

B_H = k.I = b_T. Tg θ

Oleh itu:

-Sebaik sahaja arus dilalui melalui gegelung, jarum kompas menyimpang. Mengukur sisihan adalah nilai dari θ.

-Pelbagai intensiti dilalui melalui gegelung dan pasangan direkodkan (Yo, Tg θ).

-Grafik dibuat Yo Vs. Tg θ. Oleh kerana unit itu linear, garis dijangka, yang cerunnya m adalah:

m = b_T /k

-Akhirnya, dari pelarasan garisan dengan dataran minimum atau dengan pelarasan visual, nilai b ditentukan_T.

Rujukan

1. Medan magnet bumi. Pulih dari: web.Ua.adalah
2. Kumpulan Magneto-Hydrodynamic University of Navarra. Kesan Dynamo: Sejarah. Pulih dari: fizik.satu v.adalah.
3. Kirkpatrick, l. 2007. Fizik: Lihatlah dunia. Edisi Singkat ke -6. Pembelajaran Cengage.
4. Periuk. Medan magnet bumi dan perubahannya tepat pada waktunya. Pulih dari: gambar.GSFC.periuk.Gov.
5. Natgeo. Kutub utara magnet bumi bergerak. Pulih dari: nnespanol.com.
6. Scientific American. Bumi mempunyai lebih dari satu tiang utara. Pulih dari: Scientific American.com.
7. Wikipedia. Tiang geomagnet. Pulih dari: dalam.Wikipedia.org.