Qué genera el campo magnético terrestre. ¿Cómo surge el campo magnético terrestre?

El campo magnético de la Tierra es similar al de un imán permanente gigante inclinado en un ángulo de 11 grados con respecto a su eje de rotación. Pero aquí hay un matiz, cuya esencia es que la temperatura de Curie para el hierro es de sólo 770°C, mientras que la temperatura del núcleo de hierro de la Tierra es mucho más alta, y sólo en su superficie es de unos 6000°C. A esa temperatura, nuestro imán no podría retener su magnetización. Esto significa que dado que el núcleo de nuestro planeta no es magnético, el magnetismo terrestre tiene una naturaleza diferente. Entonces, ¿de dónde viene el campo magnético de la Tierra?

Como es sabido, los campos magnéticos rodean las corrientes eléctricas, por lo que hay motivos para suponer que las corrientes que circulan en el núcleo de metal fundido son la fuente del campo magnético terrestre. De hecho, la forma del campo magnético de la Tierra es similar al campo magnético de una bobina portadora de corriente.

La magnitud del campo magnético medido en la superficie de la Tierra es aproximadamente medio Gauss, mientras que las líneas de campo parecen salir del planeta desde el polo sur y entrar en su polo norte. Al mismo tiempo, en toda la superficie del planeta, la inducción magnética varía de 0,3 a 0,6 Gauss.

En la práctica, la presencia de un campo magnético en la Tierra se explica por el efecto dinamo que surge de la corriente que circula en su núcleo, pero este campo magnético no siempre tiene una dirección constante. Las muestras de rocas tomadas en los mismos lugares, pero de diferentes edades, difieren en la dirección de magnetización. Los geólogos informan que durante los últimos 71 millones de años, ¡el campo magnético de la Tierra ha girado 171 veces!

Aunque el efecto dinamo no se ha estudiado en detalle, la rotación de la Tierra ciertamente juega un papel importante en la generación de corrientes que se cree que son la fuente del campo magnético de la Tierra.

La sonda Mariner 2, que examinó Venus, descubrió que Venus no tiene tal campo magnético, aunque su núcleo, como el de la Tierra, contiene suficiente hierro.

La respuesta es que el período de rotación de Venus alrededor de su eje es igual a 243 días en la Tierra, es decir, el generador de dinamo de Venus gira 243 veces más lento, y esto no es suficiente para producir un efecto de dinamo real.

Al interactuar con las partículas del viento solar, el campo magnético de la Tierra crea las condiciones para la aparición de las llamadas auroras cerca de los polos.

El lado norte de la aguja de la brújula es el polo norte magnético, que siempre está orientado hacia el polo norte geográfico, que es prácticamente el polo sur magnético. Después de todo, como usted sabe, los polos magnéticos opuestos se atraen entre sí.

Sin embargo, la pregunta simple es "¿cómo obtiene la Tierra su campo magnético?" - todavía no tiene una respuesta clara. Está claro que la generación de un campo magnético está asociada con la rotación del planeta alrededor de su eje, porque Venus, con una composición central similar, pero gira 243 veces más lento, no tiene un campo magnético mensurable.

Parece plausible que a partir de la rotación del líquido del núcleo metálico, que constituye la parte principal de este núcleo, surja la imagen de un conductor giratorio, creando un efecto dinamo y funcionando como un generador eléctrico.

La convección en el líquido de la parte exterior del núcleo conduce a su circulación con respecto a la Tierra. Esto significa que el material conductor de electricidad se mueve en relación con el campo magnético. Si se carga debido a la fricción entre las capas del núcleo, entonces el efecto de una bobina con corriente es bastante posible. Esta corriente es bastante capaz de mantener el campo magnético de la Tierra. Los modelos informáticos a gran escala confirman la realidad de esta teoría.

Durante la década de 1950, como parte de la estrategia de la Guerra Fría, los buques de la Armada de los EE. UU. remolcaron magnetómetros sensibles a lo largo del fondo del océano mientras buscaban una manera de detectar submarinos soviéticos. Durante las observaciones, resultó que el campo magnético de la Tierra fluctúa dentro del 10% en relación con el magnetismo de las propias rocas del fondo marino, que tenían la dirección de magnetización opuesta. El resultado fue una imagen de las inversiones que ocurrieron hace hasta 4 millones de años, esto se calculó mediante el método arqueológico de potasio-argón.

Andrey Povny

Un equipo de científicos dirigido por Simon Anzellini hizo un nuevo descubrimiento. Durante algunos experimentos, establecieron nuevas cualidades de la parte sólida del núcleo terrestre.

Los científicos han descubierto que el núcleo de hierro de la Tierra se calienta a 6 mil grados centígrados, y esta información es mil grados más alta de lo que se pensaba. Y este hecho nos permite ahora comprender la naturaleza del campo magnético de nuestro planeta.

Simon Ancelin, miembro del Comisariado francés de Energía Atómica en Grenoble, y sus colegas pudieron calcular la temperatura del núcleo de hierro de la Tierra observando el comportamiento del hierro bajo presión ultraalta.

Un grupo de científicos utilizó su propio método para determinar las propiedades del hierro. Se colocó un trozo de hierro dentro de un yunque de diamante, se comprimió bajo una presión de 2,2 millones de atmósferas y luego se calentó con un rayo láser a 4,5 mil grados Celsius.

El experimento se llevó a cabo para obtener datos que ayudarán a los científicos a determinar la temperatura de la parte sólida del núcleo terrestre, en la que la presión alcanza los 3,3 millones de atmósferas. Para sorpresa de los científicos, la temperatura en el núcleo alcanzó entre 6 y 6,5 mil grados centígrados, lo que supera en mil grados las ideas anteriores. Como dicen los científicos, el nuevo descubrimiento encaja bien en la comprensión general de los científicos sobre la naturaleza y estructura del planeta. Y nos permite explicar la causa del campo magnético terrestre.

Fuente del campo magnético de la Tierra.

La historia del estudio de la cuestión del magnetismo terrestre comienza en 1600, cuando se publicó el trabajo de William Gilbert, médico de la corte de la reina inglesa Isabel I, titulado "Sobre el imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán". - la tierra." La esencia del trabajo es que el científico llega a la conclusión de que la Tierra es un gran imán dipolo.

Hasta el siglo XVII, esta obra fue la principal obra sobre geomagnetismo. Desde el siglo XVII al XX comenzaron a realizarse muchos estudios y observaciones que llevaron a los científicos a nuevas conclusiones y propiedades. En este momento, se celebra el trabajo de científicos como Halley Halley, Alexander von Humboldt, Joseph Gay-Lussac, James Maxwell y Carl Gauss.

La formación de la teoría del electromagnetismo por Maxwell en los años 70 del siglo XIX es bastante significativa. De sus ecuaciones se desprende que el campo magnético está formado por una corriente eléctrica. En consecuencia, esto conduce a la equivalencia de corrientes elementales cerradas y dipolos magnéticos, cuyo momento también se denomina momento magnético de la corriente. Cuando se suman, estas cantidades forman, digamos, el campo magnético de un imán cilíndrico, que es aproximadamente igual al campo de un solenoide de la misma longitud y la misma sección transversal.

Pero por el momento no había una idea clara de dónde proviene el campo magnético de la Tierra. Los trabajos científicos modernos sobre la naturaleza del geomagnetismo indican lo siguiente: “Ahora, volviendo al “gran imán”, la cuestión a primera vista no es tan difícil: encontrar en medio del planeta sistemas actuales de la configuración requerida y fuerzas que forman un campo en la superficie de la Tierra, cuya estructura hemos estudiado bien. Cuando nos adentremos en la Tierra, después de pasar la corteza, el manto superior y el manto inferior, llegaremos a un enorme núcleo líquido, la existencia de. que fue determinado a mediados del siglo XX por Harold Jeffreys de la Universidad de Cambridge. El estado líquido real de una gran parte del núcleo proporciona la conclusión del mecanismo para generar el campo geomagnético. La cuestión es que el campo magnético permanente. La Tierra se forma a partir de corrientes eléctricas que aparecen durante el movimiento de un fluido conductor en el núcleo. Aún no se ha inventado otra teoría sobre este tema.

Cuando vayamos más allá y tratemos de comprender la esencia de los procesos de generación del campo geomagnético de la Tierra, entonces será el momento de utilizar el mecanismo de dinamo para este propósito. En resumen, asumiremos que la formación de un campo magnético en el núcleo líquido externo de la Tierra se lleva a cabo de la misma manera que en una dinamo autoexcitada, donde una bobina de cables gira en un campo magnético externo. En consecuencia, debido a la inducción electromagnética, surge una corriente eléctrica en la bobina y forma su propio campo magnético. Aumenta el campo magnético externo y también aumenta la corriente en la bobina.

Naturalmente, el núcleo líquido del planeta no es una dinamo. Pero cuando aparece la convección térmica en un conductor líquido, se forma un cierto sistema de flujos de líquido eléctricamente conductor, que está en consonancia con el movimiento del conductor. No sería una grave violencia contra la naturaleza suponer la existencia de ciertos campos magnéticos simientes en el núcleo. En consecuencia, si un conductor líquido, durante su movimiento relativo, cruza las líneas de fuerza de estos campos, entonces se forma en él una corriente eléctrica, creando un campo magnético, que aumenta el campo seminal externo, y esto, a su vez, aumenta la corriente eléctrica y demás, como la canción sobre el Papa y su perro, que comió descuidadamente un trozo de carne. El proceso continuará hasta que se establezca un campo magnético estacionario, cuando varios procesos dinámicos se equilibren entre sí".

El campo magnético de la Tierra es la energía del futuro.

Quienes estén interesados ​​en la historia de la ciencia y la tecnología seguramente conocerán el coche eléctrico de Tesla. Como dicen los informes historiográficos, este automóvil se movía gracias a un motor eléctrico y extraía energía del espacio que lo rodeaba. Los desarrolladores de sistemas espaciales llevan mucho tiempo intentando encontrar su aplicación práctica.

El científico ruso, candidato en ciencias físicas y matemáticas, Evgeny Timofeev, empleado de RSC Energia, trabaja en este problema desde hace muchos años. Ya logró crear un prototipo de un generador que generaría energía a partir del campo magnético de la Tierra. El generador funciona así: cuando el dispositivo se pone en movimiento, un voltímetro sensible registra la aparición de fuerza electromotriz en el circuito. El inventor aclara que el método de funcionamiento del dispositivo se basa en la intersección del campo magnético terrestre con un solenoide, parte de cuyo devanado está protegido por un escudo magnético.

Como afirma el científico, en términos del uso práctico de la energía de la luz solar, la humanidad ya está mucho más adelantada que el uso del campo magnético terrestre. En algunos aspectos estamos al mismo nivel que estaba Tesla hace 75 años.

La humanidad conoce un fenómeno como el magnetismo desde hace mucho tiempo. Debe su nombre a la ciudad de Magnetia, que se encuentra en Asia Menor. Fue allí donde se descubrió una gran cantidad de mineral de hierro. Las primeras menciones de singulares las podemos encontrar en las obras de Tito Lucrecio Cara, quien escribió sobre esto en el poema “Sobre la naturaleza de las cosas”, aproximadamente en el siglo I a.C.

Desde la antigüedad, la gente ha encontrado uso para las propiedades únicas del mineral de hierro. Uno de los aparatos más comunes cuya acción se basaba en la atracción de los metales era la brújula. Hoy en día es muy difícil imaginar varias industrias que no utilicen imanes y electroimanes simples.

El campo magnético de la Tierra es el área alrededor del planeta que lo protege de los efectos nocivos de la radiación radiactiva. Los científicos aún discuten sobre el origen de este campo. Pero la mayoría cree que surgió debido a que el centro de nuestro planeta tiene un componente externo líquido y un componente interno sólido. Durante la rotación, la parte líquida del núcleo se mueve, las partículas eléctricas cargadas se mueven y se forma el llamado campo magnético.

El campo magnético de la Tierra también se llama magnetosfera. El concepto de “magnetismo” es una propiedad integral y global de la naturaleza. Por el momento es imposible crear una teoría completamente completa de la gravedad solar y terrestre, pero la ciencia ya está tratando de comprender muchas cosas y logra dar explicaciones bastante convincentes de varios aspectos de este complejo fenómeno.

Recientemente, los científicos y los ciudadanos comunes están muy preocupados por el hecho de que el campo magnético de la Tierra está debilitando gradualmente su influencia. Está científicamente demostrado que durante los últimos 170 años el campo magnético se ha ido debilitando constantemente. Esto hace pensar, ya que se trata de una especie de escudo que protege a la Tierra y a la vida silvestre de los terribles efectos de la radiación de los rayos del sol. resiste el flujo de todas esas partículas que vuelan hacia los polos. Todos estos flujos permanecen en la capa superior de la atmósfera en los polos, formando un fenómeno maravilloso: la aurora boreal.

Si el campo magnético de la Tierra desaparece repentinamente o se debilita significativamente, entonces todo en el planeta estará bajo la influencia directa de la radiación cósmica y solar. A su vez, esto provocará enfermedades por radiación y daños a todos los organismos vivos. La consecuencia de tal desastre serán terribles mutaciones o la muerte total. Para nuestro gran alivio, tal evolución es improbable.

Los paleomagnetólogos pudieron proporcionar datos bastante fiables de que el campo magnético oscila constantemente y que el período de dichas oscilaciones varía. También compilaron una curva aproximada de las fluctuaciones del campo y descubrieron que en este momento el campo se encuentra en una posición descendente y continuará disminuyendo durante un par de miles de años más. Luego comenzará a intensificarse nuevamente en el transcurso de 4 mil años. El último valor máximo de atracción del campo magnético se produjo a principios de la era actual. Las razones de tal inestabilidad se han expuesto de diversas formas, pero no existe una teoría específica al respecto.

Se sabe desde hace mucho tiempo que muchos campos magnéticos tienen un efecto negativo en los organismos vivos. Por ejemplo, experimentos realizados en animales han demostrado que un campo magnético externo puede retrasar el desarrollo, ralentizar el crecimiento celular e incluso cambiar la composición de la sangre. Por eso provocan un deterioro de la salud de las personas que dependen del clima.

Para los humanos, un campo magnético terrestre seguro es un campo con un valor de intensidad de no más de 700 oersteds. Vale la pena señalar que no estamos hablando del campo magnético de la Tierra en sí, sino de los campos electromagnéticos que se forman durante el funcionamiento de cualquier dispositivo eléctrico y de radio.

El aspecto físico del proceso de influencia del campo magnético de la Tierra sobre el hombre aún no está del todo claro. Pero logramos descubrir que afecta a las plantas: la germinación y el crecimiento posterior de las semillas dependen directamente de su orientación inicial en relación al campo magnético. Además, su cambio puede acelerar o ralentizar el desarrollo de la planta. Es posible que algún día esta propiedad se utilice en la agricultura.

La Tierra es la fuerza de su atracción. Varía en algunos lugares, pero el promedio es de 0,5 oersted. En algunos lugares (en los llamados aumentos de tensión a 2E.

Descripción bibliográfica: Korobko P. I., Frolova V. M., Lobanov I. A., Titova N. A., Panshina S. G., Panshin E. A. Uso del campo magnético de la Tierra para resolver problemas en el Extremo Norte // Joven científico. 2016. N° 5. Pág. 62-68..06.2019).



En la mayoría de los territorios del Extremo Norte, el único medio de transporte posible es el avión. Durante la temporada de navegación de verano, el tráfico marítimo se utiliza únicamente para la entrega de mercancías. No hay servicio de pasajeros debido a la gran longitud de las rutas marítimas. En principio, no existen conexiones ferroviarias ni por carretera con el “continente”.

Otro problema muy acuciante en el Extremo Norte es el energético. Si en otras regiones más cálidas del país los problemas energéticos se resuelven con éxito mediante el funcionamiento de centrales hidroeléctricas, en las zonas adyacentes a la costa del Océano Ártico esta opción pierde sus ventajas (debido a la congelación de los ríos en invierno), y en En algunos lugares no es factible debido a una diferencia de altitud demasiado pequeña (necesaria para el funcionamiento de una central hidroeléctrica).

La construcción de centrales eléctricas de combustibles fósiles en condiciones de clima polar y permafrost no está justificada económicamente; además, su período de recuperación es demasiado largo, los yacimientos de petróleo y gas pueden estar situados a una distancia considerable de los lugares donde se necesita electricidad; Así, el combustible se transporta a muchas zonas costeras por mar.

Es obvio que la dependencia de la región del suministro periódico de combustible y del tráfico irregular de pasajeros y carga no puede permitir que las regiones desarrollen todo su potencial. Este artículo propone una solución técnica para la comunicación de transporte entre los asentamientos de Salekhard - Anadyr, así como métodos para obtener energía directamente en áreas necesitadas, lo que abrirá nuevas perspectivas para el desarrollo de instalaciones ubicadas en el Extremo Norte.

Características que debe cumplir el vehículo que se está desarrollando:

– uso de fuentes de energía renovables, seguras, respetuosas con el medio ambiente y de alto potencial. En este caso, se debe dar preferencia a una fuente de energía más cara, pero que funcione sobre la base de recursos renovables y respetuosa con el medio ambiente;

– uso de las últimas tecnologías y soluciones innovadoras.

Para implementar este proyecto, llevamos a cabo la siguiente investigación:

– análisis de las características geográficas y climáticas de los territorios por los que debe discurrir la ruta “Anadyr - Salekhard”;

– análisis del transporte utilizado en el territorio de la ruta propuesta;

– búsqueda de posibles fuentes de energía renovables.

Antes de comenzar a desarrollar una solución técnica para la comunicación de transporte entre los asentamientos de Salekhard - Anadyr, analizamos las características geográficas y climáticas de los territorios por los que debería discurrir la ruta Anadyr - Salekhard. Brevemente, podemos decir que las ciudades de Anadyr y Salekhard están ubicadas aproximadamente en la misma latitud geográfica. La ruta probable discurre por la zona polar con clima subártico. Este territorio es parte de la zona de la aurora. Una pequeña afluencia de radiación solar, un terreno llano, abierto a la invasión de masas de aire del Ártico en verano y masas continentales superenfriadas en invierno, determinan la fuerte continentalidad y la severidad del clima.

Permafrost, abundancia de pantanos, lagos y ríos. Inviernos largos, veranos cortos y frescos, vientos fuertes, una capa de nieve insignificante: todo esto contribuye a la congelación del suelo a grandes profundidades.

Un análisis del transporte utilizado en el territorio de la ruta propuesta mostró que debido al clima inestable, propenso a lluvias, nevadas y fuertes vientos, los vuelos de los aviones pueden retrasarse o cancelarse por completo. Durante determinadas épocas de primavera y otoño, los aviones no vuelan en absoluto. La comunicación marítima existente durante la temporada de navegación de verano se utiliza únicamente para la entrega de mercancías. No hay servicio de pasajeros debido a la gran longitud de las rutas marítimas. En principio, no existen conexiones ferroviarias ni por carretera con el “continente”.

Nuestro grupo realizó un análisis de los últimos avances de la ciencia y la tecnología en el campo del transporte y el uso de nuevos tipos de energía que se pueden utilizar para implementar el proyecto.

Más recientemente, a finales del siglo pasado (1986), se descubrió un nuevo tipo de superconductor que no requería temperaturas muy bajas. En aquella época, los superconductores conocidos (mercurio y plomo) adquirían propiedades superconductoras a temperaturas de hasta -270ºC; ° C. Actualmente, los conductores cerámicos adquieren propiedades superconductoras a temperaturas de -191°C a -183°C. Esta temperatura se puede mantener utilizando nitrógeno líquido (se forma a una temperatura de -195,75°C). Este descubrimiento redujo drásticamente el coste de los superconductores.

Este descubrimiento permitirá crear potentes superimanes que mantendrán en el aire vehículos como trenes.

Para poner en movimiento un tren de levitación magnética, basta con un chorro de aire comprimido para vencer la fuerza de la resistencia del aire.

Pero para utilizar nitrógeno líquido se requiere equipo de refrigeración. Y para el funcionamiento de los equipos de refrigeración se requiere una fuente de energía. ¿Dónde puedo conseguirlo en la tundra? Se requiere una fuente de energía.

Búsqueda de fuentes de energía.

Al considerar las características climáticas y geográficas del territorio de la ruta propuesta, descubrimos que la ruta se encuentra en la zona de las auroras.

La aurora es el fenómeno más magnífico que una persona puede observar en la Tierra. Pero la aurora no es sólo un espectáculo grandioso y hermoso. Es la única manifestación del impacto de la radiación solar en el espacio cercano a la Tierra y la atmósfera terrestre que se puede ver a simple vista.

Aurora es el resplandor de la atmósfera terrestre bajo la influencia de corrientes de partículas solares que invaden la atmósfera.

Las corrientes solares que se acercan a la Tierra fluyen a su alrededor, ya que la Tierra está protegida de estas partículas por su propio campo magnético. Sin embargo, la configuración del campo magnético de la Tierra es tal que algunas de estas partículas penetran en la magnetosfera y desde ella a la atmósfera superior. Al poseer una gran cantidad de energía y penetrar en la atmósfera terrestre, estas partículas chocan con átomos y moléculas de la atmósfera superior provocando su brillo.

La aurora se puede comparar con el pájaro de fuego de las leyendas populares y los cuentos de hadas. Resulta que nuestros científicos ya han descubierto cómo atrapar a este pájaro de fuego por la cola. Y si usamos esto en este proyecto, daremos vida a la invención única del físico ruso N.P. Danilkin (“Instituto de Geofísica Aplicada que lleva el nombre del académico E.K. Fedorov”. Inventó un método único para obtener energía eléctrica de las capas superiores de la atmósfera en la zona de las auroras, llamada ionosfera.

La esencia del método es la siguiente.

Está previsto aprovechar la posibilidad de extraer energía eléctrica de la ionosfera, donde las corrientes fluyen a altitudes de más de 100 km sobre la superficie de la Tierra. Dicha central eléctrica debería estar ubicada en la superficie de la Tierra y extraerá energía del espacio cercano a la Tierra, utilizando para fines técnicos la transformación de la energía electromagnética, que es consecuencia del trabajo de fuerzas de naturaleza planetaria, en corriente eléctrica. .

Resulta que el principal "bombeo" de energía a lo largo de la cadena de conexiones solar-terrestre se produce como resultado de las erupciones solares, que van acompañadas de tormentas magnéticas. Sin embargo, en la zona de las auroras y en estado de calma, y ​​más aún durante los períodos de tormentas magnéticas, la intensidad del campo magnético en la superficie terrestre sufre cambios continuos.

Por lo tanto, si se coloca un circuito de un solo cable en la superficie de la Tierra, entonces en dicho circuito durante el período de cambio en la intensidad del campo magnético, de acuerdo con las leyes de la física, surge una fuerza electromotriz que provoca una corriente eléctrica. .

El poder total de las corrientes que fluyen constantemente en la ionosfera de la Tierra supera significativamente las necesidades de la humanidad. Si aprende a conectarse tecnológicamente a estas corrientes de manera competente, todo el proceso resultará seguro y respetuoso con el medio ambiente.

Para aumentar la potencia de dicha central eléctrica, se puede conectar en paralelo a este circuito el número necesario de circuitos.

También existe una forma de reducir la resistencia eléctrica del circuito mediante el fenómeno de la superconductividad.

Por supuesto, antes de construir centrales eléctricas y tender un paso elevado para un tren de levitación magnética, es necesario realizar muchos cálculos, experimentos y trabajos de desarrollo serios. A pesar de esto, ya existen hechos que demuestran la viabilidad tecnológica y el potencial de una central de este tipo. Por ejemplo, esto queda bien ilustrado por los acontecimientos que ocurrieron en la provincia de Quebec (Canadá) los días 13 y 14 de marzo de 1989. En este momento, después de una poderosa llamarada en el Sol y el paso de una gran carga de energía a través de una cadena de procesos en la línea Sol-Tierra, las características del campo de inducción electromagnética en esta zona resultaron estar ubicadas en tal forma que en las líneas eléctricas de alta tensión surgían fuertes corrientes de inducción. Además, la potencia de estas corrientes resultó ser tal que los fusibles cortaron el 40% de la potencia de todo el sistema eléctrico de Hydro-Québec, que ascendía a 9 GW. Tenga en cuenta que estas poderosas corrientes de inducción surgieron en un sistema que no estaba orientado a recibirlas.

Otro acontecimiento famoso ocurrió del 1 al 2 de septiembre de 1859. Fue la tormenta geomagnética más poderosa de la historia. Un complejo de eventos que incluye tanto una tormenta geomagnética como los poderosos fenómenos activos en el Sol que la causaron a veces se denomina "Evento Carrington".

Del 28 de agosto al 2 de septiembre se observaron numerosas manchas y llamaradas en el Sol. Poco después del mediodía del 1 de septiembre, el astrónomo británico Richard Carrington observó la llamarada más grande, que provocó una gran liberación de masa de radiación solar. Corrió hacia la Tierra y llegó a ella en 18 horas, lo cual es muy rápido, ya que la eyección suele recorrer esta distancia en 3-4 días. La expulsión se produjo tan rápido porque las expulsiones anteriores le habían despejado el camino. Comenzó la tormenta geomagnética más grande de la historia registrada, provocando fallas en los sistemas de telégrafo en toda Europa y América del Norte. La aurora boreal se ha observado en todo el mundo, incluso en el Caribe;

Como resultado, el 1 y 2 de septiembre de 1859, todo el sistema telegráfico en América del Norte y en toda Europa falló: las líneas de transmisión se encendieron, el papel telegráfico se encendió espontáneamente y algunos dispositivos, como el telégrafo, continuaron funcionando tranquilamente, ya que habían sido desconectado de la fuente de alimentación.

De los cálculos del físico ruso N.P. Danilkin (Instituto de Geofísica Aplicada que lleva el nombre del académico E.K. Fedorov), se pueden sacar dos conclusiones:

– el método propuesto es capaz de extraer de la ionosfera suficiente electricidad para fines industriales;

– la ionosfera y la magnetosfera tienen suficientes reservas de energía para estos fines.

Las principales desventajas de este método de generación de energía al nivel de la tecnología moderna son el impresionante tamaño del circuito operativo y el evidente alto coste de su creación. Sin embargo, las ventajas del método pueden superar estas desventajas, especialmente si se descubren nuevos materiales convenientes para resolver este problema.

Las ventajas de esta central eléctrica incluyen:

– una estación de este tipo, una vez construida, no se desgastará y, en teoría, funcionará mientras brille el Sol y funcione la cadena de conexiones “Sol-Tierra”;

– el proceso tecnológico de extracción de energía de la ionosfera resulta respetuoso con el medio ambiente y seguro, y ni siquiera existe la posibilidad teórica de provocar una catástrofe.

Conclusión.

Confirmación experimental del proyecto desarrollado en condiciones de laboratorio..

Para obtener una confirmación experimental de la idea de producir electricidad a partir de la ionosfera, basta con realizar el experimento demostrado en el curso de física de la escuela.

Una vez completado este experimento, examinamos qué es el fenómeno de la inducción electromagnética. Para el experimento, necesitábamos un galvanómetro, un imán permanente y una bobina con alambre enrollado. Los extremos del cable estaban conectados a la bobina. Cuando empujamos un imán permanente dentro de la bobina, el galvanómetro se desvió. Esto significa que ha surgido una corriente eléctrica en el circuito.

Como no tenemos ninguna fuente de corriente en el circuito, es lógico suponer que la corriente surge debido a la aparición de un campo magnético dentro de la bobina. Cuando volvamos a sacar el imán de la bobina, veremos que las lecturas del galvanómetro volverán a cambiar, pero su aguja se desviará en la dirección opuesta. Nuevamente recibimos una corriente, pero esta vez dirigida en la otra dirección.

Arroz. .1 El fenómeno de la inducción electromagnética.

Después de esto, realizamos un experimento similar con los mismos elementos, solo que en este caso fijamos el imán inmóvil. Ahora retiramos y colocamos en el imán la propia bobina, conectada al galvanómetro. Como resultado, recibimos eventos similares. Al desviarse, la aguja del galvanómetro nos mostró la aparición de corriente en el circuito. Al mismo tiempo, cuando el imán estaba estacionario, no había corriente en el circuito: la aguja estaba en cero.

Arroz. 2. Realización de un experimento de proyecto en condiciones de laboratorio.

La bobina se puede reemplazar con un circuito conductor y se pueden realizar experimentos moviendo y rotando el circuito en un campo magnético constante, o un imán dentro de un circuito estacionario. Los resultados serán los mismos: la aparición de corriente en el circuito cuando el imán o el circuito se mueve.

Así, el experimento realizado nos permite concluir:

Con cualquier cambio en el flujo magnético que penetra en el circuito de un conductor cerrado, surge una corriente eléctrica en este conductor. En este caso, la corriente eléctrica existe en durante todo el proceso de cambio del flujo magnético.

El mismo principio se utiliza en el método de generar electricidad a partir de la ionosfera. Nuestro planeta Tierra es un enorme imán con un campo magnético constante. Debido al impacto de la radiación solar en nuestro planeta, el campo magnético terrestre sufre cambios constantes. En la zona de las auroras se observan valores particularmente grandes de variaciones del campo magnético. Allí se pueden observar a menudo tormentas y subtormentas magnéticas.

Descripción de la solución técnica.

Luego de realizar los estudios planificados, se elaboró ​​la siguiente decisión:

El transporte que conecte ambas regiones del Extremo Norte debería realizarse mediante un cómodo tren de levitación magnética que utilice superconductores de última generación. Si no es posible implementar prácticamente la idea de utilizar superconductores, utilice la propiedad de repulsión de los polos magnéticos del mismo nombre.

Arroz. 3. Diagrama del proyecto

1) La energía necesaria para alimentar el paso elevado y el tren de levitación magnética se obtiene mediante el método de generación de electricidad a partir de la ionosfera. Además, a lo largo de todo el recorrido se pueden colocar potentes aerogeneradores y aprovechar la energía de los fuertes vientos de estos lugares.

2) Si la plataforma desde la que partirá el tren está instalada a una altitud de 400 metros, y luego la carretera por la que se deslizará el tren de levitación magnética está colocada cuesta abajo, cuando llegue al nivel de la Tierra el tren tendrá una velocidad de unos 310 km/h. Al acercarse a la estación de destino, la carretera por la que circula el tren comenzará a ascender lentamente hasta los 400 m y en el punto de llegada el tren se detendrá. Si no tiene suficiente velocidad en algún tramo, se le dará al tren la velocidad requerida mediante un chorro de aire comprimido.

Arroz. 4. Diagrama de plataforma de salida y llegada.

Plan de ejecución del proyecto propuesto.

Para implementar el proyecto es necesario:

1) Realizar trabajos de investigación sobre el desarrollo del transporte por levitación magnética utilizando energía eléctrica obtenida de las capas superiores de la atmósfera en la zona de la aurora, llamada ionosfera (el período de finalización del trabajo, según los expertos, es de 2 a 3 años). ;

2) Realizar trabajos de desarrollo para crear un vehículo de levitación magnética utilizando energía eléctrica obtenida de las capas superiores de la atmósfera en la zona de la aurora, llamada ionosfera. Resultado del trabajo: un prototipo de un tramo de carretera con un tren de levitación magnética que utiliza electricidad obtenida de las capas superiores de la atmósfera en la zona de las auroras, llamada ionosfera (los expertos estiman que el período de trabajo será de 5 a 7 años).

– ejecución del proyecto en el tramo Anadyr-Salekhard. (El plazo de finalización de las obras, según los especialistas, es de 25 a 30 años).

Evaluación del desempeño yeficacia.

Conclusión

En la Tierra existe una fuente alternativa, respetuosa con el medio ambiente y renovable de energía electromagnética planetaria, que se repone continuamente mediante procesos que se originan en el Sol y llegan a la Tierra a lo largo de una cadena de conexiones solar-terrestres. El nivel tecnológico moderno permite utilizar esta energía.

Desventajas del proyecto.

– tamaño impresionante

- el alto costo de su creación.

Ventajas del proyecto:

– resistencia al desgaste de la central eléctrica;

– una fuente inagotable de energía (sol);

– respeto al medio ambiente;

– rentabilidad gracias a la electricidad gratuita;

– Al disponer de esta fuente de electricidad, es posible desarrollar infraestructuras en todo el territorio donde se encuentra el paso elevado del tren.

– perspectivas de desarrollo de nuevos territorios.

Literatura:

1. Kaku M. Física del futuro. Traducción del inglés. Moscú 2014;
2. Danilkin N.P. “Sobre la posibilidad de obtener energía eléctrica de la ionosfera” “Electricidad”. 1996, núm. 4, pág. 71–75;
3. Dmitriev A. N., Shitov A. V., Impacto tecnogénico en los procesos naturales de la Tierra. Gorno-Altaisk, 2001 p. 9;
4. Dokumentika.org [recurso electrónico]. - Modo de acceso: http://dokumentika.org/zemli/solnechnaya-burya-1859-goda.

El campo magnético de la Tierra es una formación generada por fuentes en el interior del planeta. Es objeto de estudio en el apartado correspondiente de geofísica. A continuación, veamos más de cerca qué es el campo magnético de la Tierra y cómo se forma.

información general

No muy lejos de la superficie de la Tierra, aproximadamente a una distancia de tres de sus radios, las líneas de fuerza del campo magnético se encuentran a lo largo de un sistema de "dos cargas polares". Aquí hay un área llamada "esfera de plasma". A medida que nos alejamos de la superficie del planeta, aumenta la influencia del flujo de partículas ionizadas de la corona solar. Esto conduce a la compresión de la magnetosfera en el lado del Sol y, por el contrario, el campo magnético de la Tierra se estira en el lado opuesto, el de sombra.

Esfera de plasma

El movimiento direccional de partículas cargadas en las capas superiores de la atmósfera (ionosfera) tiene un efecto notable en el campo magnético de la superficie de la Tierra. La ubicación de este último está a cien kilómetros o más de la superficie del planeta. El campo magnético de la Tierra sostiene la plasmasfera. Sin embargo, su estructura depende en gran medida de la actividad del viento solar y de su interacción con la capa confinante. Y la frecuencia de las tormentas magnéticas en nuestro planeta está determinada por las llamaradas del Sol.

Terminología

Existe el concepto de "eje magnético de la Tierra". Esta es una línea recta que pasa por los polos correspondientes del planeta. El "ecuador magnético" es el gran círculo del plano perpendicular a este eje. El vector que aparece tiene una dirección cercana a la horizontal. La intensidad media del campo magnético de la Tierra depende en gran medida de la ubicación geográfica. Es aproximadamente igual a 0,5 Oe, es decir, 40 A/m. En el ecuador magnético, este mismo indicador es de aproximadamente 0,34 Oe, y cerca de los polos se acerca a 0,66 Oe. En algunas anomalías del planeta, por ejemplo, dentro de la anomalía de Kursk, el indicador aumenta y asciende a 2 Oe. Las líneas de la magnetosfera terrestre de estructura compleja, proyectadas sobre su superficie y convergentes en sus propios polos, se denominan “meridianos magnéticos”.

Naturaleza del suceso. Suposiciones y conjeturas

No hace mucho, la suposición sobre la conexión entre la aparición de la magnetosfera de la Tierra y el flujo de corriente en el núcleo de metal líquido, ubicado a una distancia de un cuarto a un tercio del radio de nuestro planeta, ganó derecho a existir. Los científicos también tienen suposiciones sobre las llamadas "corrientes telúricas" que fluyen cerca de la corteza terrestre. Hay que decir que con el tiempo se produce una transformación de la formación. El campo magnético de la Tierra ha cambiado varias veces durante los últimos ciento ochenta años. Esto se registra en la corteza oceánica y lo demuestran los estudios de magnetización remanente. Comparando áreas a ambos lados de las dorsales oceánicas, se determina el momento de divergencia de estas áreas.

El cambio de polos magnéticos de la Tierra

La ubicación de estas partes del planeta no es constante. El hecho de sus desplazamientos está registrado desde finales del siglo XIX. En el hemisferio sur, el polo magnético se desplazó 900 km durante este tiempo y acabó en el Océano Índico. En la parte norte se están produciendo procesos similares. Aquí el polo se mueve hacia una anomalía magnética en el este de Siberia. De 1973 a 1994, la distancia que recorrió el sitio hasta aquí fue de 270 km. Estos datos previamente calculados fueron confirmados posteriormente mediante mediciones. Según los últimos datos, la velocidad de movimiento del polo magnético del hemisferio norte ha aumentado significativamente. Creció de 10 km/año en los años setenta del siglo pasado a 60 km/año a principios de este siglo. Al mismo tiempo, la fuerza del campo magnético terrestre disminuye de manera desigual. Así, en los últimos 22 años, en algunos lugares ha disminuido un 1,7% y en otros un 10%, aunque también hay zonas donde, por el contrario, ha aumentado. La aceleración del desplazamiento de los polos magnéticos (aproximadamente 3 km por año) permite suponer que su movimiento observado hoy no es una excursión, sino otra inversión.

Esto lo confirma indirectamente el aumento de las llamadas “brechas polares” en el sur y el norte de la magnetosfera. El material ionizado de la corona solar y del espacio penetra rápidamente en las expansiones resultantes. Como resultado, se acumula una cantidad cada vez mayor de energía en las regiones circumpolares de la Tierra, lo que en sí mismo conlleva un calentamiento adicional de los casquetes polares.

Coordenadas

En la ciencia de los rayos cósmicos se utilizan las coordenadas del campo geomagnético, que lleva el nombre del científico McIlwain. Fue el primero en proponer su uso, ya que se basan en versiones modificadas de la actividad de elementos cargados en un campo magnético. Para un punto se utilizan dos coordenadas (L, B). Caracterizan la capa magnética (parámetro de McIlwain) y la inducción de campo L. Este último es un parámetro igual a la relación entre la distancia promedio de la esfera desde el centro del planeta a su radio.

"Inclinación magnética"

Hace varios miles de años, los chinos hicieron un descubrimiento sorprendente. Descubrieron que los objetos magnetizados se pueden colocar en una dirección determinada. Y a mediados del siglo XVI, Georg Cartmann, un científico alemán, hizo otro descubrimiento en este ámbito. Así surgió el concepto de “inclinación magnética”. Este nombre se refiere al ángulo de desviación de la flecha hacia arriba o hacia abajo desde el plano horizontal bajo la influencia de la magnetosfera del planeta.

De la historia de la investigación.

En la región del ecuador magnético norte, que es diferente del ecuador geográfico, el extremo norte se mueve hacia abajo y en el sur, por el contrario, hacia arriba. En 1600, el médico inglés William Gilbert formuló por primera vez suposiciones sobre la presencia del campo magnético terrestre, que provoca un determinado comportamiento de los objetos que antes estaban magnetizados. En su libro describió un experimento con una pelota equipada con una flecha de hierro. Como resultado de su investigación, llegó a la conclusión de que la Tierra es un gran imán. El astrónomo inglés Henry Gellibrant también realizó experimentos. Como resultado de sus observaciones, llegó a la conclusión de que el campo magnético de la Tierra está sujeto a cambios lentos.

José de Acosta describió la posibilidad de utilizar una brújula. También estableció la diferencia entre los polos magnético y norte, y en su famosa Historia (1590) fundamentó la teoría de las líneas sin desviación magnética. Cristóbal Colón también hizo una contribución significativa al estudio del tema en consideración. Fue responsable del descubrimiento de la variabilidad de la declinación magnética. Las transformaciones dependen de cambios en las coordenadas geográficas. La declinación magnética es el ángulo de desviación de la aguja desde la dirección Norte-Sur. En relación con el descubrimiento de Colón, la investigación se intensificó. La información sobre cuál es el campo magnético de la Tierra era extremadamente necesaria para los navegantes. M.V. Lomonosov también trabajó en este problema. Para estudiar el magnetismo terrestre, recomendó realizar observaciones sistemáticas utilizando puntos permanentes (similares a los observatorios). Según Lomonósov, también era muy importante hacerlo en el mar. Esta idea del gran científico se hizo realidad en Rusia sesenta años después. El descubrimiento del polo magnético en el archipiélago canadiense pertenece al explorador polar inglés John Ross (1831). Y en 1841 descubrió otro polo del planeta, pero en la Antártida. La hipótesis sobre el origen del campo magnético terrestre fue propuesta por Carl Gauss. Pronto demostró que la mayor parte se alimenta de una fuente dentro del planeta, pero la razón de sus pequeñas desviaciones está en el ambiente externo.