DRŽAVNI PEDAGOŠKI INSTITUT LIPETSK

ZAVOD ZA TEORIJSKU I OPĆU FIZIKU

Nastavni rad iz fizike.

ODREĐIVANJE HORIZONTALNE KOMPONENTE ZEMALJSKOG MAGNETSKOG POLJA.

Završio učenik grupe FPO-3

Kazantsev N.N.

Pročelnik izvanrednog profesora Katedre za Pacifičku flotu

Gryzov Yu.V.

Lipetsk

2. Magnetno polje.

Magnetno polje je poseban oblik tvari kroz koji se provodi interakcija između pokretnih električno nabijenih čestica.

Osnovna svojstva magnetsko polje:

magnetsko polje stvara električna struja (pokretni naboji).

Magnetno polje se detektira djelovanjem na električnu struju (pokretni naboji).

Magnetno polje je 1820. godine otkrio danski fizičar H.K. Oersted.

Magnetsko polje ima usmjereni karakter i mora se okarakterizirati vektorskom vrijednošću. Ova se vrijednost obično označava slovom V ... Bilo bi logično po analogiji sa jakošću električnog polja E imenovati V jačina magnetskog polja. Međutim, iz povijesnih razloga, glavna sila karakteristična za magnetsko polje nazvana je magnetska indukcija ... Naziv "jačina magnetskog polja" dodijeljen je pomoćnoj karakteristici D električno polje.

Magnetsko polje, za razliku od električnog, ne utječe na naboj u mirovanju. Sila nastaje samo kada se naboj pomiče.

Dakle, pokretni naboji (struje) mijenjaju svojstva okolnog prostora – stvaraju u njemu magnetsko polje. To se očituje u činjenici da sile djeluju na naboje (struje) koji se kreću u njemu.

Iskustvo daje. Što vrijedi za magnetske, kao i za električne princip superpozicije:

poljeV generiran od nekoliko pokretnih naboja (struja) jednak je vektorskom zbroju poljaB ja generira svaki naboj (struja) zasebno:

II. Opće karakteristike magnetskog polja Zemlje.

Zemlja kao cjelina je ogroman kuglični magnet. Čovječanstvo je davno počelo koristiti Zemljino magnetsko polje. Već početkom XII-XIII stoljeća. kompas se široko koristi u navigaciji. Međutim, u to se vrijeme vjerovalo da je igla kompasa orijentirana po Sjevernjači i njezinom magnetizmu. Hipotezu o postojanju Zemljinog magnetskog polja prvi je iznio 1600. godine engleski prirodoslovac Hilbert.

U bilo kojoj točki svemira koji okružuje Zemlju, i na njezinoj površini, nalazi se djelovanje magnetske sile... Drugim riječima, u prostoru koji okružuje Zemlju stvara se magnetsko polje čije su linije sile prikazane na slici 1.

Magnetni i zemljopisni pol Zemlje ne podudaraju se jedan s drugim. Magnetski sjeverni pol N nalazi se na južnoj hemisferi, blizu obale Antarktika i južnog magnetskog pola S nalazi se na sjevernoj hemisferi, u blizini sjeverne obale otoka Victoria (Kanada). Oba pola se neprekidno kreću (pomiču). zemljine površine brzinom od oko 5 godišnje zbog varijabilnosti procesa koji stvaraju magnetsko polje. Osim toga, os magnetskog polja ne prolazi kroz središte Zemlje, već zaostaje za njim za 430 km. Zemljino magnetsko polje nije simetrično. Zbog činjenice da je os magnetskog polja samo pod kutom od 11,5 stupnjeva prema osi rotacije planeta, možemo koristiti kompas.

Glavni dio Zemljinog magnetskog polja, prema suvremenim pogledima, je unutarzemaljskog podrijetla. Zemljino magnetsko polje stvara njezina jezgra. Vanjska jezgra Zemlje je tekuća i metalna. Metal je vodljiva tvar, a kada bi u tekućoj jezgri postojale stalne struje, tada bi odgovarajuća električna struja stvorila magnetsko polje. Zbog rotacije Zemlje takve struje postoje u jezgri, jer U nekoj aproksimaciji, Zemlja je magnetski dipol, t.j. vrsta magneta s dva pola: južnim i sjevernim.

Neznatan dio magnetskog polja (oko 1%) je izvanzemaljskog podrijetla. Podrijetlo ovog dijela pripisuje se električnim strujama koje teku u vodljivim slojevima ionosfere i Zemljine površine. Ovaj dio Zemljinog magnetskog polja podložan je blagim varijacijama tijekom vremena, što se naziva sekularnim varijacijama. Razlozi postojanja električnih struja u sekularnim varijacijama nisu poznati.

U idealnoj i hipotetskoj pretpostavci, u kojoj bi Zemlja bila sama u svemiru, linije sile magnetskog polja planeta bile su smještene na isti način kao i linije sile običnog magneta iz školskog udžbenika fizike, t.j. u obliku simetričnih lukova koji se protežu od južnog pola prema sjeveru. Gustoća linije (jačina magnetskog polja) smanjivala bi se s udaljenosti od planeta. Zapravo, Zemljino magnetsko polje je u interakciji s magnetskim poljima sunca, planeta i strujanja nabijenih čestica koje Sunce u izobilju emitira. Ako se utjecaj samog Sunca, a još više planeta može zanemariti zbog udaljenosti, onda to nećete učiniti s tokovima čestica, inače - sa solarnim vjetrom. Sunčev vjetar je mlaz čestica koje juri brzinom od oko 500 km/s, a emitira ih sunčeva atmosfera. U trenucima solarne baklje a također tijekom formiranja skupine velikih sunčevih pjega na Suncu, naglo raste broj slobodnih elektrona, koji bombardiraju Zemljinu atmosferu. To dovodi do poremećaja struja koje teku u Zemljinoj ionosferi i zbog toga dolazi do promjene Zemljinog magnetskog polja. Ustani magnetske oluje... Takvi tokovi stvaraju jako magnetsko polje, koje je u interakciji sa Zemljinim poljem, snažno ga deformirajući. Zemlja zbog svog magnetskog polja drži uhvaćene čestice Sunčevog vjetra u takozvanim radijacijskim pojasevima, sprječavajući ih da prođu u Zemljinu atmosferu, a još više na površinu. Čestice sunčevog vjetra bile bi vrlo štetne za sva živa bića. Tijekom međudjelovanja navedenih polja formira se granica na kojoj se s jedne strane nalazi poremećeno (podložno promjenama zbog vanjskih utjecaja) magnetsko polje čestica sunčevog vjetra, a s druge strane - poremećeno polje zemlja. Ovu granicu treba smatrati granicom prostora blizu Zemlje, granicom magnetosfere i atmosfere. Izvan ove granice prevladava utjecaj vanjskih magnetskih polja. U smjeru prema Suncu, Zemljina magnetosfera je spljoštena pod naletom Sunčevog vjetra i proteže se samo do 10 radijusa planeta. U suprotnom smjeru dolazi do produljenja do 1000 Zemljinih polumjera.

Većina Zemljinog magnetskog polja otkriva anomalije u različitim dijelovima zemljine površine. Ove anomalije, očito, treba pripisati prisutnosti feromagnetskih masa u zemljinoj kori ili razlici magnetska svojstva stijene... Stoga je proučavanje magnetskih anomalija od praktične važnosti u proučavanju minerala.

Magnetskom iglom može se utvrditi postojanje magnetskog polja u bilo kojoj točki na Zemlji. Ako objesite magnetsku iglu NS na niti l (slika 2) tako da se točka ovjesa poklopi s težištem strijele, tada će se strelica postaviti u smjeru tangente na liniju sile Zemljinog magnetskog polja.

Na sjevernoj hemisferi - južni kraj bit će nagnut prema Zemlji i strelica će biti s horizontom kut nagibaP (na magnetskom ekvatoru, nagib P je nula). Vertikalna ravnina u kojoj se nalazi strelica naziva se ravnina magnetskog meridijana. Sve ravnine magnetskih meridijana sijeku se u pravoj liniji NS i tragovi magnetski meridijani na zemljinoj površini konvergiraju na magnetskim polovima N i S ... Budući da se magnetski polovi ne poklapaju s geografskim polovima, strelica će biti skrenuta s geografskog meridijana. Kut koji okomita ravnina koja prolazi kroz strelicu (tj. magnetski meridijan) tvori s geografskim meridijanom naziva se magnetska deklinacija a(sl. 2). Vektor

polja jakosti Zemljinog magnetskog polja mogu se rastaviti na dvije komponente: horizontalnu i vertikalnu (slika 3.). Vrijednost kutova nagiba i deklinacije, kao i horizontalna komponenta, omogućuju određivanje veličine i smjera ukupne jakosti Zemljinog magnetskog polja u danoj točki. Ako se magnetska igla može slobodno okretati samo oko okomite osi, tada će se postaviti pod djelovanjem horizontalne komponente Zemljinog magnetskog polja u ravnini magnetskog meridijana. Horizontalna komponenta, magnetska deklinacija a i sklonost P nazivaju se elementima zemaljskog magnetizma. Svi elementi zemaljskog magnetizma mijenjaju se tijekom vremena.

"Vjerojatnost promjene Zemljinih magnetskih polova u bliskoj budućnosti. Istraživanje detaljnih fizičkih razloga za ovaj proces.

Jednom sam gledao popularno-znanstveni film na ovu temu, snimljen prije 6-7 godina.
Dao je podatke o izgledu anomalnog područja u južnom dijelu Atlantik- promjena polariteta i slaba napetost. Čini se da kada sateliti lete iznad ovog teritorija, moraju se isključiti kako se elektronika ne bi pokvarila.

A vremenski, čini se, kako bi se taj proces trebao odvijati.Govorilo se i o planovima Europske svemirske agencije za lansiranje niza satelita kako bi se detaljno proučavala jačina Zemljinog magnetskog polja. Možda su podaci ove studije već objavljeni, ako su tom prilikom lansirani sateliti?"

Zemljini magnetski polovi dio su magnetskog (geomagnetskog) polja našeg planeta, koje stvaraju tokovi rastaljenog željeza i nikla koji okružuju unutarnja jezgra Zemlja (drugim riječima, turbulentna konvekcija u vanjskoj jezgri Zemlje stvara geomagnetno polje). Ponašanje Zemljinog magnetskog polja objašnjava se strujanjem tekućih metala na granici Zemljine jezgre s plaštom.

Godine 1600. engleski znanstvenik William Hilbert u svojoj knjizi "O magnetu, magnetska tijela i veliki magnet - Zemlja." predstavio Zemlju kao divovski trajni magnet, čija se os ne poklapa s osi rotacije Zemlje (kut između ovih osi naziva se magnetska deklinacija).

1702. E. Halley stvara prve magnetske karte Zemlje. Glavni razlog prisutnosti Zemljinog magnetskog polja je taj što se jezgra Zemlje sastoji od usijanog željeza (dobar vodič električnih struja koje se javljaju unutar Zemlje).

Zemljino magnetsko polje tvori magnetosferu koja se proteže 70-80 tisuća km u smjeru Sunca. Štiti površinu Zemlje, štiti od štetnog djelovanja nabijenih čestica, visokih energija i kozmičkih zraka te određuje prirodu vremena.

Davne 1635. Gellibrand je ustanovio da se Zemljino magnetsko polje mijenja. Kasnije je ustanovljeno da postoje trajne i kratkoročne promjene u magnetskom polju Zemlje.

Razlog stalne promjene je prisutnost mineralnih naslaga. Postoje područja na Zemlji gdje je vlastito magnetsko polje snažno izobličeno pojavom željeznih ruda. Na primjer, magnetska anomalija Kursk koja se nalazi u regiji Kursk.

Razlog kratkotrajnih promjena Zemljinog magnetskog polja je djelovanje „sunčevog vjetra“, t.j. djelovanje strujanja nabijenih čestica koje emitira sunce. Magnetsko polje ovog toka u interakciji je s magnetskim poljem Zemlje, nastaju "magnetske oluje". Na učestalost i snagu magnetskih oluja utječe sunčeva aktivnost.

Tijekom godina maksimalne Sunčeve aktivnosti (jednom u 11,5 godina) događaju se takve magnetske oluje da je radio komunikacija poremećena, a strelice kompasa počinju nepredvidivo "plesati".

Rezultat interakcije nabijenih čestica "sunčevog vjetra" sa Zemljinom atmosferom u sjevernim geografskim širinama je takav fenomen kao "polarna svjetla".

Promjena Zemljinih magnetskih polova (preokret magnetskog polja, engleski geomagnetic reversal) događa se svakih 11,5-12,5 tisuća godina. Nazivaju se i druge brojke - 13.000 godina, pa čak i 500 tisuća godina ili više, a posljednja inverzija dogodila se prije 780.000 godina. Očigledno je promjena polariteta Zemljinog magnetskog polja neperiodična pojava. Širom geološka povijest našeg planeta, Zemljino magnetsko polje promijenilo je svoj polaritet više od 100 puta.

Ciklus promjene polova Zemlje (povezan sa samom planetom Zemljom) može se pripisati globalnim ciklusima (zajedno s, na primjer, ciklusom fluktuacija precesijske osi), koji utječu na sve što se događa na Zemlji ...

Postavlja se legitimno pitanje: kada očekivati ​​promjenu Zemljinih magnetskih polova (inverzija magnetskog polja planeta) ili pomak polova za "kritični" kut (prema nekim teorijama, prema ekvatoru)? ..

Proces pomaka magnetskih polova bilježi se više od jednog stoljeća. Sjeverni i južni magnetski pol (NMP i SMP) neprestano "migriraju", udaljavajući se od zemljopisnih polova Zemlje (kut "pogreške" sada je oko 8 stupnjeva geografske širine za NSR i 27 stupnjeva za SMP). Usput, utvrđeno je da se zemljopisni polovi Zemlje također pomiču: os planeta odstupa brzinom od oko 10 cm godišnje.

Sjeverni magnetski pol prvi je put otkriven 1831. Godine 1904., kada su znanstvenici drugi put izvršili mjerenja, utvrđeno je da se stup pomaknuo 31 milju. Igla kompasa pokazuje na magnetski pol, a ne na geografski. Istraživanja su pokazala da se tijekom proteklih tisuću godina magnetski pol pomaknuo na značajne udaljenosti od Kanade do Sibira, ali ponekad i u drugim smjerovima.

Zemljin magnetski sjeverni pol ne stoji mirno. Međutim, kao i prema jugu. Sjeverni je dugo lutao Arktičkom Kanadom, ali od 70-ih godina prošlog stoljeća njegovo kretanje je dobilo jasan smjer. S rastućom brzinom, koja sada doseže 46 km godišnje, stup je jurio gotovo ravno u ruski Arktik. Prema prognozi kanadskog geomagnetskog istraživanja, do 2050. godine bit će smješten na području arhipelaga Severnaya Zemlya.

Na skoru promjenu polova ukazuje činjenica da Zemljino magnetsko polje slabi u blizini polova, što je 2002. godine ustanovio francuski profesor geofizike Gauthier Hulot. Inače, Zemljino magnetsko polje je oslabilo za gotovo 10% otkako je prvi put izmjereno 30-ih godina 19. stoljeća. Činjenica: 1989. godine stanovnici Quebeca (Kanada), kao posljedica činjenice da su solarni vjetrovi probili slab magnetski štit i uzrokovali ozbiljne kvarove u električnim mrežama, ostali su bez svjetla 9 sati.

Iz školski tečaj fizičari, znamo da električna struja zagrijava vodič kroz koji teče. U tom slučaju, kretanje naboja će zagrijati ionosferu. Čestice će prodrijeti u neutralnu atmosferu, to će utjecati na sustav vjetra na visini od 200-400 km, a time i na klimu u cjelini. Pomak magnetskog pola također će utjecati na rad tehnike. Primjerice, u srednjim geografskim širinama tijekom ljetnih mjeseci neće biti moguće koristiti kratkovalnu radio komunikaciju. Biti će poremećen i rad satelitskih navigacijskih sustava, budući da koriste modele ionosfere, koji će u novim uvjetima biti neprimjenjivi. Geofizičari također upozoravaju da će se približavanjem sjevernog magnetskog pola inducirane inducirane struje u ruskim dalekovodima i električnim mrežama povećati.

Međutim, sve se to možda neće dogoditi. Sjeverni magnetski pol može u svakom trenutku promijeniti smjer ili se zaustaviti, a to se ne može predvidjeti. I za Južni pol uopće nema prognoze za 2050. godinu. Do 1986. kretao se vrlo žustro, no onda mu je brzina opala.

Dakle, evo četiri činjenice koje ukazuju na približavanje ili već započeto preokret geomagnetskog polja:
1. Smanjenje intenziteta geomagnetskog polja u posljednjih 2,5 tisuće godina;
2. Ubrzanje pada jačine polja posljednjih desetljeća;
3. Oštro ubrzanje pomaka magnetskog pola;
4. Značajke raspodjele linija magnetskog polja, koja postaje slična slici koja odgovara fazi pripreme inverzije.

Naširoko se raspravlja o mogućim posljedicama promjene geomagnetskih polova. Postoje različita gledišta, od prilično optimističnih do krajnje uznemirujućih. Optimisti se pozivaju na činjenicu da su se u geološkoj povijesti Zemlje dogodile stotine preokreta, međutim, s tim događajima nije bilo moguće uspostaviti vezu između masovnih izumiranja i prirodnih katastrofa. Osim toga, biosfera ima značajnu prilagodljivost, a proces inverzije može potrajati dosta dugo, tako da ima više nego dovoljno vremena za pripremu za promjenu.

Suprotno stajalište ne isključuje mogućnost da se inverzija može dogoditi tijekom života sljedećih generacija i da će se pokazati kao katastrofa za ljudsku civilizaciju. Mora se reći da je ovo stajalište u velikoj mjeri kompromitirano velikim brojem neznanstvenih i jednostavno protuznanstvenih izjava. Kao primjer možemo navesti mišljenje da će tijekom inverzije ljudski mozak doživjeti ponovno pokretanje, slično onome što se događa s računalima, te će se informacije sadržane u njima potpuno izbrisati. Unatoč takvim izjavama, optimistično gledište je vrlo površno.

Suvremeni svijet daleko je od onoga što je bio prije stotina tisuća godina: čovjek je stvorio mnoge probleme koji su ovaj svijet učinili krhkim, lako ranjivim i krajnje nestabilnim. Ima razloga vjerovati da će posljedice inverzije doista biti katastrofalne za svjetsku civilizaciju. A potpuni gubitak radne sposobnosti World Wide Weba zbog uništenja radiokomunikacijskih sustava (a to će sigurno doći u trenutku gubitka radijacijskih pojaseva) samo je jedan primjer globalne katastrofe. Primjerice, zbog uništenja radiokomunikacijskih sustava svi sateliti će otkazati.

Zanimljiv aspekt utjecaja geomagnetske inverzije na naš planet, povezan s promjenom konfiguracije magnetosfere, razmatra u svojim nedavnim radovima profesor V.P. Shcherbakov iz Geofizičkog opservatorija Borok. U normalnom stanju, zbog činjenice da je os geomagnetskog dipola orijentirana približno duž osi rotacije Zemlje, magnetosfera služi kao učinkovit štit za visokoenergetske struje nabijenih čestica koje se kreću od Sunca. U slučaju inverzije vrlo je vjerojatna situacija kada se u frontalnom suncokretovom dijelu magnetosfere u području niskih geografskih širina formira lijevak kroz koji solarna plazma može doći do površine Zemlje. Zbog rotacije Zemlje u svakoj određena lokacija niskim i djelomično umjerenim geografskim širinama, ova situacija će se ponavljati svaki dan po nekoliko sati. Odnosno, značajan dio površine planeta će doživjeti jak utjecaj zračenja svaka 24 sata.

Međutim, NASA-ini znanstvenici sumnjaju u zabludu tvrdnje da bi preokret polova mogao nakratko lišiti Zemlju magnetskog polja koje nas štiti od sunčevih baklji i drugih kozmičkih opasnosti. Međutim, magnetsko polje može s vremenom oslabiti ili povećati, ali nema naznaka da bi moglo potpuno nestati. Slabije polje će zasigurno rezultirati blagim povećanjem sunčevog zračenja na Zemlji, kao i opažanjem prekrasnih aurora na nižim geografskim širinama. Ali ništa se fatalno neće dogoditi, ali gusta atmosfera savršeno štiti Zemlju od opasnih sunčevih čestica.

Znanost dokazuje da je preokret polova - sa stajališta geološke povijesti Zemlje - uobičajena pojava koja se događa postupno tijekom tisućljeća.

Zemljopisni polovi također se neprestano pomiču duž površine Zemlje. Ali ti su pomaci spori i prirodni. Os našeg planeta, rotirajući poput vrha, opisuje stožac oko pola ekliptike s razdobljem od oko 26 tisuća godina, u skladu s migracijom geografskih polova, također dolazi do postupnih klimatskih promjena. Oni su uglavnom uzrokovani pomakom. oceanske struje prijenos topline na kontinente.. Druga stvar su neočekivani, oštri "somersaults" polova. Ali rotirajuća Zemlja je žiroskop s vrlo impresivnim unutarnjim kutnim momentom, drugim riječima, ona je inercijski objekt. odupirući se pokušajima promjene karakteristika njegova pokreta. Iznenadna promjena nagiba Zemljine osi, a još više njezin "somersault" ne može biti uzrokovan unutarnjim sporim gibanjem magme ili gravitacijskom interakcijom s bilo kojim kozmičkim tijelom u prolazu.

Takav moment prevrtanja može se dogoditi samo pri tangencijalnom udaru asteroida promjera ne manjeg od 1000 kilometara, koji se približava Zemlji brzinom od 100 km / s. Stvarnija prijetnja životu čovječanstva i cijelog živog svijeta Zemlja je promjena geomagnetskih polova. Magnetno polje našeg planeta, koje se danas promatra, vrlo je slično onom koje bi stvorio divovski šipkasti magnet smješten u središtu Zemlje, orijentiran duž linije sjever-jug. Točnije, treba ga postaviti tako da njegov magnetski sjeverni pol bude usmjeren prema geografskom južnom polu, a magnetski južni pol prema geografskom sjevernom polu.

Međutim, ova situacija nije trajna. Istraživanja u posljednjih četiri stotine godina pokazala su da se magnetski polovi okreću oko svojih geografskih kolega, pomičući se za oko dvanaest stupnjeva svakog stoljeća. Ova vrijednost odgovara brzinama struja u gornjoj jezgri od deset do trideset kilometara godišnje. Osim postupnih pomicanja magnetskih polova otprilike svakih petsto tisuća godina, Zemljini magnetski polovi mijenjaju mjesta. Proučavanje paleomagnetskih karakteristika stijena različite starosti omogućilo je znanstvenicima da zaključe da je vrijeme takvih preokreta magnetskih polova trajalo najmanje pet tisuća godina. Potpuno iznenađenje za znanstvenike koji proučavaju život na Zemlji bili su rezultati analize magnetskih svojstava toka lave debljine oko kilometar, koji je izlio prije 16,2 milijuna godina, a nedavno je pronađen u istočnoj pustinji Oregona.

Njezino istraživanje, koje su vodili Rob Coey sa Sveučilišta Kalifornija u Santa Cruzu i Michel Privota sa Sveučilišta Montpelier, napravilo je potres u geofizici. Dobiveni rezultati magnetskih svojstava vulkanske stijene objektivno su pokazali da se donji sloj skrutnuo na jednom položaju pola, jezgra toka - kada se pol pomakne, i, konačno, gornji sloj - na suprotnom polu. I sve se to dogodilo u trinaest dana. Nalaz iz Oregona sugerira da se Zemljini magnetski polovi možda neće mijenjati tijekom nekoliko tisuća godina, već za samo dva tjedna. Posljednji put dogodilo se prije otprilike sedamsto osamdeset tisuća godina. Ali kako to može ugroziti sve nas? Sada magnetosfera obavija Zemlju na visini od šezdeset tisuća kilometara i služi kao svojevrsni štit na putu sunčevog vjetra. Ako dođe do promjene polova, tada će se magnetsko polje tijekom inverzije smanjiti za 80-90%. Ovako drastična promjena zasigurno će utjecati na razne tehničke uređaje, životinjski svijet i, naravno, po osobi.

Istina, stanovnike Zemlje treba donekle umiriti činjenica da tijekom promjene polova Sunca, koja se dogodila u ožujku 2001. godine, nije zabilježen nestanak magnetskog polja.

Posljedično, potpuni nestanak zaštitnog sloja Zemlje, najvjerojatnije, neće se dogoditi. Preokret magnetskog pola ne može biti globalna katastrofa. Samo postojanje života na Zemlji, koji je više puta doživio inverziju, to potvrđuje, iako je odsutnost magnetskog polja nepovoljan čimbenik za životinjski svijet. To su jasno pokazali eksperimenti američkih znanstvenika, koji su još šezdesetih godina izgradili dvije eksperimentalne komore. Jedan od njih bio je okružen snažnim metalnim štitom, koji je stotine puta smanjio snagu Zemljinog magnetskog polja. U drugoj odaji očuvani su zemaljski uvjeti. Postavljeni su miševi i sjemenke djeteline, pšenice. Nekoliko mjeseci kasnije pokazalo se da su miševi u zaštićenoj komori brže gubili dlaku i uginuli ranije od kontrolnih. Koža im je bila deblja od one druge skupine. A ona je, oteknuvši, izbacila korijenske folikule dlake, što je uzrokovalo rano ćelavost. Biljke u nemagnetnoj komori također su pokazale promjene.

Bit će teško onim predstavnicima životinjskog carstva, na primjer, pticama selicama, koji imaju neku vrstu ugrađenog kompasa i koriste magnetske stupove za orijentaciju. Ali, sudeći po naslagama, masovno izumiranje vrsta tijekom inverzije magnetskih polova nije se prije dogodilo. Po svemu sudeći, to se neće dogoditi ni u budućnosti. Doista, čak i unatoč ogromnoj brzini kretanja motki, ptice ih ne mogu pratiti. Štoviše, mnoge životinje, poput pčela, vođene su Suncem, a morske selice više koriste magnetsko polje stijena na dnu oceana nego globalno. Navigacijski sustavi, komunikacijski sustavi koje su stvorili ljudi, proći će ozbiljne testove koji ih mogu onesposobiti. Brojni kompasi će se jako loše provesti – jednostavno će se morati baciti. No s promjenom polova može doći do “pozitivnih” učinaka – golema polarna svjetlost promatrat će se diljem Zemlje – doduše na samo dva tjedna.

Pa, sad nekoliko teorija o misterijama civilizacija :-) Netko ovo shvaća sasvim ozbiljno...

Prema drugoj hipotezi, živimo u jedinstvenom vremenu: dolazi do promjene polova na Zemlji i kvantne tranzicije našeg planeta do njegovog blizanca koji se nalazi u paralelni svijetčetverodimenzionalni prostor. Više civilizacije(CC) kako bi se smanjile posljedice planetarne katastrofe, ovaj se prijelaz odvija glatko kako bi se stvorili povoljni uvjeti za nastanak nove grane Supercivilizacije Bogočovječanstva. Predstavnici Računskog centra smatraju da stara grana čovječanstva nije inteligentna, jer je tijekom proteklih desetljeća mogla uništiti sav život na planeti barem pet puta, da nije pravodobna intervencija Računskog centra.

Među znanstvenicima danas ne postoji konsenzus o tome koliko dugo može trajati proces obrata polova. Prema jednoj verziji, to će potrajati nekoliko tisuća godina, tijekom kojih će Zemlja biti bespomoćna protiv sunčevog zračenja. S druge strane, promjena polova će trajati samo nekoliko tjedana. No, datum Apokalipse, prema nekim znanstvenicima, govori nam o drevnim narodima Maja i Atlantiđana - 2050.

Godine 1996. američki popularizator znanosti S. Runcorn donio je zaključak da se os rotacije pomaknula više puta u geološkoj povijesti Zemlje zajedno s magnetskim poljem. On sugerira da se posljednji geomagnetski preokret dogodio oko 10.450 pr. NS. O tome su nas obavijestili Atlantiđani, koji su preživjeli nakon potopa, poslavši svoju poruku budućnosti. Znali su za redovito periodično mijenjanje polariteta Zemljinih polova otprilike svakih 12 500 godina. Ako je do 10450. pr. NS. dodamo 12.500 godina, onda opet dobivamo 2050. AD. NS. - godina sljedećeg diva prirodna katastrofa... Taj su datum izračunali stručnjaci tijekom rješavanja lokacije u dolini Nila tri egipatske piramide - Keopsove, Hafrenove i Mikerinove.

Ruski znanstvenici vjeruju da su nas najmudriji Atlantiđani doveli do spoznaje periodične promjene polariteta Zemljinih polova kroz poznavanje zakona precesije, koji su svojstveni položaju ove tri piramide. Atlantiđani su, očito, bili potpuno sigurni da će se jednog dana u dalekoj budućnosti za njih na Zemlji pojaviti nova visokorazvijena civilizacija, čiji će predstavnici ponovno otkriti precesijske zakone.

Prema jednoj hipotezi, Atlantiđani su najvjerojatnije predvodili izgradnju tri najveće piramide u dolini Nila. Svi su izgrađeni na 30 stupnjeva sjeverne geografske širine i orijentirani su na kardinalne točke. Svaka strana strukture okrenuta je prema sjeveru, jugu, zapadu ili istoku. Niti jedna druga struktura na Zemlji nije poznata koja bi bila tako točno orijentirana na kardinalne smjerove s pogreškom od samo 0,015 stupnjeva. Budući da su antički graditelji postigli svoj cilj, znači da su imali odgovarajuću kvalifikaciju, znanje, prvoklasnu opremu i instrumente.

Idemo dalje. Piramide su postavljene na kardinalne točke s odstupanjem od tri minute i šest sekundi od meridijana. A brojevi 30 i 36 su znakovi precesijskog koda! 30 stupnjeva nebeskog horizonta odgovara jednom znaku zodijaka, 36 - broju godina za koje je slika neba pomaknuta za pola stupnja.

Znanstvenici su također ustanovili određene obrasce i podudarnosti povezane s veličinom piramide, kutovima nagiba njihovih unutarnjih galerija, kutom povećanja spiralnog stubišta molekule DNK, uvrnutom spiralom itd. itd. Stoga znanstvenici odlučili, Atlantiđani su im sve bile dostupne metode su nas upućivale na strogo definiran datum, koji se poklopio s iznimno rijetkim astronomskim fenomenom. Ponavlja se jednom u 25.921 godinu. U tom su trenutku tri zvijezde Orionovog pojasa bile u najnižem precesijskom položaju iznad linije horizonta na dan proljetnog ekvinocija. Ovo je biot iz 10.450. pr. NS. Tako su drevni mudraci naporno vodili čovječanstvo do ovog datuma kroz mitološke kodove, kroz kartu dijela zvjezdanog neba, ucrtanog u dolini Nila uz pomoć tri piramide.

A 1993. godine belgijski znanstvenik R. Bewell upotrijebio je zakone precesije. Računalnom analizom otkrio je da su tri najveća egipatske piramide postavljen na tlu na isti način kao što su se tri zvijezde Orionovog pojasa nalazile na nebu 10. 450. pr. e., kada su bili na dnu, odnosno početnoj točki njihovog precesijskog kretanja po nebu.

Moderne geomagnetske studije pokazale su da je oko 10450. pr. NS. došlo je do trenutne promjene polariteta Zemljinih polova i oko se pomaknulo za 30 stupnjeva u odnosu na svoju os rotacije. Kao rezultat toga, dogodila se planetarna globalna trenutna kataklizma. Geomagnetske studije koje su krajem 1980-ih proveli američki, britanski i japanski znanstvenici pokazali su nešto drugo. Te su se košmarne kataklizme neprestano događale u geološkoj povijesti Zemlje s pravilnošću od oko 12 500 godina! Oni su, očito, ubili dinosaure, mamute i Atlantidu.

Preživjeli od prethodne poplave 10.450. pr NS. a Atlantiđani koji su nam slali svoju poruku kroz piramide nadali su se da će se nova visokorazvijena civilizacija pojaviti na Zemlji mnogo prije totalnog užasa i kraja svijeta. A možda će imati vremena da se pripremi za susret s katastrofom potpuno naoružan. Prema jednoj od hipoteza, njihova znanost nije uspjela doći do otkrića o obveznom "somersaultu" planeta za 30 stupnjeva u trenutku obrata polariteta. Kao rezultat toga, svi kontinenti Zemlje pomaknuli su se točno za 30 stupnjeva i Atlantida se našla na Južnom polu. A onda se cijela njegova populacija istog trena smrzla, kao što su se mamuti istog trenutka smrzli na drugoj strani planeta. Preživjeli su samo oni predstavnici visoko razvijene atlantske civilizacije koji su se u to vrijeme nalazili na drugim kontinentima planeta u visoravni. Imali su sreću da izbjegnu Potop. I tako su nas, ljude za njih daleke budućnosti, odlučili upozoriti da je svaka promjena polova popraćena "salom" planeta i nepopravljivim posljedicama.

Godine 1995. provedena su nova dodatna istraživanja uz pomoć suvremenih instrumenata, stvorenih posebno za istraživanja ove vrste. Znanstvenici su uspjeli napraviti najvažnije pojašnjenje u prognozi nadolazeće promjene polariteta polova i točnije odrediti datum strašnog događaja - 2030.

Američki znanstvenik G. Hancock datum univerzalnog kraja svijeta naziva još bližim – 2012. godinu. Svoju hipotezu temelji na jednom od kalendara južnoameričke civilizacije Indijanaca Maya. Prema znanstveniku, kalendar su možda naslijedili Indijanci od Atlantiđana.

Dakle, prema Maya Long Count, naš svijet se ciklički stvara i uništava u razdoblju od 13 baktuna (ili otprilike 5120 godina). Sadašnji ciklus započeo je 11. kolovoza 3113. pr. NS. (0.0.0.0.0) i završit će 21. prosinca 2012. godine. NS. (13.0.0.0.0). Maje su vjerovale da će na današnji dan doći smak svijeta. A nakon toga, po njima, bit će početak novog ciklusa i početak novog Svijeta.

Prema drugim paleomagnetolozima, promjena magnetskih polova Zemlja će se dogoditi točno. Ali ne u zdravom razumu – sutra, prekosutra. Neki istraživači kažu tisuću godina, drugi - dvije tisuće. Tada će doći Smak svijeta, Posljednji sud, Veliki potop, koji je opisan u Apokalipsi.

Ali čovječanstvu je već bio predviđen smak svijeta 2000. godine. Ali život i dalje traje – i to je lijepo!

izvori
http://2012god.ru/forum/forum-37/topic-338/page-1/
http://www.planet-x.net.ua/earth/earth_priroda_polusa.html
http://paranormal-news.ru/news/2008-11-01-991
http://kosmosnov.blogspot.ru/2011/12/blog-post_07.html
http://kopilka-erudita.ru

V posljednjih dana pojavio na znanstvenim informativnim stranicama veliki broj vijesti o Zemljinom magnetskom polju. Primjerice, vijest da se u posljednje vrijeme bitno promijenilo, ili da magnetsko polje pridonosi curenju kisika iz zemljine atmosfere, pa čak i da su krave orijentirane duž linija magnetskog polja na pašnjacima. Što je magnetsko polje i koliko su važne sve navedene vijesti?

Zemljino magnetsko polje je područje oko našeg planeta u kojem djeluju magnetske sile. Pitanje podrijetla magnetskog polja još nije konačno riješeno. Međutim, većina istraživača se slaže da je prisutnost magnetskog polja barem djelomično posljedica Zemljine jezgre. Jezgra zemlje sastoji se od čvrstog unutarnjeg i tekućeg vanjskog dijela. Rotacija Zemlje stvara stalne struje u tekućoj jezgri. Kao što se čitatelj može sjetiti iz lekcija fizike, kretanje električnih naboja stvara magnetsko polje oko njih.

Jedna od najraširenijih teorija koja objašnjava prirodu polja, teorija dinamo efekta, pretpostavlja da konvektivna ili turbulentna gibanja vodljive tekućine u jezgri pridonose samopobuđivanju i održavanju polja u stacionarnom stanju.

Zemlja se može zamisliti kao magnetski dipol. Njegov južni pol nalazi se na geografskom sjevernom polu, a sjeverni na južnom. Zapravo, zemljopisni i magnetski pol Zemlje ne podudaraju se ne samo u "smjeru". Os magnetskog polja nagnuta je u odnosu na os rotacije Zemlje za 11,6 stupnjeva. Zbog činjenice da razlika nije jako značajna, možemo koristiti kompas. Njegova strelica pokazuje točno na južni magnetski pol zemlje i gotovo točno na sjeverni zemljopisni pol. Da je kompas izumljen prije 720 tisuća godina, tada bi upućivao i na zemljopisni i na magnetski sjeverni pol. Ali više o tome u nastavku.

Magnetno polje štiti stanovnike Zemlje i umjetne satelite od razornog djelovanja kozmičkih čestica. Takve čestice uključuju, na primjer, ionizirane (nabijene) čestice sunčevog vjetra. Magnetsko polje mijenja njihovu putanju, usmjeravajući čestice duž linija polja. Potreba za magnetskim poljem za postojanje života sužava krug potencijalno nastanjivih planeta (ako polazimo od pretpostavke da hipotetski mogući obliciživoti su poput zemaljskih stanovnika).

Znanstvenici ne isključuju da neki od zemaljskih planeta nemaju metalnu jezgru i, sukladno tome, lišeni su magnetskog polja. Do sada se vjerovalo da planeti napravljeni od čvrste stijene, poput Zemlje, sadrže tri glavna sloja: tvrdu koru, viskozni plašt i čvrstu ili rastopljenu željeznu jezgru. U nedavnom radu znanstvenici iz Massachusettsa Institut tehnologije sugerirao stvaranje "stjenovitih" planeta bez jezgre. Ako se teoretski izračuni istraživača potvrde opažanjima, tada će se za izračunavanje vjerojatnosti susreta s humanoidima u Svemiru, ili barem nečega što nalikuje ilustracijama iz udžbenika biologije, morati prepisati.

Zemljani također mogu izgubiti svoju magnetsku zaštitu. Istina, geofizičari još ne mogu točno reći kada će se to dogoditi. Činjenica je da su Zemljini magnetski polovi nestabilni. Povremeno mijenjaju mjesta. Ne tako davno, istraživači su otkrili da se Zemlja "sjeća" promjene polova. Analiza tih "uspomena" pokazala je da su tijekom proteklih 160 milijuna godina magnetski sjever i jug promijenili mjesta oko 100 puta. Posljednji put se ovaj događaj dogodio prije oko 720 tisuća godina.

Promjena polova je popraćena promjenom konfiguracije magnetskog polja. Tijekom “prijelaznog razdoblja” u Zemlju prodire znatno više kozmičkih čestica opasnih za žive organizme. Jedna od hipoteza koja objašnjava izumiranje dinosaura tvrdi da su divovski gmazovi izumrli upravo tijekom sljedeće promjene polova.

Osim "tragova" planiranih mjera za promjenu polova, istraživači su uočili i opasne pomake u Zemljinom magnetskom polju. Analiza podataka o njegovom stanju tijekom nekoliko godina pokazala je da se posljednjih mjeseci počeo javljati. Znanstvenici već jako dugo nisu registrirali tako oštre "pokrete" polja. Područje koje zanima istraživače je u južnom Atlantskom oceanu. "Debljina" magnetskog polja u ovoj regiji ne prelazi trećinu "normalne". Istraživači su odavno primijetili ovu "rupu" u Zemljinom magnetskom polju. Podaci prikupljeni tijekom 150 godina pokazuju da je u tom razdoblju polje oslabilo za deset posto.

U ovom trenutku teško je reći kako to prijeti čovječanstvu. Jedna od posljedica slabljenja jakosti polja može biti povećanje (iako beznačajno) sadržaja kisika u zemljinoj atmosferi. Veza između Zemljinog magnetskog polja i ovog plina uspostavljena je pomoću satelitskog sustava Cluster, projekta Europske svemirske agencije. Znanstvenici su otkrili da magnetsko polje ubrzava ione kisika i "izbacuje" ih u svemir.

Unatoč činjenici da se magnetsko polje ne vidi, stanovnici Zemlje ga dobro osjećaju. Ptice selice, na primjer, pronalaze svoj put, usredotočujući se na njega. Postoji nekoliko hipoteza koje točno objašnjavaju kako oni percipiraju polje. Jedan od potonjih sugerira da ptice percipiraju magnetsko polje. Posebni proteini - kriptokromi - u očima ptica selica mogu mijenjati svoj položaj pod utjecajem magnetskog polja. Autori teorije vjeruju da kriptokromi mogu djelovati kao kompas.

Osim ptica, Zemljino magnetsko polje umjesto GPS-a koriste i morske kornjače. I, kako je pokazala analiza satelitskih fotografija predstavljenih u okviru projekta Google Earth, krave. Nakon što su pregledali fotografije 8510 krava u 308 regija svijeta, znanstvenici su zaključili da su te životinje poželjnije (ili od juga prema sjeveru). Štoviše, "referentne točke" za krave nisu geografski, već magnetski polovi Zemlje. Mehanizam percepcije magnetskog polja kod krava i razlozi upravo te reakcije na njega ostaju nejasni.

Uz navedena izvanredna svojstva, pridonosi i magnetsko polje. Oni nastaju kao rezultat naglih promjena polja koje se događaju u udaljenim područjima polja.

Magnetno polje nisu zanemarili pristaše jedne od “teorija zavjere” – teorije lunarne podvale. Kao što je gore spomenuto, magnetsko polje nas štiti od kozmičkih čestica. “Sakupljene” čestice nakupljaju se u određenim dijelovima polja – takozvanim Van Alenovim radijacijskim pojasevima. Skeptici koji ne vjeruju u stvarnost slijetanja na Mjesec vjeruju da bi tijekom leta kroz radijacijske pojaseve astronauti dobili smrtonosnu dozu zračenja.

Zemljino magnetsko polje je nevjerojatna posljedica zakona fizike, zaštitni štit, orijentir i tvorac polarne svjetlosti. Da nije bilo toga, život na Zemlji mogao bi izgledati sasvim drugačije. Općenito, da nema magnetskog polja, trebalo bi ga izmisliti.

2. POGLAVLJE

ZEMLJENO MAGNETSKO POLJE,

NJEGOVE PROMJENE U PROSTORU I VREMENU

Zemljino magnetsko polje

Prostor u kojem se detektira djelovanje zemljinih magnetskih sila naziva se magnetsko polje. U prvoj aproksimaciji, Zemljino magnetsko polje se može smatrati poljem kugle, magnetizirane duž osi koja se nalazi pod kutom od 11,5 0 u odnosu na Zemljinu os rotacije. Zemljin magnetski moment je 8,3 10 22 Am 2. Složena slika raspodjele geomagnetskog polja u prvoj aproksimaciji može se prikazati poljem dipola (ekscentrično, s pomakom od središta Zemlje za približno 436 km). Linije sile dipola napuštaju Južni pol i ulaze u Sjeverni pol, tvoreći petlje zatvorene na udaljenostima do deset Zemljinih polumjera (slika 2.1).

Riža. 2.1. Linije sile jednoliko magnetizirane globus

Geomagnetski polovi (polovi jednoliko magnetizirane kugle) odnosno magnetski polovi postavljaju sustav geomagnetskih koordinata (geomagnetska širina, geomagnetski meridijan, geomagnetski ekvator).

Planet Zemlja je stalno u struji Sunčevog vjetra, koji nastaje tijekom plinskodinamičkog širenja solarne korone u međuplanetarnom prostoru pod utjecajem visokih temperatura. Sunčev vjetar, koji je kontinuirani tok plazme, sastoji se prvenstveno od protona i elektrona koji se šire radijalno. Mjerenja provedena na satelitima i raketama pokazala su da interakcija plazme solarnog vjetra s geomagnetskim poljem dovodi do narušavanja dipolne strukture polja s udaljenosti od 3R s od središta Zemlje. Sunčev vjetar lokalizira geomagnetsko polje u ograničenom volumenu blizu Zemlje, "zamrzava" magnetsko polje u plazmu. U sudaru s geomagnetskim poljem, solarni vjetar se savija oko njega, tvoreći šupljinu nalik kometu u kojoj kretanje nabijenih čestica kontrolira Zemljino magnetsko polje.

Šupljina, nedostupna za prodor sunčevog vjetra, nazvana je Zemljina magnetosfera. Konfiguracija magnetosfere i prostorna raspodjela plazme, polja i struja u njoj shematski su prikazani na slici 2.2 / 18 /. Vanjska granica magnetosfere naziva se magnetopauza. U magnetopauzi magnetosfere, dinamički tlak Sunčevog vjetra uravnotežen je pritiskom Zemljinog magnetskog polja. Sunčev vjetar komprimira Zemljino magnetsko polje s dnevne strane i nosi linije geomagnetskog polja polarnih područja na noćnu stranu, tvoreći magnetski rep Zemlje duljine od najmanje 5 milijuna km u blizini ravnine ekliptike.

Uz tipične parametre solarnog vjetra, udaljenost do podsolarne točke magnetopauze je 10 R s. U rijetkim slučajevima, kada tlak solarnog vjetra padne gotovo na nulu, frontalna točka magnetopauze se pomiče daleko prema suncu i magnetsko polje postaje dipolno na vrlo velike udaljenosti.

Linije sile magnetskog polja na dnevnoj strani stisnute su pritiskom sunčevog vjetra i zatvorene su. U blizini frontalne točke na magnetopauzi, linije sile međuplanetarnog magnetskog polja mogu se povezati s linijama sile Zemljinog magnetskog polja, koje izlaze iz polarnih područja. Ovaj proces, nazvan rekonekcija, odnese solarni vjetar na noćnu stranu, smanjujući magnetski tok na dnevnoj strani.

Slika 2.2. Shematski model magnetosfere

Na noćnoj strani, linije sile magnetskog polja protežu se u smjeru protiv sunca, tvoreći rep magnetosfere. Polje u sjevernom režnju repa usmjereno je prema Suncu, u južnom režnju - u suprotnom smjeru. Između režnjeva nastaje izražen neutralni sloj koji je uronjen u sloj plazme ispunjen razrijeđenom plazmom. Granica između zatvorenih i otvorenih linija sile projicira se u hitne ovale, područja u kojima se najčešće opažaju aurore.

Na dijelu magnetopauze okrenutom prema Suncu, u području magnetskih polova, nalaze se neutralne točke oko kojih se nalaze ljevkasta područja slabog magnetskog polja, nazvana polarne kvržice. Kaspijski se projiciraju na magnetske širine reda 70-80 o i "prozori" su Sunčevom vjetru.

Veličine ovih područja magnetopauze su male, a čestice plazme solarnog vjetra mogu gotovo nesmetano prodrijeti duž linija sile u ionosferu. Za razliku od drugih područja, šiljci su područja u kojima je ionosfera izložena, stoga ovdje prije svega dolazi do sudara magnetosfere s diskontinuitetima i valnim frontama u sunčevom vjetru.

Više od 90% volumena magnetosfere povezano je linijama magnetskog polja s polarnom ionosferom koja se nalazi na geomagnetskim širinama iznad 60o. Ovdje, na visokim geografskim širinama, gdje su linije sile gotovo okomite na površinu Zemlje, očituju se učinci taloženja nabijenih čestica iz magnetosfere. Dubina prodiranja čestica i procesi njihovog usporavanja ovise o energiji čestica. Elektroni prodiru do visine od 100-70 km, uzrokujući ionizaciju gornje atmosfere i rendgenski snimak... Avralska luminiscencija, takozvana polarna svjetla, šarena su manifestacija složenih procesa koji se odvijaju na velikim udaljenostima u Zemljinoj magnetosferi /20/.

Kada se tok solarne plazme sudari sa magnetskim poljem Zemlje, nastaje udarni val koji se širi prema strujanju, čija se fronta od Sunca nalazi u prosjeku na udaljenosti od 13-14 Zemljinih radijusa. Nakon udarne fronte slijedi prijelazno područje debljine 20 tisuća km, gdje magnetsko polje solarne plazme postaje neuređeno, a kretanje njezinih čestica postaje kaotično. Prijelazna zona je granica magnetosfere, koja se naziva magnetopauza; nalazi se od Sunca na udaljenosti od 10 - 12 Zemljinih radijusa. Struje čestica solarne plazme struju oko magnetosfere i oštro iskrivljuju strukturu njezina magnetskog polja na znatnoj udaljenosti.

Približno do udaljenosti od 3R 3, magnetsko polje se nalazi dovoljno blizu polja magnetskog dipola, jačina tog magnetskog polja opada s visinom od 1 / R h. Nadalje, magnetsko polje slabi sporije od polja dipola, a njegove linije sile sa sunčeve strane su pritisnute na Zemlju. Linije geomagnetskog polja, koje izlaze iz polarnih područja Zemlje, solarni vjetar odbija na noćnu stranu Zemlje. Tamo tvore "rep" ili "perjak" magnetosfere duljine više od 5 milijuna km. Snopovi linija magnetskog polja suprotnog smjera odvojeni su u repu područjem vrlo slabog magnetskog polja (neutralni sloj), gdje je koncentrirana vruća plazma s temperaturom od milijuna stupnjeva.

Čestice plazma repa planeta padaju u noćni dio duž linija sile koje idu u rep magnetosfere. Upravo te čestice uzrokuju aurore. Zona njihove manifestacije je uska ovalna traka. Središte ovala pomaknuto je na noćnu stranu u odnosu na geomagnetski pol. Zemlja se okreće oko ovog ovala u svom dnevnom kretanju. Veličina i položaj auroralnog ovala određeni su položajem i konfiguracijom magnetosfere i ovise o sunčevoj aktivnosti. Tijekom razdoblja najveće solarne aktivnosti, auroralni oval se spušta na niže geografske širine.

Godine 1905. Einstein je uzrok zemaljskog magnetizma nazvao jednim od pet glavnih misterija tadašnje fizike.

Početkom 20. stoljeća sama činjenica postojanja geomagnetskog polja prkosila je objašnjenju (unatoč činjenici da se u to vrijeme jednostavno nije sumnjalo u njegovu najparadoksalniju značajku). Bilo je poznato da se magnetski polovi malo pomiču po površini zemlje, ali nitko nije zamišljao da su sposobni za radikalnije ponašanje - ovo otkriće tek je bilo na putu

Iste 1905. francuski geofizičar Bernard Brunes izmjerio je magnetizam pleistocenskih naslaga lave u južnom departmanu Cantal. Vektor magnetizacije ovih stijena bio je gotovo 180 stupnjeva s vektorom planetarnog magnetskog polja (njegov sunarodnjak P. David dobio je slične rezultate još godinu dana ranije). Brunes je zaključio da je prije tri četvrt milijuna godina, tijekom izlijevanja lave, smjer linija geomagnetskog polja bio suprotan od sadašnjeg. Tako je otkriven učinak inverzije (obrnuća polariteta) Zemljinog magnetskog polja. U drugoj polovici 1920-ih Brunhesove zaključke potvrdio je P.L. Mercantona i Monotori Matuyame, ali te ideje nisu dobile prihvaćanje sve do sredine stoljeća.

Sada znamo da geomagnetsko polje postoji najmanje 3,5 milijardi godina, a za to vrijeme magnetski polovi su mijenjali mjesta tisućama puta (Brunes i Matuyama istraživali su najnoviju inverziju, koja sada nosi njihova imena). Ponekad geomagnetno polje zadržava svoju orijentaciju nekoliko desetaka milijuna godina, a ponekad ne više od petsto stoljeća. Sam proces inverzije obično traje nekoliko tisućljeća, a nakon njegovog završetka jakost polja se u pravilu ne vraća na prethodnu vrijednost, već se mijenja za nekoliko posto.

Početkom 20. stoljeća sama činjenica postojanja geomagnetskog polja prkosila je objašnjenju (unatoč činjenici da se u to vrijeme jednostavno nije sumnjalo u njegovu najparadoksalniju značajku). Bilo je poznato da se magnetski polovi lagano pomiču po površini zemlje, ali nitko nije pretpostavljao da su sposobni za radikalnije ponašanje – ovo otkriće tek je bilo na putu.

Mehanizam geomagnetskog preokreta ni sada nije sasvim jasan, a ni prije sto godina uopće nije dopuštao razumno objašnjenje. Stoga su otkrića Brunesa i Davida samo pojačala Einsteinovu procjenu – doista, zemaljski magnetizam bio je krajnje misteriozan i neshvatljiv. Ali do tada je proučavan već više od tri stotine godina, a u 19. stoljeću u njemu su se bavile zvijezde europske znanosti kao što su veliki putnik Alexander von Humboldt, briljantni matematičar Karl Friedrich Gauss i sjajni eksperimentalni fizičar Wilhelm Weber. Dakle, Einstein je uistinu gledao u korijen.

168 magnetnih polova

Što mislite koliko magnetskih polova ima naš planet? Gotovo svi će reći da su dva na Arktiku i Antarktiku. Zapravo, odgovor ovisi o definiciji pojma stup. Geografski polovi su točke presjeka Zemljine osi s površinom planeta. Kao što se Zemlja vrti čvrsta, postoje samo dvije takve točke i ništa drugo se ne može izmisliti. Ali s magnetskim polovima situacija je puno kompliciranija. Na primjer, pol se može smatrati malim područjem (idealno, opet, točkom) gdje su magnetske linije sile okomite na površinu zemlje. Međutim, svaki magnetometar bilježi ne samo planetarno magnetsko polje, već i polja lokalnih stijena, električne struje ionosfere, čestice sunčevog vjetra i druge dodatne izvore magnetizma (a njihov prosječni udio nije tako mali, reda nekoliko posto). Što je uređaj točniji, to bolje radi - i stoga postaje sve teže izolirati pravo geomagnetsko polje (zove se glavno), čiji se izvor nalazi u dubinama zemlje. Stoga koordinate pola, određene izravnim mjerenjem, nisu stabilne ni za kratko vrijeme.

Polovi u obrnutom smjeru

Mnogi ljudi znaju da su općeprihvaćeni nazivi za polove upravo suprotni. Na Arktiku postoji pol, koji je označen sjevernim krajem magnetske igle - stoga ga treba smatrati južnim (istoimeni polovi odbijaju, suprotni privlače!). Isto tako, magnetski sjeverni pol temelji se na visokim geografskim širinama južne hemisfere. No, tradicionalno polove nazivamo prema geografiji. Fizičari su se dugo složili da linije sile izlaze sa sjevernog pola bilo kojeg magneta i ulaze u južni. Iz ovoga slijedi da linije zemaljskog magnetizma napuštaju južni geomagnetski pol i skupljaju se prema sjeveru. Ovo je konvencija i ne biste je trebali kršiti (vrijeme je da se prisjetimo tužnog iskustva Panikovskog!).

Možete djelovati drugačije i odrediti položaj pola na temelju određenih modela zemaljskog magnetizma. U prvoj aproksimaciji, naš planet se može smatrati geocentričnim magnetskim dipolom, čija os prolazi kroz njegovo središte. Trenutno je kut između nje i zemaljska os iznosi 10 stupnjeva (prije nekoliko desetljeća bilo je više od 11 stupnjeva). Uz točnije modeliranje, ispada da je os dipola pomaknuta od središta Zemlje u smjeru sjeverozapadnog dijela Tihog oceana za oko 540 km (ovo je ekscentrični dipol). Postoje i druge definicije.

Ali to nije sve. Zemljino magnetsko polje doista nema dipolnu simetriju i stoga ima više polova, i to u ogromnom broju. Ako se Zemlja smatra magnetskim četveropolom, četveropolom, morat će se uvesti još dva pola – u Maleziji i u južnom Atlantskom oceanu. Model osmeropola postavlja osam polova itd. Suvremeni najnapredniji modeli zemaljskog magnetizma upravljaju s čak 168 polova. Treba napomenuti da tijekom inverzije samo dipolna komponenta geomagnetskog polja privremeno nestaje, dok se ostale mijenjaju znatno slabije.

Magnetski pol, kako god ga definirali, ne stoji mirno. Sjeverni pol geocentrični dipol je 2000. godine imao koordinate 79,5 N i 71,6 W, a 2010. - 80,0 N i 72,0 W. Pravi sjeverni pol (onaj koji se otkriva fizičkim mjerenjima) pomaknuo se sa 81 , 0 N i 109,7 W na 85,2 N i 127,1 W. Tijekom gotovo cijelog dvadesetog stoljeća nije prelazio više od 10 km godišnje, ali se nakon 1980. odjednom počeo kretati puno brže. Početkom 1990-ih njegova je brzina prelazila 15 km godišnje i nastavlja rasti.

Rezultat računalne simulacije inverzije geomagnetskog polja u modelu Roberts i Glatzmeier u intervalima od nekoliko desetaka i stotina tisuća godina.

Kako je rekao "Popular Mechanics" bivši vođa Lawrence Newitt, Geomagnetski laboratorij Kanadskog geološkog zavoda, pravi pol sada migrira prema sjeverozapadu, pomičući se 50 km godišnje. Ako se vektor njegovog kretanja ne promijeni nekoliko desetljeća, onda će do sredine XXI stoljeća biti u Sibiru. Prema rekonstrukciji koju je prije nekoliko godina izvršio isti Newitt, u XVII i XVIII stoljeća sjeverni magnetski pol uglavnom je pomaknut prema jugoistoku i tek oko 1860. okrenut prema sjeverozapadu. Pravi južni magnetski pol giba se u istom smjeru zadnjih 300 godina, a njegov prosječni godišnji pomak ne prelazi 10-15 km.

Željezni dinamo

Gdje uopće Zemlja ima magnetsko polje? Jedno moguće objašnjenje je jednostavno upečatljivo. Zemlja ima unutarnju čvrstu jezgru od željeza i nikla polumjera 1220 km. Budući da su ti metali feromagnetski, zašto ne pretpostaviti da unutarnja jezgra ima statičku magnetizaciju koja osigurava postojanje geomagnetskog polja? Multipolarnost zemaljskog magnetizma može se pripisati asimetriji raspodjele magnetskih domena unutar jezgre. Migraciju polova i geomagnetske preokrete teže je objasniti, ali vjerojatno možete pokušati.

Međutim, od toga ništa ne proizlazi. Svi feromagneti ostaju kao takvi (tj. zadržavaju spontanu magnetizaciju) samo ispod određene temperature - Curiejeve točke. Za željezo je 768 °C (mnogo niže za nikal), a temperatura unutarnje jezgre Zemlje je znatno iznad 5000 stupnjeva. Stoga se moramo odvojiti od hipoteze statičkog geomagnetizma. Međutim, moguće je da u svemiru postoje ohlađeni planeti s feromagnetskim jezgrama.

Razmotrite drugu mogućnost. Naš planet također ima tekuću vanjsku jezgru debljine otprilike 2300 km. Sastoji se od taline željeza i nikla s primjesom lakših elemenata (sumpora, ugljika, kisika i, moguće, radioaktivnog kalija - nitko ne zna sa sigurnošću). Temperatura donjeg dijela vanjske jezgre gotovo se poklapa s temperaturom unutarnje jezgre, dok u gornjoj zoni na granici s plaštom pada na 4400 °C. Stoga je sasvim prirodno pretpostaviti da zbog rotacije Zemlje ondje nastaju kružne struje, što može biti uzrok nastanka zemaljskog magnetizma.

Ovo je shema o kojoj su geofizičari raspravljali prije oko 80 godina. Vjerovali su da tokovi vodljive tekućine vanjske jezgre, zbog svoje kinetičke energije, stvaraju električne struje pokrivati zemaljska os... Te struje stvaraju magnetsko polje pretežno dipolnog tipa, čije su linije sile na Zemljinoj površini izdužene duž meridijana (takvo polje se naziva poloidno). Ovaj mehanizam povezan je s radom dinamo, otuda i njegovo ime.

Opisana shema je lijepa i jasna, ali je, nažalost, pogrešna. Temelji se na pretpostavci da je kretanje materije u vanjskoj jezgri simetrično u odnosu na Zemljinu os. Međutim, 1933. godine engleski matematičar Thomas Cowling dokazao je teorem prema kojem nikakvi ososimetrični tokovi nisu sposobni osigurati postojanje dugotrajnog geomagnetskog polja. Čak i ako se pojavi, tada će njegova starost biti kratkotrajna, desetke tisuća puta manja od starosti našeg planeta. Trebamo složeniji model.

Sva snaga je u konvekciji

“Ne znamo točno kada je nastao zemaljski magnetizam, ali to se moglo dogoditi ubrzo nakon formiranja plašta i vanjske jezgre”, kaže jedan od najvećih stručnjaka za planetarni magnetizam, profesor na Kalifornijskom institutu za tehnologiju David Stevenson. - Za uključivanje geodinama potrebno je vanjsko sjemensko polje, i to ne nužno moćno. Tu bi ulogu, primjerice, moglo preuzeti magnetsko polje Sunca ili polje struja koje nastaju u jezgri zbog termoelektričnog učinka. Na kraju, to i nije previše važno, bilo je dovoljno izvora magnetizma. U prisutnosti takvog polja i kružni pokreti vodljivih protoka tekućine, lansiranje intraplanetarnog dinamo postalo je jednostavno neizbježno."

Aurora nastaje interakcijom atmosfere i nabijenih čestica zarobljenih Zemljinim magnetskim poljem, koje je okomito na površinu u polarnim područjima.

Evo uobičajenog objašnjenja za ovo lansiranje. Radi jednostavnosti, neka je sjemensko polje gotovo paralelno sa Zemljinom osi rotacije (zapravo, dovoljno je ako ima komponentu različitu od nule u ovom smjeru, što je praktički neizbježno). Brzina rotacije tvari vanjske jezgre opada sa smanjenjem dubine, a zbog visoke električne vodljivosti s njom se pomiču i linije sile magnetskog polja – kako kažu fizičari, polje je “zamrznuto” u medij. Stoga će se linije sile sjemenskog polja savijati, idući naprijed na velikim dubinama i zaostajati na manjim. Na kraju će se rastegnuti i deformirati dovoljno da nastanu toroidno polje, kružne magnetske petlje koje pomiču Zemljinu os i kreću u suprotnim smjerovima na sjevernoj i južnoj hemisferi. Ovaj mehanizam naziva se w-efekt.

Prema profesoru Stevensonu, vrlo je važno razumjeti da je toroidalno polje vanjske jezgre nastalo zbog polidalnog sjemenskog polja i, zauzvrat, dovelo do novog polidalnog polja uočenog blizu površine zemlje: "Obje vrste polja planetarni geodinamo su međusobno povezani i ne mogu postojati jedan bez drugog." ...

Magnetska zaštita

Terestrički magnetizam prati se pomoću opsežne mreže geomagnetskih zvjezdarnica, čije je stvaranje počelo 1830-ih. U iste svrhe koriste se brodski, zrakoplovni i svemirski instrumenti (na primjer, skalarni i vektorski magnetometri danskog satelita "Oersted", koji djeluje od 1999. godine). Jačina geomagnetskog polja kreće se od oko 20.000 nanotesla kod obale Brazila do 65.000 nanotesla oko Južnog magnetskog pola. Od 1800. godine njegova se dipolna komponenta smanjila za gotovo 13% (a od sredine 16. stoljeća za 20%), dok je kvadrupolna komponenta neznatno porasla. Paleomagnetske studije pokazuju da se nekoliko tisućljeća prije početka naše ere snaga geomagnetskog polja stalno penjala, a zatim počela opadati. Ipak, trenutni planetarni dipolni moment znatno je veći od njegove prosječne vrijednosti u proteklih sto i pol milijuna godina (2010. objavljeni su rezultati paleomagnetskih mjerenja, koji pokazuju da je prije tri i pol milijarde godina Zemljino magnetsko polje bio dvostruko slabiji od sadašnjeg). To znači da je cijela povijest ljudskih društava od nastanka prvih država do našeg vremena pala na lokalni maksimum Zemljinog magnetskog polja. Zanimljivo je razmisliti je li to utjecalo na napredak civilizacije. Ova pretpostavka se prestaje činiti fantastičnom ako uzmemo u obzir da magnetsko polje štiti biosferu od kozmičkog zračenja. I evo još jedne stvari vrijedne pažnje. U mladosti, pa čak i u adolescenciji našeg planeta, sva tvar njegove jezgre bila je u tekućoj fazi. Čvrsta unutarnja jezgra nastala je relativno nedavno, možda prije samo milijardu godina. Kada se to dogodilo, konvekcijske struje postale su urednije, što je dovelo do stabilnijeg rada geodinamo. Zbog toga je geomagnetno polje dobilo na veličini i stabilnosti. Može se pretpostaviti da je ta okolnost povoljno utjecala na evoluciju živih organizama. Osobito je jačanje geomagnetizma poboljšalo zaštitu biosfere od kozmičkog zračenja i time olakšalo bijeg života iz oceana na kopno.

Nepredvidiv magnetizam

Prije 15 godina, Gary Glatzmeier, zajedno s Paulom Robertsom, objavio je vrlo lijep računalni model geomagnetskog polja: “U principu, odavno postoji adekvatan matematički aparat za objašnjenje geomagnetizma – jednadžbe magnetohidrodinamike plus jednadžbe koje opisuju silu gravitacijski i toplinski tokovi unutar zemljine jezgre. Modeli koji se temelje na tim jednadžbama vrlo su složeni u svom izvornom obliku, ali se mogu pojednostaviti i prilagoditi za računalne proračune. Upravo smo to Roberts i ja učinili. Rad na superračunalu omogućio je konstruiranje samodosljednog opisa dugotrajne evolucije brzine, temperature i tlaka protoka tvari u vanjskoj jezgri i s tim povezane evolucije magnetskih polja. Također smo otkrili da ako se simulacija igra u vremenskim intervalima reda desetina i stotina tisuća godina, tada neizbježno dolazi do inverzija geomagnetskog polja. Dakle, u tom pogledu, naš model radi dobar posao u prenošenju magnetske povijesti planeta. Međutim, postoji poteškoća koja još nije riješena. Parametri tvari vanjske jezgre, koji su postavljeni u takvim modelima, još su predaleko od stvarnih uvjeta. Na primjer, morali smo prihvatiti da je njegova viskoznost vrlo visoka, inače resursi najmoćnijih superračunala neće biti dovoljni. Zapravo, to nije slučaj; postoje svi razlozi za vjerovanje da se gotovo podudara s viskoznošću vode. Naši trenutni modeli nemoćni su uzeti u obzir turbulenciju, koja se nesumnjivo događa. Ali računala svake godine dobivaju na snazi, a za deset godina pojavit će se mnogo realističnije simulacije."

"Rad Geodinamo neizbježno je povezan s kaotičnim promjenama u tokovima taline željezo-nikl, koje se pretvaraju u fluktuacije magnetskih polja", dodaje profesor Stevenson. - Inverzije zemaljskog magnetizma jednostavno su najjače moguće fluktuacije. Budući da su stohastičke prirode, teško se mogu predvidjeti unaprijed - u svakom slučaju, ne znamo kako."