Medan magnet fizik bumi. Teori medan magnet bumi: mekanisme kejadian, struktur, ribut magnet, pembalikan polarisasi

Kerja fizik

Pelajar tingkatan 10 A

Sekolah №1202

Kruglova Egor

Medan magnet

Pada abad ke-19, hubungan antara elektrik dan kemagnetan telah ditemui dan konsep medan magnet timbul. Menurut konsep moden, konduktor dengan arus mengenakan daya antara satu sama lain bukan secara langsung, tetapi melalui medan magnet yang mengelilinginya.

Sumber medan magnet sedang bergerak cas elektrik (arus). Medan magnet timbul dalam ruang yang mengelilingi konduktor pembawa arus, sama seperti medan elektrik timbul dalam ruang yang mengelilingi cas elektrik tidak bergerak. Medan magnet magnet kekal juga dicipta oleh arus mikro elektrik yang beredar di dalam molekul bahan (hipotesis Ampere).

Untuk menerangkan medan magnet, adalah perlu untuk memperkenalkan ciri daya medan, yang serupa dengan vektor kekuatan medan elektrik. Ciri sedemikian ialah vektor aruhan magnet Vektor aruhan magnet menentukan daya yang bertindak ke atas arus atau cas yang bergerak dalam medan magnet.

Arah positif vektor diambil sebagai arah dari kutub selatan S ke kutub utara N jarum magnet, yang dipasang secara bebas dalam medan magnet. Oleh itu, dengan meneliti medan magnet yang dicipta oleh arus atau magnet kekal, menggunakan jarum magnet kecil, ia adalah mungkin di setiap titik di angkasa.

Untuk menerangkan secara kuantitatif medan magnet, adalah perlu untuk menunjukkan kaedah untuk menentukan bukan sahaja arah vektor, tetapi juga modulusnya.

Modulus vektor aruhan magnet adalah sama dengan nisbah nilai maksimum Daya ampere yang bertindak pada konduktor pembawa arus terus kepada kekuatan semasa saya dalam konduktor dan panjangnya Δ l :

Hubungan ini dipanggil undang-undang Ampère.

Dalam sistem unit SI, unit aruhan magnet ialah aruhan medan magnet sedemikian, di mana bagi setiap meter panjang konduktor pada arus 1 A, kekuatan maksimum Satu ampere ialah 1 N. Unit ini dipanggil tesla (T).

Tesla adalah unit yang sangat besar. Medan magnet bumi adalah lebih kurang sama dengan 0.5·10–4 T. Elektromagnet makmal yang besar boleh mencipta medan tidak lebih daripada 5 T.

Daya Ampere diarahkan berserenjang dengan vektor aruhan magnet dan arah arus yang mengalir melalui konduktor. Untuk menentukan arah daya Ampère, peraturan tangan kiri biasanya digunakan: jika anda meletakkan Tangan kiri supaya garis induksi memasuki telapak tangan, dan jari-jari yang terulur diarahkan sepanjang arus, maka yang diperuntukkan ibu jari menunjukkan arah daya yang bertindak ke atas konduktor.

Peraturan tangan kiri dan peraturan gimlet.

Garisan medan aruhan magnetik magnet kekal dan gegelung arus

Rujukan

Gauss ( Penamaan Rusia Gs, antarabangsa - G) - unit ukuran aruhan magnet dalam sistem CGS. Ia dinamakan sempena ahli fizik dan matematik Jerman Carl Friedrich Gauss.

1 Gs = 100 μT;

1 T = 104 Gs.

Ia boleh dinyatakan dalam sebutan unit asas sistem CGS seperti berikut: 1 Gs = 1 g 1/2 .cm −1/2 .s −1 .

Pengalaman

Sumber: buku teks fizik tentang kemagnetan, kursus Berkeley.

Subjek: m medan magnet dalam jirim.

Sasaran: ketahui caranya pelbagai bahan bertindak balas terhadap medan magnet.

Bayangkan beberapa eksperimen dengan medan yang sangat kuat. Katakan kita telah membuat solenoid dengan diameter dalam 10 cm dan 40 cm panjang.

1. Reka bentuk gegelung yang mencipta medan magnet yang kuat. ditunjukkan bahagian melintang berliku di mana air penyejuk mengalir. 2. Lengkung magnitud medan B 2 pada paksi gegelung.

Diameter luarnya ialah 40 cm dan kebanyakan daripada ruang dipenuhi dengan penggulungan kuprum. Gegelung sedemikian akan memberikan medan tetap 30,000 gs di tengah, jika anda membawa 400 kepadanya kW kuasa elektrik dan bekalan air untuk kira-kira 120 l seminit untuk pelesapan haba.

Data khusus ini diberikan untuk menunjukkan bahawa walaupun instrumen itu bukan sesuatu yang luar biasa, ia masih merupakan magnet makmal yang cukup dihormati.

Kekuatan medan di tengah magnet adalah kira-kira 105 kali medan magnet Bumi, dan mungkin 5 atau 10 kali ganda. medan yang lebih kuat berhampiran mana-mana bar besi magnetik atau magnet ladam kuda!

Berhampiran pusat solenoid, medan agak seragam dan berkurangan kira-kira separuh pada paksi berhampiran hujung gegelung.

kesimpulan

Jadi, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen, dalam magnet sedemikian, magnitud medan (iaitu, aruhan atau keamatan) kedua-dua di dalam magnet dan di luar adalah hampir lima urutan magnitud lebih besar daripada magnitud medan Bumi.

Juga, hanya dua kali - bukan "kadang-kadang!" - ia lebih kecil di luar magnet.

Dan pada masa yang sama, 5-10 kali ganda kekuatan magnet kekal biasa.

Purata kekuatan medan bumi di permukaan adalah kira-kira 0.5 Oe (5.10 -5 T)

Walau bagaimanapun, sudah beberapa ratus meter (jika tidak berpuluh-puluh) dari magnet sedemikian, jarum magnet kompas tidak bertindak balas sama ada menghidupkan atau mematikan arus.

Pada masa yang sama, ia bertindak balas dengan baik kepada medan bumi atau anomalinya pada perubahan kedudukan yang sedikit. Apakah maknanya?

Pertama sekali, mengenai angka induksi medan magnet bumi yang jelas dipandang rendah - iaitu, bukan aruhan itu sendiri, tetapi bagaimana kita mengukurnya.

Kami mengukur tindak balas gelung dengan arus, sudut putarannya dalam medan magnet bumi.

Mana-mana magnetometer dibina berdasarkan prinsip mengukur bukan secara langsung, tetapi secara tidak langsung:

Hanya dengan sifat perubahan dalam nilai ketegangan;

Hanya di permukaan bumi, berhampirannya di atmosfera dan di angkasa lepas.

Kami tidak tahu sumber medan dengan maksimum tertentu. Kami hanya mengukur perbezaan dalam kekuatan medan dalam pelbagai mata, dan kecerunan keamatan tidak terlalu banyak berubah dengan ketinggian. Tiada matematik dengan definisi maksimum apabila menggunakan pendekatan klasik jangan kerja di sini.

Pengaruh medan magnet - eksperimen

Adalah diketahui bahawa walaupun medan magnet yang kuat tidak mempunyai kesan ke atas bahan kimia dan proses biokimia. Anda boleh meletakkan tangan anda (tiada jam tangan!) dalam solenoid dengan medan 30 kgf tanpa sebarang kesan yang ketara. Sukar untuk menyatakan kelas bahan mana yang dimiliki oleh tangan anda - paramagnet atau diamagnet, tetapi daya yang bertindak ke atasnya, dalam apa jua keadaan, tidak lebih daripada beberapa gram. Seluruh generasi tikus telah dibiakkan dan dibesarkan dalam medan magnet yang kuat yang tidak mempunyai kesan yang ketara terhadap mereka. Eksperimen biologi lain juga tidak mendedahkan sebarang kesan magnetik yang perlu diberi perhatian pada proses biologi.

Penting untuk diingat!

Adalah salah untuk menganggap bahawa kesan lemah sentiasa berlalu tanpa akibat. Penaakulan sedemikian mungkin membawa kepada kesimpulan bahawa graviti tidak mempunyai kepentingan yang bertenaga pada skala molekul, tetapi pokok di lereng bukit tetap tumbuh secara menegak. Penjelasan, nampaknya, terletak pada jumlah daya yang bertindak ke atas objek biologi, yang dimensinya jauh lebih besar daripada dimensi molekul. Malah, fenomena serupa ("tropisme") telah ditunjukkan secara eksperimen dalam kes anak benih yang tumbuh dengan kehadiran medan magnet yang sangat tidak seragam.

Secara kebetulan, jika anda meletakkan kepala anda dalam medan magnet yang kuat dan menggoncangnya, anda akan "merasakan" arus elektrolitik di dalam mulut anda, yang merupakan bukti kehadiran daya gerak elektrik teraruh.

Apabila berinteraksi dengan jirim, peranan medan magnet dan elektrik adalah berbeza. Kerana atom dan molekul terdiri daripada cas elektrik yang bergerak perlahan, daya elektrik dalam proses molekul mendominasi proses magnetik.

kesimpulan

Kesan medan magnet magnet sedemikian pada objek biologi tidak lebih daripada gigitan nyamuk. mana-mana makhluk atau tumbuhan sentiasa di bawah pengaruh kemagnetan daratan jauh lebih berkuasa.

Oleh itu, kesan medan yang tidak diukur dengan betul tidak ketara.

Pengiraan

1 gauss = 1 10 -4 tesla.

Unit ketegangan medan geomagnet(T) dalam sistem C ialah ampere per meter (A/m). Dalam penerokaan magnet, satu lagi unit Oersted (E) atau gamma (G), bersamaan dengan 10 -5 Oe, juga digunakan. Walau bagaimanapun, parameter medan magnet yang diukur secara praktikal ialah aruhan magnet (atau ketumpatan fluks magnet). Unit aruhan magnet dalam sistem C ialah tesla (T). Dalam penerokaan magnetik, unit nanotesla (nT) yang lebih kecil digunakan, bersamaan dengan 10 -9 T. Oleh kerana untuk kebanyakan media di mana medan magnet dikaji (udara, air, sebahagian besar bukan magnet batuan sedimen), maka secara kuantitatif medan magnet Bumi boleh diukur sama ada dalam unit aruhan magnet (dalam nT), atau dalam kekuatan medan yang sepadan - gamma.

Angka tersebut menunjukkan jumlah keamatan medan magnet Bumi untuk zaman 1980. Isolin T dilukis melalui 4 μT (dari buku P. Sharma "Kaedah Geofizik dalam geologi serantau").

Dengan cara ini

Di kutub, komponen menegak aruhan magnet adalah lebih kurang sama dengan 60 μT, dan komponen mendatar adalah sifar. Di khatulistiwa, komponen mendatar adalah lebih kurang 30 µT dan komponen menegak adalah sifar.

Ia adalah dengan cara ini bahawa sains moden geomagnetisme telah lama meninggalkan prinsip asas kemagnetan, dua magnet diletakkan rata antara satu sama lain cenderung untuk menyambung dengan kutub bertentangan.

Maksudnya, berdasarkan frasa terakhir di khatulistiwa, tidak ada daya (komponen menegak) yang menarik magnet ke bumi! Sungguh menjijikkan!

Adakah kedua-dua magnet ini menarik antara satu sama lain? Maksudnya, tiada daya tarikan, tetapi ada daya regangan? mengarut!

Tetapi pada kutub dengan susunan magnet ini, ia adalah, tetapi daya mendatar hilang.

Lebih-lebih lagi, perbezaan hanya 2 kali ganda antara komponen ini!

Kami hanya mengambil dua magnet dan memastikan bahawa dalam kedudukan yang sama, magnet mula-mula terbentang dan kemudian menarik. KUtub SELATAN ke KUtub UTARA!

Model global ini adalah seperti Medan geomagnetik analitik Antarabangsa (Antarabangsa Geomagnetik Rujukan Field, IGRF) dan Model Magnet Dunia (WMM)- dicipta oleh pelbagai organisasi geofizik antarabangsa, dan setiap 5 tahun, set pekali Gaussian yang dikemas kini diluluskan dan diterbitkan, yang menentukan semua data mengenai keadaan medan geomagnet dan parameternya. Jadi, menurut model WMM2015, kutub geomagnet utara (sebenarnya, ia adalah kutub Selatan magnet) mempunyai koordinat 80.37 ° N. sh. dan 72.62° W D., kutub geomagnet selatan - 80.37 ° S. latitud, 107.38° E dll., kecondongan paksi dipol berbanding paksi putaran Bumi ialah 9.63°.

Bidang anomali dunia

Nyata garisan daya Medan magnet Bumi, walaupun secara purata hampir dengan garis kuasa dipol, berbeza daripada mereka dalam penyelewengan tempatan yang berkaitan dengan kehadiran batu magnet di kerak, yang terletak berhampiran dengan permukaan. Kerana ini, di beberapa tempat permukaan bumi parameter medan sangat berbeza daripada nilai di kawasan berdekatan, membentuk apa yang dipanggil anomali magnetik. Mereka boleh bertindih antara satu sama lain jika badan bermagnet yang menyebabkannya terletak pada kedalaman yang berbeza.

Kewujudan medan magnet di kawasan tempatan lanjutan cangkerang luar membawa kepada fakta bahawa kutub magnet benar- titik (atau lebih tepatnya, kawasan kecil) di mana garis medan magnet benar-benar menegak - tidak bertepatan dengan yang geomagnet, sementara ia tidak terletak di permukaan Bumi itu sendiri, tetapi di bawahnya. Koordinat kutub magnet pada satu masa atau yang lain juga dikira dalam rangka kerja pelbagai model medan geomagnet dengan mencari semua pekali dalam siri Gaussian dengan kaedah lelaran. Oleh itu, mengikut model WMM semasa, pada tahun 2015 kutub magnetik utara berada pada 86° U. latitud, 159° W D., dan selatan - 64 ° S. latitud, 137° E Nilai model IGRF12 semasa sedikit berbeza: 86.3°N. latitud, 160° W untuk kutub utara, 64.3°S w., 136.6 ° E untuk selatan.

Masing-masing, paksi magnet- garis lurus yang melalui kutub magnet - tidak melalui pusat Bumi dan bukan diameternya.

Kedudukan semua kutub sentiasa beralih - kutub geomagnet mendahului berbanding kutub geografi dengan tempoh kira-kira 1200 tahun.

Medan magnet luar

Ia ditentukan oleh sumber dalam bentuk sistem semasa yang terletak di luar permukaan bumi di atmosferanya. Di bahagian atas atmosfera (100 km dan ke atas) - ionosfera - molekulnya terion, membentuk plasma, oleh itu bahagian magnetosfera Bumi ini, memanjang hingga jarak sehingga tiga jejarinya, dipanggil plasmasfera. Plasma dipegang oleh medan magnet Bumi, tetapi keadaannya ditentukan oleh interaksinya dengan angin suria - aliran plasma korona suria.

Oleh itu, pada jarak yang lebih jauh dari permukaan bumi, medan magnet adalah tidak simetri, kerana ia diherotkan di bawah tindakan angin suria: dari sisi Matahari, ia mengecut, dan ke arah dari Matahari ia memperoleh "ekor", yang memanjang hingga ratusan ribu kilometer, melangkaui orbit Bulan. Bentuk "ekor" semacam ini berlaku apabila plasma angin suria dan aliran korpuskular suria mengalir di sekeliling permukaan bumi, seolah-olah. magnetosfera- kawasan angkasa lepas berhampiran Bumi, masih dikawal oleh medan magnet Bumi, dan bukan oleh Matahari dan sumber antara planet lain; ia memisahkan dari ruang antara planet magnetopause, di mana tekanan dinamik angin suria diimbangi oleh tekanan medan magnetnya sendiri. Titik subsolar magnetosfera adalah, secara purata, pada jarak 10 bumi radii * R⊕; dengan angin suria yang lemah, jarak ini mencapai 15-20 R ⊕ , dan semasa tempoh gangguan magnetik di Bumi, magnetopause boleh melampaui orbit geostasioner (6.6 R ⊕) . Ekor memanjang di tepi malam adalah kira-kira 40 R⊕ diameter dan lebih 900 R⊕ panjangnya; bermula dari jarak kira-kira 8 R ⊕ , ia dibahagikan kepada bahagian oleh lapisan neutral rata, di mana aruhan medan adalah hampir kepada sifar.

Medan geomagnet, disebabkan konfigurasi khusus garis aruhan, mencipta perangkap magnetik untuk zarah bercas - proton dan elektron. Ia menangkap dan menyimpan sejumlah besar daripadanya, supaya magnetosfera adalah sejenis takungan zarah bercas. Jumlah jisim mereka, mengikut pelbagai anggaran, berkisar antara 1 kg hingga 10 kg. Mereka membentuk apa yang dipanggil tali pinggang sinaran menutup bumi pada semua penjuru kecuali kawasan kutub. Ia secara bersyarat dibahagikan kepada dua - dalaman dan luaran. Sempadan bawah tali pinggang dalam terletak pada ketinggian kira-kira 500 km, ketebalannya beberapa ribu kilometer. Tali pinggang luar terletak pada ketinggian 10-15 ribu km. Zarah tali pinggang sinaran di bawah tindakan daya Lorentz melakukan kompleks pergerakan berkala dari Hemisfera Utara ke Selatan dan belakang, sambil perlahan-lahan bergerak mengelilingi Bumi dalam azimut. Bergantung kepada tenaga yang mereka buat giliran penuh mengelilingi Bumi dalam tempoh beberapa minit hingga sehari.

Magnetosfera tidak membenarkan aliran ke bumi zarah kosmik. Walau bagaimanapun, dalam ekornya, pada jarak yang jauh dari Bumi, kekuatan medan geomagnet, dan oleh itu sifat pelindungnya, menjadi lemah, dan beberapa zarah plasma suria mendapat peluang untuk masuk ke dalam magnetosfera dan perangkap magnet radiasi. tali pinggang. Oleh itu, ekor berfungsi sebagai tapak untuk pembentukan aliran zarah pemendakan yang menyebabkan aurora dan arus aurora. Di kawasan kutub, sebahagian daripada aliran plasma suria menyerang lapisan atas atmosfera dari sabuk sinaran Bumi dan, berlanggar dengan molekul oksigen dan nitrogen, merangsang atau mengionkannya, dan semasa peralihan terbalik kepada keadaan tidak teruja, atom oksigen memancarkan foton dengan λ = 0.56 μm dan λ \u003d 0.63 μm, manakala molekul nitrogen terion semasa penggabungan semula menyerlahkan jalur biru dan ungu spektrum. Pada masa yang sama, aurora diperhatikan, terutamanya dinamik dan cerah semasa ribut magnetik. Ia berlaku semasa gangguan dalam magnetosfera yang disebabkan oleh peningkatan ketumpatan dan kelajuan angin suria dengan peningkatan aktiviti suria.

Pilihan Medan

Perwakilan visual kedudukan garis aruhan magnet medan Bumi diberikan oleh jarum magnetik, ditetapkan sedemikian rupa sehingga ia boleh berputar dengan bebas di sekeliling menegak dan di sekeliling paksi mendatar (contohnya, dalam gimbal) - pada setiap titik berhampiran permukaan Bumi, ia dipasang dengan cara tertentu di sepanjang garisan ini.

Kerana kutub magnet dan geografi tidak sepadan, jarum magnet menunjukkan arah utara-selatan hanya kira-kira. Satah menegak di mana jarum magnet dipasang dipanggil satah meridian magnet tempat tertentu, dan garis di mana satah ini bersilang dengan permukaan Bumi dipanggil meridian magnetik. Oleh itu, meridian magnet ialah unjuran garis medan magnet Bumi ke permukaannya, menumpu di kutub magnet utara dan selatan. Sudut antara arah meridian magnet dan geografi dipanggil deklinasi magnetik. Ia boleh menjadi barat (selalunya ditunjukkan oleh tanda "-") atau timur (ditunjukkan oleh tanda "+"), bergantung pada sama ada kutub utara jarum magnet menyimpang ke barat atau timur dari satah menegak meridian geografi. .

Selanjutnya, garisan medan magnet Bumi, secara amnya, tidak selari dengan permukaannya. Ini bermakna aruhan magnet medan Bumi tidak terletak pada satah ufuk tempat tertentu, tetapi membentuk sudut tertentu dengan satah ini - ia dipanggil kecenderungan magnet. Ia hampir kepada sifar hanya pada titik khatulistiwa magnetik- lilitan bulatan besar dalam satah yang berserenjang dengan paksi magnet.

Deklinasi magnet dan kecenderungan magnet menentukan arah aruhan magnet medan Bumi di setiap tempat tertentu. Dan nilai berangka kuantiti ini boleh didapati, mengetahui kecenderungan dan salah satu unjuran vektor aruhan magnet B (\displaystyle \mathbf (B) )- pada paksi menegak atau mendatar (yang terakhir lebih mudah dalam amalan). Oleh itu, ketiga-tiga parameter ini ialah deklinasi magnetik, kecondongan dan modulus vektor aruhan magnetik B (atau vektor kekuatan medan magnet H (\displaystyle \mathbf (H) )) - mencirikan sepenuhnya medan geomagnet di lokasi tertentu. Pengetahuan tepat mereka untuk maksimum sebilangan besar titik di Bumi adalah sangat penting. Kad magnet khas disediakan, di mana isogon(garisan yang sama deklinasi) dan isoclines(garisan kecondongan yang sama) diperlukan untuk orientasi dengan kompas.

Secara purata, keamatan medan magnet Bumi berkisar antara 25,000 hingga 65,000 nT (0.25 - 0.65 gauss) dan sangat bergantung kepada lokasi geografi. Ini sepadan dengan kekuatan medan purata kira-kira 0.5 (40 /) . Di khatulistiwa magnetik, nilainya adalah kira-kira 0.34, pada kutub magnet adalah kira-kira 0.66 Oe. Di sesetengah kawasan ( anomali magnetik) keamatan meningkat secara mendadak: di kawasan anomali magnetik Kursk ia mencapai 2 Oe.

Sifat medan magnet Bumi

Buat pertama kalinya, J. Larmor cuba menjelaskan kewujudan medan magnet Bumi dan Matahari pada tahun 1919 dengan mencadangkan konsep dinamo, mengikut mana medan magnet badan angkasa dikekalkan di bawah pengaruh pergerakan hidrodinamik medium pengalir elektrik. Walau bagaimanapun, pada tahun 1934 T. Cowling membuktikan teorem tentang kemustahilan mengekalkan medan magnet paksisimetri melalui mekanisme dinamo hidrodinamik. Dan kerana kebanyakan pelajar benda angkasa(dan lebih-lebih lagi Bumi) dianggap simetri secara paksi, atas dasar ini boleh diandaikan bahawa medan mereka juga akan simetri secara paksi, dan kemudian penjanaannya mengikut prinsip ini adalah mustahil mengikut teorem ini. Kemudian ditunjukkan bahawa tidak semua persamaan dengan simetri paksi yang menerangkan proses penjanaan medan magnet mempunyai penyelesaian simetri paksi, dan pada tahun 1950-an. penyelesaian asimetri telah dijumpai.

Sejak itu, teori dinamo telah berjaya dibangunkan, dan hari ini penjelasan yang paling mungkin untuk asal usul medan magnet Bumi dan planet lain ialah mekanisme dinamo yang teruja sendiri berdasarkan penjanaan. arus elektrik dalam konduktor kerana ia bergerak dalam medan magnet yang dijana dan dikuatkan oleh arus ini sendiri. Syarat yang perlu dicipta dalam teras Bumi: dalam teras luar cecair, yang terdiri terutamanya daripada besi pada suhu kira-kira 4-6 ribu kelvin, yang mengalirkan arus dengan sempurna, aliran perolakan dicipta yang menghilangkan haba dari teras dalam pepejal (dijana disebabkan kepada pereputan unsur radioaktif atau pembebasan haba pendam semasa pemejalan jirim di sempadan antara teras dalam dan luar apabila planet secara beransur-ansur menyejuk). Daya Coriolis memutarkan aliran ini menjadi lingkaran ciri, membentuk apa yang dipanggil tiang taylor. Oleh kerana geseran lapisan, mereka memperoleh cas elektrik, membentuk arus gelung. Oleh itu, sistem arus dicipta yang beredar di sepanjang litar pengalir dalam konduktor yang bergerak dalam medan magnet (pada mulanya hadir, walaupun sangat lemah), seperti dalam cakera Faraday. Ia mewujudkan medan magnet, yang, dengan geometri aliran yang menguntungkan, menguatkan medan awal, dan ini, seterusnya, menguatkan arus, dan proses penguatan berterusan sehingga kerugian akibat haba Joule, yang meningkat dengan peningkatan arus, keseimbangan. aliran masuk tenaga disebabkan oleh pergerakan hidrodinamik.

Secara matematik, proses ini diterangkan persamaan pembezaan

∂ B ∂ t = η ∇ 2 B + ∇ × (u × B) (\displaystyle (\frac (\partial \mathbf (B) )(\partial t))=\eta \mathbf (\nabla ) ^(2 )\mathbf (B) +\mathbf (\nabla ) \times (\mathbf (u) \times \mathbf (B))),

di mana u- kadar aliran bendalir, B- aruhan magnetik , η = 1/μσ - kelikatan magnetik, σ ialah kekonduksian elektrik cecair, dan μ ialah kebolehtelapan magnet, yang boleh dikatakan tidak berbeza untuk suhu tinggi biji dari μ 0 - kebolehtelapan vakum.

Walau bagaimanapun, untuk penerangan lengkap adalah perlu untuk menulis sistem persamaan magnetohidrodinamik. Dalam anggaran Boussinesq (di mana semua ciri fizikal cecair diandaikan malar, kecuali daya Archimedes, dalam pengiraan perubahan ketumpatan akibat perbezaan suhu diambil kira) ialah:

Persamaan Navier - Stokes mengandungi istilah yang menyatakan tindakan gabungan putaran dan medan magnet:

ρ 0 (∂ u ∂ t + u ⋅ ∇ u) = − ∇ P + ρ 0 ν ∇ 2 u + ρ g ¯ − 2 ρ 0 Ω × u + J × B (\displaystyle \rho _(0)\ft ((\frac (\sebahagian \mathbf (u) )(\sebahagian t))+\mathbf (u) \cdot \mathbf (\nabla ) \mathbf (u) \kanan)=-\nabla \mathbf (P) +\rho _(0)\nu \mathbf (\nabla ) ^(2)\mathbf (u) +\rho (\bar (\mathbf (g) ))-2\rho _(0)\mathbf (\ Omega ) \times \mathbf (u) +\mathbf (J) \times \mathbf (B) ).

Persamaan kekonduksian terma, menyatakan hukum pemuliharaan tenaga:

∂ T ∂ t + u ⋅ ∇ T = κ ∇ 2 T + ϵ (\displaystyle (\frac (\partial T)(\partal t))+\mathbf (u) \cdot \mathbf (\nabla ) T=\ kappa \mathbf (\nabla ) ^(2)T+\epsilon ),

Satu kejayaan dalam hal ini telah dicapai pada tahun 1995 oleh kumpulan dari Jepun dan Amerika Syarikat. Bermula dari saat ini, hasil beberapa simulasi berangka memuaskan menghasilkan semula ciri kualitatif medan geomagnet dalam dinamik, termasuk pembalikan.

Perubahan dalam medan magnet bumi

Ini juga disahkan oleh peningkatan semasa dalam sudut pembukaan cusps (slot kutub dalam magnetosfera di utara dan selatan), yang mencapai 45° pada pertengahan 1990-an. Bahan sinaran angin suria, ruang antara planet dan sinaran kosmik, akibatnya Kuantiti yang besar jirim dan tenaga, yang boleh menyebabkan pemanasan tambahan topi kutub [ ] .

Koordinat geomagnet (koordinat McIlvine)

Dalam fizik sinar kosmik, koordinat khusus dalam medan geomagnet digunakan secara meluas, dinamakan sempena saintis Carl McIlwain ( Carl McIlwain), yang merupakan yang pertama mencadangkan penggunaannya, kerana ia berdasarkan invarian pergerakan zarah dalam medan magnet. Satu titik dalam medan dipol dicirikan oleh dua koordinat (L, B), di mana L ialah petala magnet yang dipanggil, atau parameter McIlwain (eng. L-shell, L-value, McIlwain L-parameter), B ialah aruhan medan magnet (biasanya dalam G). Nilai L biasanya diambil sebagai parameter cangkerang magnet, sama dengan nisbah jarak purata cangkerang magnet sebenar dari pusat Bumi dalam satah khatulistiwa geomagnet ke jejari Bumi. .

Sejarah Penyelidikan

Beberapa ribu tahun yang lalu di China purba diketahui bahawa objek bermagnet terletak dalam arah tertentu, khususnya, jarum kompas sentiasa menempati kedudukan tertentu di angkasa. Terima kasih kepada ini, manusia telah lama dapat menggunakan anak panah (kompas) sedemikian untuk menavigasi laut terbuka jauh dari pantai. Walau bagaimanapun, sebelum pelayaran Columbus dari Eropah ke Amerika (1492) perhatian istimewa tiada siapa yang menunjukkan fenomena sedemikian kepada kajian itu, kerana saintis pada masa itu percaya bahawa ia berlaku akibat tarikan anak panah oleh Bintang Kutub. Di Eropah dan laut di sekelilingnya, kompas pada masa itu dipasang hampir di sepanjang meridian geografi. Apabila melintas lautan Atlantik Columbus menyedari bahawa kira-kira separuh jalan antara Eropah dan Amerika, jarum kompas menyimpang hampir 12° ke barat. Fakta ini serta-merta menimbulkan keraguan tentang ketepatan hipotesis sebelumnya tentang tarikan anak panah oleh Bintang Kutub, memberi dorongan kepada kajian serius tentang fenomena terbuka: Navigator memerlukan maklumat tentang medan magnet Bumi. Sejak saat itu, sains kemagnetan daratan bermula, pengukuran deklinasi magnet yang meluas, iaitu, sudut antara meridian geografi dan paksi jarum magnet, iaitu, meridian magnet, bermula. Pada tahun 1544 seorang saintis Jerman Georg Hartman menemui fenomena baru: jarum magnet bukan sahaja menyimpang dari meridian geografi, tetapi, digantung oleh pusat graviti, cenderung untuk berdiri pada sudut tertentu ke satah mendatar, dipanggil kecenderungan magnet.

Sejak saat itu, bersama-sama dengan kajian fenomena pesongan, saintis juga mula mengkaji kecenderungan jarum magnet. José de Acosta (salah satu daripada pengasas geofizik, menurut Humboldt) dalam beliau Cerita(1590) pertama kali muncul teori empat garis tanpa deklinasi magnetik. Beliau menerangkan penggunaan kompas, sudut sisihan, perbezaan antara Magnetik dan Kutub Utara, dan turun naik sisihan dari satu titik ke titik lain, mengenal pasti tempat dengan sisihan sifar, contohnya, di Azores.

Hasil pemerhatian, didapati kedua-dua deklinasi dan kecenderungan mempunyai pelbagai maksud dalam titik yang berbeza permukaan bumi. Pada masa yang sama, perubahan mereka dari satu titik ke satu titik mematuhi beberapa corak yang kompleks. Penyelidikannya membenarkan doktor mahkamah Ratu Elizabeth Inggeris dan ahli falsafah semula jadi William Gilbert mengemukakan pada tahun 1600 dalam bukunya "On the Magnet" ("De Magnete") hipotesis bahawa Bumi adalah magnet, kutubnya bertepatan. dengan kutub geografi. Dalam erti kata lain, W. Gilbert percaya bahawa medan Bumi adalah serupa dengan medan sfera bermagnet. W. Hilbert berdasarkan kenyataannya pada eksperimen dengan model planet kita, iaitu bola besi bermagnet, dan anak panah besi kecil. Hujah utama yang memihak kepada hipotesisnya, Gilbert percaya bahawa kecenderungan magnet yang diukur pada model sedemikian ternyata hampir sama dengan kecenderungan yang diperhatikan di permukaan bumi. Hilbert menjelaskan percanggahan antara deklinasi bumi dan deklinasi kepada model dengan tindakan memesongkan benua pada jarum magnet. Walaupun banyak fakta yang ditubuhkan kemudian tidak bertepatan dengan hipotesis Hilbert, ia tidak kehilangan kepentingannya sehingga hari ini. Idea asas Hilbert bahawa punca kemagnetan darat harus dicari di dalam Bumi ternyata betul, serta fakta bahawa, dalam anggaran pertama, Bumi sememangnya magnet besar, yang merupakan bola bermagnet seragam.

Pada tahun 1634 seorang ahli astronomi Inggeris Henry Gellibrand?! mendapati bahawa deklinasi magnet di London berubah mengikut masa. Ini adalah bukti pertama yang direkodkan tentang variasi sekular - perubahan biasa (dari tahun ke tahun) dalam purata nilai tahunan komponen medan geomagnet.

Sudut deklinasi dan kecenderungan menentukan arah dalam ruang keamatan medan magnet Bumi, tetapi tidak dapat memberikan nilai berangkanya. Sehingga akhir abad XVIII. pengukuran magnitud keamatan tidak dibuat atas sebab undang-undang interaksi antara medan magnet dan jasad bermagnet tidak diketahui. Hanya selepas pada tahun 1785-1789. Ahli fizik Perancis Charles Coulomb menubuhkan undang-undang yang dinamakan sempena namanya, dan kemungkinan ukuran sedemikian muncul. Sejak akhir abad ke-18, bersama-sama dengan pemerhatian deklinasi dan kecenderungan, pemerhatian meluas komponen mendatar bermula, iaitu unjuran vektor kekuatan medan magnet ke satah mendatar (mengetahui deklinasi dan kecenderungan, seseorang juga boleh mengira magnitud jumlah vektor kekuatan medan magnet).

Kerja teori pertama mengenai apa yang membentuk medan magnet Bumi, iaitu, berapa magnitud dan arah keamatannya pada setiap titik di permukaan bumi, adalah milik ahli matematik Jerman Karl Gauss. Pada tahun 1834, beliau memberikan ungkapan matematik untuk komponen tegangan sebagai fungsi koordinat - latitud dan longitud tapak cerapan. Menggunakan ungkapan ini, adalah mungkin untuk mencari untuk setiap titik di permukaan bumi nilai mana-mana komponen yang dipanggil unsur kemagnetan bumi. Ini dan karya Gauss yang lain menjadi asas di mana bangunan sains moden kemagnetan daratan dibina. Khususnya, pada tahun 1839 dia membuktikan bahawa bahagian utama medan magnet keluar dari Bumi, dan punca penyelewengan kecil dan pendek dalam nilainya mesti dicari dalam persekitaran luaran.

Pada tahun 1831, penjelajah kutub Inggeris John Ross menemui kutub magnet utara di kepulauan Kanada - kawasan di mana jarum magnet menduduki kedudukan menegak, iaitu kecenderungan 90 °. Dan pada tahun 1841, James Ross (anak saudara John Ross) mencapai kutub magnet Bumi yang lain, yang terletak di Antartika.

lihat juga

Intermagnet (Bahasa Inggeris)

Nota

Para saintis di Amerika Syarikat telah mendapati bahawa medan magnet Bumi adalah 700 juta tahun lebih tua daripada yang disangkakan.
Edward Kononovich. Medan magnet Bumi (tidak tentu) . http://www.krugosvet.ru/. Ensiklopedia Di Seluruh Dunia: Ensiklopedia dalam talian sains popular sejagat. Dicapai 2017-04-26.
Geomagnetisme Kerap Ditanya Soalan(Bahasa Inggeris). https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html. Pusat Maklumat Alam Sekitar Kebangsaan (NCEI). Dicapai pada 23 April 2017.
A. I. Dyachenko. Kutub magnet Bumi. - Moscow: Rumah Penerbitan Pusat Moscow untuk Pendidikan Matematik Berterusan, 2003. - 48 p. - ISBN 5-94057-080-1.
A. V. Vikulin. VII. Medan geomagnet dan elektromagnetik bumi// Pengenalan kepada fizik Bumi. Tutorial untuk kepakaran geofizik universiti.. - Rumah penerbitan Negeri Kamchatka Universiti Pedagogi, 2004. - 240 p. - ISBN 5-7968-0166-X.

Struktur dan ciri-ciri medan magnet bumi

Pada jarak yang kecil dari permukaan Bumi, kira-kira tiga daripada jejarinya, garisan medan magnet mempunyai susunan seperti dipol. Kawasan ini dipanggil plasmasfera Bumi.

Apabila anda bergerak menjauhi permukaan bumi, kesan angin suria meningkat: dari sisi Matahari, medan geomagnet dimampatkan, dan dari sebaliknya, sebelah malam, ia ditarik ke dalam "ekor" yang panjang.

plasmasfera

Kesan yang ketara pada medan magnet di permukaan Bumi dikenakan oleh arus dalam ionosfera. Ini adalah kawasan atmosfera atas yang memanjang dari ketinggian kira-kira 100 km dan ke atas. Mengandungi sejumlah besar ion. Plasma dipegang oleh medan magnet Bumi, tetapi keadaannya ditentukan oleh interaksi medan magnet Bumi dengan angin suria, yang menerangkan sambungan ribut magnet di Bumi dengan suar suria.

Pilihan Medan

Titik Bumi di mana kekuatan medan magnet mempunyai arah menegak dipanggil kutub magnet. Terdapat dua titik sedemikian di Bumi: kutub magnet utara dan kutub magnet selatan.

Garis lurus yang melalui kutub magnet dipanggil paksi magnet bumi. Lilitan bulatan besar dalam satah yang berserenjang dengan paksi magnet dipanggil khatulistiwa magnet. Vektor medan magnet pada titik khatulistiwa magnet mempunyai arah yang lebih kurang mendatar.

Medan magnet bumi dicirikan oleh gangguan yang dipanggil denyutan geomagnet disebabkan oleh pengujaan gelombang hidromagnet dalam magnetosfera Bumi; julat frekuensi riak menjangkau dari millihertz hingga satu kilohertz.

meridian magnetik

Meridian magnetik ialah unjuran garis-garis daya medan magnet Bumi pada permukaannya; lengkung kompleks menumpu pada kutub magnet utara dan selatan bumi.

Hipotesis tentang sifat medan magnet Bumi

AT kebelakangan ini Hipotesis telah dibangunkan mengaitkan kemunculan medan magnet Bumi dengan aliran arus dalam teras logam cecair. Dianggarkan bahawa zon di mana mekanisme "dinamo magnet" beroperasi terletak pada jarak 0.25-0.3 jejari Bumi. Mekanisme penjanaan medan yang serupa juga boleh berlaku di planet lain, khususnya, dalam teras Musytari dan Zuhal (mengikut beberapa andaian, ia terdiri daripada hidrogen logam cecair).

Perubahan dalam medan magnet bumi

Ini juga disahkan oleh peningkatan semasa dalam sudut pembukaan cusps (slot kutub dalam magnetosfera di utara dan selatan), yang mencapai 45° pada pertengahan 1990-an. Bahan sinaran angin suria, ruang antara planet dan sinar kosmik bergegas ke dalam jurang yang melebar, akibatnya lebih banyak bahan dan tenaga memasuki kawasan kutub, yang boleh menyebabkan pemanasan tambahan penutup kutub.

Koordinat geomagnet (koordinat McIlwain)

Dalam fizik sinar kosmik, koordinat khusus dalam medan geomagnet digunakan secara meluas, dinamakan sempena saintis Carl McIlwain ( Carl McIlwain), yang merupakan yang pertama mencadangkan penggunaannya, kerana ia berdasarkan invarian pergerakan zarah dalam medan magnet. Satu titik dalam medan dipol dicirikan oleh dua koordinat (L, B), di mana L ialah petala magnet yang dipanggil, atau parameter McIlwain (eng. L-shell, L-value, McIlwain L-parameter ), B ialah aruhan medan magnet (biasanya dalam G). Nilai L biasanya diambil sebagai parameter cangkerang magnet, sama dengan nisbah jarak purata cangkerang magnet sebenar dari pusat Bumi dalam satah khatulistiwa geomagnet ke jejari Bumi. .

Sejarah Penyelidikan

Keupayaan objek bermagnet untuk terletak dalam arah tertentu telah diketahui oleh orang Cina beberapa milenium yang lalu.

Pada tahun 1544, saintis Jerman Georg Hartmann menemui kecenderungan magnetik. Kecondongan magnetik ialah sudut di mana anak panah di bawah pengaruh medan magnet Bumi menyimpang dari satah mendatar ke atas atau ke bawah. Di hemisfera utara khatulistiwa magnetik (yang tidak bertepatan dengan khatulistiwa geografi), hujung utara anak panah menyimpang ke bawah, di selatan - sebaliknya. Di khatulistiwa magnet itu sendiri, garis medan magnet adalah selari dengan permukaan Bumi.

Buat pertama kalinya, andaian tentang kehadiran medan magnet Bumi, yang menyebabkan kelakuan objek bermagnet sedemikian, dinyatakan oleh doktor Inggeris dan ahli falsafah semula jadi William Gilbert. William Gilbert) pada tahun 1600 dalam bukunya "On the Magnet" ("De Magnete"), di mana dia menerangkan eksperimen dengan bola bijih magnet dan anak panah besi kecil. Gilbert membuat kesimpulan bahawa Bumi adalah magnet yang besar. Pemerhatian ahli astronomi Inggeris Henry Gellibrand Henry Gellibrand) menunjukkan bahawa medan geomagnet tidak tetap, tetapi berubah secara perlahan.

Sudut di mana jarum magnet menyimpang dari arah utara-selatan dipanggil deklinasi magnetik. Christopher Columbus mendapati bahawa deklinasi magnet tidak kekal malar, tetapi berubah dengan perubahan. koordinat geografi. Penemuan Columbus berfungsi sebagai dorongan untuk kajian baru medan magnet Bumi: pelayar memerlukan maklumat mengenainya. Saintis Rusia M. V. Lomonosov pada tahun 1759 dalam laporan "Wacana tentang ketepatan tinggi laluan laut” memberi nasihat berharga tentang cara meningkatkan ketepatan bacaan kompas. Untuk mengkaji kemagnetan daratan, M. V. Lomonosov mengesyorkan menganjurkan rangkaian titik kekal (pemerhatian) di mana untuk membuat pemerhatian magnetik yang sistematik; pemerhatian sebegini perlu dilakukan secara meluas di laut juga. Idea Lomonosov untuk menganjurkan balai cerap magnet direalisasikan hanya 60 tahun kemudian di Rusia.

Pada tahun 1831, penjelajah kutub Inggeris John Ross menemui kutub magnet di kepulauan Kanada - kawasan di mana jarum magnet menduduki kedudukan menegak, iaitu kecenderungan 90 °. Pada tahun 1841, James Ross (anak saudara John Ross) mencapai kutub magnet Bumi yang lain, yang terletak di Antartika.

Carl Gauss (Jerman) Carl Friedrich Gauss) mengemukakan teori tentang asal usul medan magnet Bumi dan pada tahun 1839 membuktikan bahawa bahagian utamanya keluar dari Bumi, dan punca penyelewengan kecil dan pendek dalam nilainya mesti dicari dalam persekitaran luaran.

lihat juga

Intermagnet ( Inggeris)

Nota

kesusasteraan

Sivukhin D.V. Kursus am fizik. - Ed. Ke-4, stereotaip. - M .: Fizmatlit; Rumah Penerbitan MIPT, 2004. - Jld III. Elektrik. - 656 hlm. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.
Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Buku rujukan fizik asas. - M .: Nauka, 1976.
N. V. Koronovsky Medan magnet masa lalu geologi Bumi. Jurnal Pendidikan Soros, N5, 1996, hlm. 56-63

Pautan

Peta anjakan kutub magnet Bumi untuk tempoh dari 1600 hingga 1995

Maklumat lain yang berkaitan

Pembalikan medan magnet dalam sejarah geologi Bumi
Pengaruh pembalikan medan magnet terhadap iklim dan evolusi kehidupan di Bumi

Yayasan Wikimedia. 2010 .

Lihat apakah "medan magnet Bumi" dalam kamus lain:

Untuk menjauhkan? 3R= (R= jejari Bumi) sepadan lebih kurang dengan medan bola bermagnet seragam dengan kekuatan medan? 55 7 A/m (0.70 Oe) di kutub magnet Bumi dan 33.4 A/m (0.42 Oe) di khatulistiwa magnetik. Pada jarak 3R, medan magnet ... ... Kamus Ensiklopedia Besar

ruang sekeliling dunia, di mana kuasa kemagnetan daratan didedahkan. Medan magnet bumi dicirikan oleh vektor kekuatan, kecenderungan magnet dan deklinasi magnet. Edward. Kamus Penerangan Laut, 2010 ... Kamus Laut

Menurut konsep moden, ia terbentuk kira-kira 4.5 bilion tahun yang lalu, dan sejak saat itu planet kita dikelilingi oleh medan magnet. Segala-galanya di Bumi, termasuk manusia, haiwan dan tumbuhan, dipengaruhi olehnya.

Medan magnet memanjang sehingga ketinggian kira-kira 100,000 km (Rajah 1). Ia memesongkan atau menangkap zarah angin suria yang berbahaya kepada semua organisma hidup. Zarah bercas ini terbentuk tali pinggang sinaran Bumi, dan seluruh kawasan ruang berhampiran Bumi di mana mereka berada dipanggil magnetosfera(Gamb. 2). Di sisi Bumi yang diterangi oleh Matahari, magnetosfera dibatasi oleh permukaan sfera dengan jejari kira-kira 10-15 jejari Bumi, dan di sisi bertentangan ia memanjang seperti ekor komet dengan jarak sehingga beberapa ribu Jejari bumi, membentuk ekor geomagnet. Magnetosfera dipisahkan dari medan antara planet oleh kawasan peralihan.

Kutub magnet bumi

Paksi magnet bumi condong terhadap paksi putaran bumi sebanyak 12°. Ia terletak kira-kira 400 km dari pusat Bumi. Titik di mana paksi ini bersilang dengan permukaan planet ialah kutub magnet. Kutub magnet Bumi tidak bertepatan dengan kutub geografi yang sebenar. Pada masa ini, koordinat kutub magnet adalah seperti berikut: utara - 77 ° N.L. dan 102° W; selatan - (65 ° S dan 139 ° E).

nasi. 1. Struktur medan magnet Bumi

nasi. 2. Struktur magnetosfera

Garis-garis daya yang mengalir dari satu kutub magnet ke kutub yang lain dipanggil meridian magnetik. Sudut terbentuk antara meridian magnet dan geografi, dipanggil deklinasi magnetik. Setiap tempat di Bumi mempunyai sudut deklinasi sendiri. Di rantau Moscow, sudut deklinasi ialah 7° ke timur, dan di Yakutsk, kira-kira 17° ke barat. Ini bermakna hujung utara kompas di Moscow menyimpang dengan T ke kanan meridian geografi yang melalui Moscow, dan di Yakutsk - sebanyak 17 ° ke kiri meridian yang sepadan.

Jarum magnet yang digantung secara bebas terletak secara mendatar hanya pada garis khatulistiwa magnetik, yang tidak bertepatan dengan garis geografi. Jika anda bergerak ke utara khatulistiwa magnetik, maka hujung utara anak panah akan turun secara beransur-ansur. Sudut yang dibentuk oleh jarum magnet dan satah mendatar, dipanggil kecenderungan magnet. Di kutub magnet Utara dan Selatan, kecenderungan magnet adalah paling besar. Ia bersamaan dengan 90°. Di Kutub Magnet Utara, jarum magnet yang digantung bebas akan dipasang secara menegak dengan hujung utara ke bawah, dan di Kutub Magnet Selatan, hujung selatannya akan turun. Oleh itu, jarum magnet menunjukkan arah garis medan magnet di atas permukaan bumi.

Lama kelamaan, kedudukan kutub magnet berbanding dengan permukaan bumi berubah.

Kutub magnet itu ditemui oleh penjelajah James C. Ross pada tahun 1831, ratusan kilometer dari lokasinya sekarang. Secara purata, dia bergerak 15 km setahun. AT tahun lepas kelajuan pergerakan kutub magnet telah meningkat secara mendadak. Sebagai contoh, Kutub Magnetik Utara kini bergerak pada kelajuan kira-kira 40 km setahun.

Pembalikan kutub magnet Bumi dipanggil penyongsangan medan magnet.

Sepanjang sejarah geologi planet kita, medan magnet bumi telah mengubah polaritinya lebih daripada 100 kali.

Medan magnet dicirikan oleh keamatan. Di beberapa tempat di Bumi, garisan medan magnet menyimpang dari medan biasa, membentuk anomali. Sebagai contoh, di rantau Kursk Magnetic Anomaly (KMA), kekuatan medan adalah empat kali lebih tinggi daripada biasa.

Terdapat perubahan diurnal dalam medan magnet Bumi. Sebab perubahan dalam medan magnet Bumi ini adalah arus elektrik yang mengalir di atmosfera untuk altitud yang tinggi. Mereka dipanggil sinaran suria. Di bawah tindakan angin suria, medan magnet Bumi diputarbelitkan dan memperoleh "ekor" dalam arah dari Matahari, yang menjangkau ratusan ribu kilometer. Sebab utama kemunculan angin suria, seperti yang telah kita ketahui, adalah pelepasan bahan yang hebat dari korona Matahari. Apabila bergerak ke arah Bumi, mereka bertukar menjadi awan magnet dan membawa kepada gangguan yang kuat, kadangkala melampau di Bumi. Terutama gangguan kuat medan magnet Bumi - ribut magnet. Sesetengah ribut magnet bermula secara tidak dijangka dan hampir serentak di seluruh Bumi, manakala yang lain berkembang secara beransur-ansur. Mereka boleh bertahan selama berjam-jam atau bahkan berhari-hari. Selalunya, ribut magnet berlaku 1-2 hari selepas suar suria disebabkan oleh laluan Bumi melalui aliran zarah yang dikeluarkan oleh Matahari. Berdasarkan masa tunda, kelajuan aliran korpuskular sedemikian dianggarkan pada beberapa juta km/j.

Semasa ribut magnet yang kuat, operasi biasa telegraf, telefon dan radio terganggu.

Ribut magnet sering diperhatikan pada latitud 66-67° (dalam zon aurora) dan berlaku serentak dengan aurora.

Struktur medan magnet bumi berbeza-beza bergantung pada latitud kawasan tersebut. Kebolehtelapan medan magnet meningkat ke arah kutub. Di atas kawasan kutub, garisan medan magnet adalah lebih kurang berserenjang dengan permukaan bumi dan mempunyai konfigurasi berbentuk corong. Melalui mereka, sebahagian daripada angin suria dari sebelah siang menembusi ke dalam magnetosfera, dan kemudian ke atmosfera atas. Zarah-zarah dari ekor magnetosfera menyerbu ke sini semasa ribut magnet, mencapai sempadan atmosfera atas di latitud tinggi di Utara dan hemisfera selatan. Zarah bercas inilah yang menyebabkan aurora di sini.

Jadi, ribut magnet dan perubahan harian dalam medan magnet dijelaskan, seperti yang telah kita ketahui, oleh sinaran suria. Tetapi apakah sebab utama yang mencipta kemagnetan kekal Bumi? Secara teorinya, adalah mungkin untuk membuktikan bahawa 99% medan magnet Bumi disebabkan oleh sumber yang tersembunyi di dalam planet ini. Medan magnet utama adalah disebabkan oleh sumber yang terletak di kedalaman Bumi. Mereka boleh dibahagikan secara kasar kepada dua kumpulan. Kebanyakannya dikaitkan dengan proses dalam teras bumi, di mana, disebabkan oleh pergerakan berterusan dan tetap bahan konduktif elektrik, sistem dicipta arus elektrik. Yang lain adalah berkaitan dengan fakta bahawa batu kerak bumi, dimagnetkan oleh utama medan elektrik(medan nukleus), mencipta medan magnet mereka sendiri, yang ditambah kepada medan magnet nukleus.

Selain medan magnet di sekeliling Bumi, terdapat medan lain: a) graviti; b) elektrik; c) haba.

Medan graviti Bumi dipanggil medan graviti. Ia diarahkan sepanjang garis paip berserenjang dengan permukaan geoid. Jika Bumi mempunyai ellipsoid revolusi dan jisim diagihkan sama rata di dalamnya, maka ia akan mempunyai medan graviti yang normal. Perbezaan antara keamatan medan graviti sebenar dan teori adalah anomali graviti. Berbeza komposisi bahan, ketumpatan batuan menyebabkan anomali ini. Tetapi sebab lain juga mungkin. Mereka boleh dijelaskan melalui proses berikut - keseimbangan kerak bumi pepejal dan agak ringan pada mantel atas yang lebih berat, di mana tekanan lapisan atasnya disamakan. Arus ini menyebabkan ubah bentuk tektonik, pergerakan plat litosfera dan dengan itu mencipta kelegaan makro Bumi. Graviti mengekalkan atmosfera, hidrosfera, manusia, haiwan di Bumi. Daya graviti mesti diambil kira semasa mengkaji proses dalam sampul geografi. istilah " geotropisme”memanggil pergerakan pertumbuhan organ tumbuhan, yang, di bawah pengaruh daya graviti, sentiasa memberikan arah menegak pertumbuhan akar primer berserenjang dengan permukaan Bumi. Biologi graviti menggunakan tumbuhan sebagai objek eksperimen.

Jika graviti tidak diambil kira, adalah mustahil untuk mengira data awal untuk melancarkan roket dan kapal angkasa, membuat penerokaan gravimetrik mineral bijih dan, akhirnya, ia adalah mustahil perkembangan selanjutnya astronomi, fizik dan sains lain.