Od davnina je magnetizam budio ljudsku znatiželju.. Kompasi, magneti i fenomeni poput sjevernog svjetla predmet su proučavanja stoljećima. Ali iza svih ovih elemenata postoji nevidljiva i moćna sila koja okružuje naš planet: Zemljino magnetsko polje.
Ovo magnetsko polje nije ključno samo za navigaciju ili za objašnjenje određenih prirodnih pojava, ali igra ključnu ulogu u zaštiti života na Zemlji. U ovom ćemo članku detaljno istražiti što je to, kako nastaje, koje su njegove komponente, kako se mjeri i zašto je toliko bitan za naš planet i one koji ga nastanjuju.
Što je magnetsko polje Zemlje?
El Zemljino magnetsko polje, također poznat kao geomagnetsko polje, je područje oko planeta gdje djeluju magnetske sile generirane iznutra. Ovo polje je slično onom koje proizvode magneti, budući da ima dva pola: sjevernog magnetskog pola y magnetski južni pol. Međutim, ti se magnetski polovi ne poklapaju točno s geografskim polovima i, zapravo, polako mijenjaju položaj tijekom vremena.
Zamislite ogromnu magnetiziranu kuglu koja se vrti u svemiru.. To je, u širem smislu, Zemljino prirodno magnetsko polje. Najčešća analogija je ona s ogromnim magnetom u središtu planeta, čiji se utjecaj proteže tisućama kilometara u svemir.
Odakle dolazi ovo magnetsko polje?
Najprihvaćenije objašnjenje nastanka Zemljinog magnetskog polja je tzv Teorija dinama. Ova teorija tvrdi da, u Zemljina vanjska jezgra —sloj sastavljen uglavnom od željeza i nikla u tekućem stanju, smješten između 2900 i 5100 kilometara dubine—, nastaju konvekcijska kretanja zbog unutarnje topline koja se diže iz čvrste jezgre.
Ovi pokreti, u kombinaciji s rotacija planeta, uzrokuju stvaranje električne struje. I događa se da Električna struja koja se kreće stvara magnetsko polje. Dakle, ciklus se pojačava, stvarajući magnetsko polje koje okružuje Zemlju. Da biste saznali više o tome kako se ovo polje formira, možete posjetiti članak o generacija sjevernog svjetla.
Ova pojava je kontinuirana i dinamična. Iako intenzitet i smjer polja ostaju relativno stabilni, postoje kratkoročne i dugoročne varijacije.
Komponente Zemljinog magnetskog polja
Zemljino magnetsko polje opisuje se vektor, budući da ima smjer i značenje. To znači da ima nekoliko mjerljivih karakteristika:
- Ukupna sila ili ukupni intenzitet (F): je veličina magnetskog polja u danoj točki.
- Kartezijeve komponente (X, Y, Z): predstavljaju intenzitet u smjeru sjever-jug, istok-zapad i okomitom smjeru.
- Horizontalna komponenta (H): proizlazi iz X i Y komponenti.
- Magnetska deklinacija (D): je kut između geografskog sjevera i magnetskog sjevera.
- Nagib (I): kut između magnetskog polja i Zemljine površine; Na polovima je okomit, a na ekvatoru vodoravan.
Mjerna jedinica za jakost magnetskog polja je Tesla (T), iako je ova jedinica vrlo velika za ova mjerenja, pa je nanotesla (nT). Na ekvatoru polje doseže pribl 30.000 XNUMX nT, dok na polovima može dosegnuti 60.000 XNUMX nT. Da biste razumjeli kako ove varijacije utječu na Zemlju, možete se konzultirati posljedice preokreta magnetskog polja Sunca.
Što je magnetosfera?
Prostirući se daleko izvan Zemljine površine, magnetsko polje stvara područje poznato kao magnetosfera. Ovo područje funkcionira kao zaštitni zid protiv sunčevog i kozmičkog zračenja. Točnije, djeluje protiv nabijenih čestica koje dolaze iz solarni vjetar, sprječavajući ih da izravno utječu na Zemljinu atmosferu.
Magnetosfera ima asimetričan oblik, više je stisnuta na strani Zemlje koja je okrenuta prema Suncu, a mnogo više proširena u suprotnom smjeru. Kada sunčeve čestice djeluju u interakciji s magnetskim poljem, mogu uzrokovati spektakularne pojave kao što su Polarna svjetlost i južna svjetlost. Da biste saznali više o tome kako te aurore nastaju, preporučujemo da posjetite članak o nastanku sjevernog svjetla.
Polarna svjetlost: Magnetski spektakularan
Poznati aurorama promatrana u polarnim regijama, izravna su posljedica međudjelovanja između solarni vjetar i magnetsko polje Zemlje. Kada te visokoenergetske čestice dođu do magnetosfere, nose se duž linija magnetskog polja prema polovima. Tamo se sudaraju s atomima u atmosferi, generirajući svjetla različitih boja na nebu.
Ova svjetla variraju u nijansama zelene, crvene, ljubičaste ili plave i mogu se najbolje promatrati na mjestima poput Norveške, Kanade ili južne Argentine i Čilea. Također, ako vas zanima više o nedavnoj emisiji, možete provjeriti Spektakularna oluja sjevernog svjetla u Kanadi.
Povijest proučavanja zemaljskog magnetizma
Magnetizam je predmet proučavanja stoljećima. Kinezi su već poznavali magnetska svojstva magnetita davno prije naše ere. U srednjem vijeku razvijeni su prvi kompasi koji su bili ključni za poboljšanje pomorske navigacije.
Godine 1600. engleski znanstvenik William Gilbert Objavio je "De Magnete", gdje je rekao da se Zemlja ponaša kao ogroman magnet. Ovo djelo označilo je rođenje znanosti o magnetizmu kao takvoj.
Kasnije, 1838. njemački matematičar Carl Friedrich Gauss Razvio je detaljnu teoriju o Zemljinom magnetskom polju, pokazujući da njegovo podrijetlo leži unutar planeta. Za više informacija o tome kako se proučavanje magnetizma promijenilo, možete pročitati o Zemljino magnetsko polje.
Varijacije magnetskog polja
Zemljino magnetsko polje nije statičan. Postoje varijacije obje dnevno (izravnim utjecajem Sunca), kao a dugoročno, poznat kao svjetovne varijacije, koji uključuju pomake polova i promjene u intenzitetu.
Ali jedna od najintrigantnijih osobitosti je da, s vremena na vrijeme, magnetsko polje u potpunosti ulaže. Odnosno, magnetski sjeverni pol postaje južni pol i obrnuto. Jesu li geomagnetski preokreti zabilježeni su u stijenama, posebno u mineralima kao što je magnetit. Najnovija poznata investicija je tzv Brunhes-Matuyama događaj, koji se dogodio prije oko 780.000 godina. Da biste saznali više o ovom fenomenu, možete posjetiti pojedinosti o promjenama magnetskih polova.
Kako se mjeri Zemljino magnetsko polje?
Danas se Zemljino magnetsko polje može mjeriti pomoću raznih tehnologija. Glavne metode su:
- Protonski magnetometri: Mjere intenzitet polja kroz ponašanje protona unutar određenog materijala.
- Magnetometri za nuklearnu magnetsku rezonanciju (NMR).: Nude vrlo precizna očitanja temeljena na rezonanciji atomskih jezgri.
- Umjetni sateliti: poput onih iz Europska svemirska agencija (ESA), koji vrše globalna promatranja iz svemira.
- Geofizičke zvjezdarnice: raspodijeljen na raznim mjestima diljem planeta radi kontinuiranog mjerenja i otkrivanja anomalija.
Mjerenja jakosti polja ključna su za razumijevanje njegovog ponašanja i kako može utjecati na Zemlju. Na ovaj način možete istražiti kako Sunce utječe na Zemljino magnetsko polje, o čemu više možete pročitati na članak o utjecaju Sunca na magnetsko polje.
Zašto je Zemljino magnetsko polje tako važno?
Zemljino magnetsko polje nije samo znanstvena zanimljivost. Njegovo postojanje omogućuje razvoj života, kakvog poznajemo, na planetu. Kako mu to uspijeva?
- Zaštita od sunčevog zračenja: sprječava erodiranje atmosfere sunčevim vjetrom, čuvajući uvjete koji omogućuju razvoj života.
- navigacija: Stoljećima se koristio za orijentaciju brodova i zrakoplova, a čak i danas ima sporednu ulogu u modernim navigacijskim sustavima.
- Pomozite migratornim vrstamaMnoge životinje, poput ptica, kornjača i kitova, koriste magnetsko polje da se orijentiraju tijekom svojih putovanja.
- Geološka istraživanjaProučavanjem paleomagnetizma možemo razumjeti kako se polje mijenjalo tijekom milijuna godina, što zauzvrat daje naznake o ponašanju Zemljine jezgre i unutarnjoj dinamici planeta.
Odnos između magnetskog polja i života na Zemlji je fascinantan. Zapravo, određene su vrste razvile sposobnost da magnetorecepcija, odnosno sposobnost detektiranja Zemljinog magnetskog polja radi orijentacije. Razne vrste, kao npr ptice selice, kitovi i kornjače, koriste ga za putovanje na velike udaljenosti i lociranje mjesta za gniježđenje ili hranjenje. Da biste saznali više o ovom fenomenu, možete pročitati o Zanimljive činjenice o sjevernom svjetlu.
Zahvaljujući Zemljinom magnetskom polju, Zemlja je zaštićena od sunčevog zračenja koje bi moglo uništiti život kakav poznajemo.. Njegovo podrijetlo u dubinama planeta, njegov utjecaj na navigaciju, njegov odnos s prirodnim fenomenima poput polarne svjetlosti i njegov učinak na navigaciju životinja samo su neki od razloga zašto je fascinantan i bitan predmet proučavanja.
