XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Что такое магнитное поле земли и для чего оно служит

Магнитное поле Земли— также известное как геомагнитное поле, генерируется внутри нашей планеты и распространяется в космос, создавая область, известную как магнитосфера.

Магнитное поле земли 1

Без магнитного поля жизнь на Земле в том виде, в каком мы ее знаем, была бы невозможна, поскольку оно защищает всех нас от постоянной бомбардировки заряженными частицами, испускаемыми солнцем — солнечным ветром. (Чтобы узнать, что происходит с планетой, когда она теряет свое магнитное поле, вам нужно всего лишь взглянуть на Марс [1].)

Земля имеет два набора полюсов: географический полюс и магнитные полюса. Магнитное поле Земли можно визуализировать, если представить большой стержневой магнит внутри нашей планеты, примерно выровненный с осью Земли. Каждый конец магнита расположен относительно близко (около 10 градусов) к географическим Северному и Южному полюсам. Невидимые линии магнитного поля Земли проходят по замкнутой непрерывной петле и почти вертикальны на каждом магнитном полюсе.

Географические Северный и Южный полюса - это места, где сходятся линии долготы в соответствии с географией ГИС. Географический Северный полюс расположен посреди Северного Ледовитого океана, а Географический Южный полюс находится в Антарктиде.

Магнитные полюса расположены там, где магнитные линии притяжения входят в Землю. Северный магнитный полюс также известен как Северный полюс погружения и в настоящее время находится на острове Элсмир на севере Канады. Когда магнитный компас указывает на север, он выравнивается с магнитным полем Земли и указывает на Северный магнитный полюс, а не на Географический Северный полюс, который на самом деле находится примерно в 310 милях (500 километрах) от нас, согласно географической ГИС [1]!

И чтобы еще больше запутать ситуацию, то, что мы называем Северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом. Источники магнитного поля дипольные, что означает, что у них есть северный и южный полюса. И когда дело доходит до магнитов, противоположные полюса (N и S) притягиваются, в то время как другие полюса (N и N, S и S) отталкиваются. Итак, когда компас указывает на север, он на самом деле притягивается к южному магнитному полюсу, который находится близко к географическому Северному полюсу.

В отличие от географических полюсов, магнитные полюса Земли не являются фиксированными и имеют тенденцию смещаться с течением времени. Британский полярный исследователь Джеймс Кларк Росс впервые определил Северный магнитный полюс на полуострове Бутис на территории канадского Нунавута в 1831 году, согласно сайту антарктических путешествий Antarctic Logistics. С момента своего открытия северный магнитный полюс перемещается примерно на 25 миль (40 километров) в год в северо-западном направлении, согласно Королевским музеям Гринвича. Более того, магнитные полюса Земли также "перевернулись", в результате чего север стал югом, а юг - севером. Эти магнитные перевороты происходят с нерегулярными интервалами каждые 200 000 лет или около того [2].

Магнитное поле Земли генерируется в результате так называемого геодинамического процесса. Согласно National Geographic, чтобы планета могла генерировать свое собственное магнитное поле в процессе геодинамики, она должна обладать следующими характеристиками:

• Планета вращается достаточно быстро

• Внутри земли должна быть текучая среда

• Внутренняя жидкость должна обладать способностью проводить электричество

• Ядро должно иметь внутренний источник энергии, который приводит в движение конвекционные потоки внутри жидкости.

Генерация магнитного поля Земли происходит глубоко внутри Земли, в слое, известном, если быть точным, как внешнее ядро. По данным Геологической службы США, здесь конвективная энергия медленно движущегося расплавленного железа преобразуется в электрическую и магнитную энергию. Затем магнитное поле индуцирует электрические токи, которые, в свою очередь, генерируют свое собственное магнитное поле, которое индуцирует больше электрических токов в контуре положительной обратной связи.

Земля - не единственная планета в Солнечной системе, обладающая магнитным полем. По данным Юнион Юниверсити, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун обладают магнитными полями, намного более сильными, чем у Земли, хотя лежащие в основе механизмы, управляющие этими магнитными полями, еще не полностью поняты.

Не каждой планете повезло иметь защитный магнитный слой. У Марса недостаточно внутреннего тепла и нет жидкости внутри, необходимой для создания магнитного поля. Венера, с другой стороны, имеет жидкое ядро, но вращается недостаточно быстро, чтобы создавать магнитное поле.

Каково состояние магнитного поля на данный момент

Недавно ученые зафиксировали нечто странное, происходящее на крайнем севере. Скорость движения северного магнитного полюса Земли быстро увеличивается. На первый взгляд, это не должно вызывать удивления. В отличие от географического северного полюса, магнитный полюс никогда не был в стабильном положении. Он всегда был в движении. Но настораживает скорость его изменения [7].

В 20 веке средняя скорость составляла около 15 километров в год, что уже было намного быстрее, чем в предыдущие века. В последние несколько лет это ползание превратилось в спринт. В наши дни северный магнитный полюс движется со скоростью в среднем от 50 до 60 километров в год. Это очень тревожно. Может ли это означать, что происходит магнитный переворот [5]?

Сдвиги магнитного поля по оси земли 1

В перевороте магнитных полюсов нет ничего нового. Это происходило постоянно в истории Земли. Северный магнитный полюс перемещается на юг, а тот, который ранее был на юге, перемещался на север. Изучая морское дно, можно понять, когда эти изменения происходили в прошлом. В среднем это каждые 450 тысяч лет [2].

Но дело в том, что последний раз это было 780 тысяч лет назад! Сейчас кажется, что что-то происходит, а мы не знаем что. Некоторые ученые весьма обеспокоены. Если в ближайшем будущем полюса действительно перевернутся, нас ждет ухабистая поездка.

Сотни лет северный магнитный полюс висел в

Сдвиги магнитного поля по оси земли 2

округ острова Мелвилл на арктических островах Канады. Затем, в конце 18 века, он быстро двинулся вдоль северного побережья острова Виктория и на некоторое время припарковался на полуострове Бутия. Там он и остался. Однако в начале 20 века произошло кое-что интересное. Он изменил направление. Магнитный полюс начал быстро двигаться по прямой на север [3].

На данный момент, похоже, он движется в сторону самой большой страны мира. Ученые предсказывают, что в ближайшее время он будет в Сибири. Причина, по которой это происходит, заключается в том, что под мантией есть два участка, которые притягивают полюс. Судя по всему, сибирский участок выигрывает в перетягивании каната. У нас до сих пор нет окончательного объяснения того, что заставляет магнитное поле меняться. Однако ученые считают, что это явление может быть связано с динамикой земное ядро: в частности, самый внешний, который находится в расплавленном состоянии. Это движущееся ядро ​​порождает нечто, называемое геодинамо, явление, которое генерирует наше магнитное поле. Со временем геодинамо претерпевает изменения. Изменения, которые приводят к ослаблению магнитного поля и его хаотическому движению, пока оно не достигнет полной инверсии, когда северный и южный магнитные полюса поменяются местами.

Прогнозы учёных на состояние магнитного поля в будущем

Почему ученые думают, что мы вот-вот увидим инверсию магнитного поля? Есть две основные подсказки, которые привели их к такому выводу

Во-первых, аномалия, о которой мы говорили вам некоторое время назад. По его словам, это зона слабого и расширяющегося магнитного поля. Южно-атлантическая аномалия которая покрывает около 20% земной поверхности. Это явление обычно является предупреждающим признаком надвигающегося опрокидывания [4].

Во-вторых, последний разворот датируется 780.000 лет назад, период, более чем вдвое превышающий среднее значение между двумя событиями. Другими словами, мы бы даже «опоздали» на ожидаемое время возникновения этого явления.

Анализы ученых предполагают, что перед реверсированием магнитного поля также может быть создано больше магнитных полюсов, и этот аспект вызывает большую озабоченность. Почему? Эффекты могут ослабить наш естественный щит: своего рода «криптонит» для нашего супергероя, магнитное поле, из-за которого он потеряет до 90% своей способности защищать нас [3].

Последствия? Сильное усиление воздействия солнечных ветров с последующим увеличением случаев рака, технологических сбоев (многие наши спутники и телескопы могут получить непоправимый ущерб) и областей Земли, которые станут непригодными для проживания.

то расстраивает, когда мы точно не знаем, когда это произойдет, но это явление каким-то образом нависает над нами: ученые хорошо готовятся к этому, изучая явление и пытаясь предсказать его последствия.

У нас есть лишь смутное представление о влиянии чего-то подобного. Оно приходит к нам из изучения «эпизода» более 40.000 лет назад под названием Экскурсия Лашам. Относительно быстрое (250 лет) обращение вспять с катастрофическими последствиями. Будем надеяться, что ничего подобного не произойдет [5].

Список литературы

1. https://www.space.com/7-jupiter-largest-planet-solar-system.html

2. https://www.usgs.gov/faqs/how-does-earths-core-generate-a-magnetic-field

3. https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/FutureEO/Swarm/Magnetic_north_and_the_elongating_blob

4. https://education.nationalgeographic.org/resource/core/

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Заглавная_страница

6. https://cyberleninka.ru/article/n/magnitnoe-pole-zemli-i-organizm-cheloveka

7. https://www.kp.ru/daily/27597/4868957/

Код для цитирования: Скопировать