Geomagnetisk felt: funktioner, struktur, karakteristika og forskningens historie

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-12 05:25

Det geomagnetiske felt (GP) genereres af kilder placeret inde i Jorden, såvel som i magnetosfæren og ionosfæren. Det beskytter planeten og livet på den mod de skadelige virkninger af kosmisk stråling. Hans tilstedeværelse blev observeret af alle, der holdt kompasset og så, hvordan den ene ende af pilen peger mod syd, og den anden mod nord. Takket være magnetosfæren blev der gjort store opdagelser i fysikken, og indtil videre er dens tilstedeværelse brugt til marine-, undervands-, luftfarts- og rumnavigation.

Generelle karakteristika

Vores planet er en enorm magnet. Dens nordpol er placeret i den "øvre" del af Jorden, ikke langt fra den geografiske pol, og dens sydpol er nær den tilsvarende geografiske pol. Fra disse punkter strækker de magnetiske kraftlinjer, der udgør selve magnetosfæren sig mange tusinde kilometer ud i rummet.

Magnetiske og geografiske poler er temmelig langt fra hinanden. Hvis man trækker en klar linje mellem de magnetiske poler, kan man ende med en magnetisk akse med en hældningsvinkel på 11,3° i forhold til rotationsaksen. Denne værdi er ikke konstant, og alt sammen fordi de magnetiske poler bevæger sig i forhold til planetens overflade og ændrer deres placering årligt.

Det geomagnetiske felts natur

Det magnetiske skjold genereres af elektriske strømme (bevægelige ladninger), der er født i den ydre flydende kerne, der er placeret inde i Jorden i en meget anstændig dybde. Det er et flydende metal, og det bevæger sig. Denne proces kaldes konvektion. Det bevægelige stof i kernen danner strømme og som følge heraf magnetiske felter.

Magnetisk skjold beskytter pålideligt Jorden mod kosmisk stråling. Dens hovedkilde er solvinden - bevægelsen af ioniserede partikler, der strømmer fra solkoronaen. Magnetosfæren afbøjer denne kontinuerlige strøm og omdirigerer den rundt om Jorden, så hård stråling ikke har en skadelig effekt på alt liv på den blå planet.

Hvis Jorden ikke havde et geomagnetisk felt, ville solvinden fratage den atmosfæren. Ifølge en hypotese er det præcis, hvad der skete på Mars. Solvinden er langt fra den eneste trussel, da Solen også frigiver store mængder stof og energi i form af koronale udstødninger, ledsaget af en kraftig strøm af radioaktive partikler. Men selv i disse tilfælde beskytter Jordens magnetfelt den ved at aflede disse strømme fraplaneter.

Det magnetiske skjold vender sine poler cirka hvert 250.000 år. Den nordlige magnetiske pol indtager stedet for nord, og omvendt. Forskere har ingen klar forklaring på, hvorfor dette sker.

Forskningshistorik

Folks bekendtskab med jordmagnetismens fantastiske egenskaber skete ved civilisationens begyndelse. Allerede i antikken var magnetisk jernmalm, magnetit, kendt af menneskeheden. Men hvem og hvornår afslørede, at naturlige magneter er lige orienteret i rummet i forhold til planetens geografiske poler, er ukendt. Ifølge en version var kineserne allerede bekendt med dette fænomen i 1100, men de begyndte at bruge det i praksis kun to århundreder senere. I Vesteuropa begyndte det magnetiske kompas at blive brugt til navigation i 1187.

Struktur og karakteristika

Jordens magnetfelt kan opdeles i:

• det magnetiske hovedfelt (95%), hvis kilder er placeret i planetens ydre, ledende kerne;
• unorm alt magnetfelt (4%) skabt af sten i det øverste lag af Jorden med god magnetisk modtagelighed (en af de mest kraftfulde er Kursk magnetiske anomali);
• eksternt magnetfelt (også kaldet variabelt, 1%) forbundet med sol-terrestriske interaktioner.

Regulære geomagnetiske variationer

Ændringer i det geomagnetiske felt over tid under påvirkning af både interne og eksterne (i forhold til planetens overflade) kilder kaldes magnetiske variationer. De erer karakteriseret ved HP-komponenternes afvigelse fra gennemsnitsværdien på observationsstedet. Magnetiske variationer har en kontinuerlig omstrukturering i tid, og sådanne ændringer er ofte periodiske.

Regulære variationer, der gentages dagligt, er ændringer i magnetfeltet, der er forbundet med sol- og måne-daglige ændringer i MS-intensiteten. Variationerne topper i løbet af dagen og ved måneopposition.

Uregelmæssige geomagnetiske variationer

Disse ændringer opstår som et resultat af solvindens indflydelse på Jordens magnetosfære, ændringer i selve magnetosfæren og dens interaktion med den ioniserede øvre atmosfære.

• Tyvogtyve dages variationer eksisterer som et mønster for genvækst af magnetiske forstyrrelser hver 27. dag, svarende til rotationsperioden for det primære himmellegeme i forhold til den jordiske observatør. Denne tendens skyldes eksistensen af langlivede aktive områder på vores hjemstjerne, observeret under flere af dens omdrejninger. Det manifesterer sig i form af en 27-dages gentagelse af geomagnetiske forstyrrelser og magnetiske storme.
• Elleveårige variationer er forbundet med periodiciteten af Solens pletdannende aktivitet. Det viste sig, at i årene med den største ophobning af mørke områder på solskiven, når den magnetiske aktivitet også sit maksimum, men væksten i geomagnetisk aktivitet h alter i gennemsnit et år efter væksten i solaktiviteten.
• Sæsonvariationer har to højder og to lavpunkter svarende tiljævndøgn og solhvervstid.
• Sekulære, i modsætning til ovenstående, - af ekstern oprindelse, dannes som et resultat af bevægelse af stof og bølgeprocesser i planetens flydende elektrisk ledende kerne og er hovedkilden til information om det elektriske ledningsevne af den nedre kappe og kerne, om de fysiske processer, der fører til konvektion af stof, samt mekanismen for generering af Jordens geomagnetiske felt. Dette er de langsomste variationer - med perioder fra flere år til et år.

Det magnetiske felts indflydelse på den levende verden

På trods af at det magnetiske skjold ikke kan ses, føler planetens indbyggere det perfekt. For eksempel bygger trækfugle deres rute og fokuserer på den. Forskere fremsatte flere hypoteser om dette fænomen. En af dem antyder, at fugle opfatter det visuelt. I øjnene af trækfugle er der specielle proteiner (kryptokromer), der er i stand til at ændre deres position under påvirkning af det geomagnetiske felt. Forfatterne af denne hypotese er sikre på, at kryptokromer kan fungere som et kompas. Ikke kun fugle, men også havskildpadder bruger den magnetiske skærm som GPS-navigator.

En magnetisk skærms indvirkning på en person

Effekten af det geomagnetiske felt på en person er fundament alt forskellig fra enhver anden, hvad enten det er stråling eller en farlig strøm, da det påvirker menneskekroppen fuldstændigt.

Forskere mener, at det geomagnetiske felt fungerer i et ultralavt frekvensområde, hvilket resulterer i, at det opfylder de vigtigstefysiologiske rytmer: respiratoriske, hjerte- og cerebrale. En person mærker måske ikke noget, men kroppen reagerer stadig på det med funktionelle ændringer i nervesystemet, kardiovaskulære systemer og hjerneaktivitet. Psykiatere har sporet forholdet mellem udbrud af geomagnetisk feltintensitet og forværring af psykiske sygdomme i mange år, hvilket ofte fører til selvmord.

"Indeksering" geomagnetisk aktivitet

Magnetiske feltforstyrrelser forbundet med ændringer i det magnetosfæriske-ionosfæriske strømsystem kaldes geomagnetisk aktivitet (GA). For at bestemme dets niveau bruges to indekser - A og K. Sidstnævnte viser værdien af GA. Den beregnes ud fra magnetiske skjoldmålinger taget hver dag med tre timers intervaller, startende kl. 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). De højeste værdier af den magnetiske forstyrrelse sammenlignes med værdierne af det geomagnetiske felt på en stille dag for en bestemt videnskabelig institution, mens de maksimale værdier for de observerede afvigelser tages i betragtning.

Baseret på de opnåede data beregnes K-indekset. På grund af det faktum, at det er en kvasi-logaritmisk værdi (det vil sige, at den stiger med én med en stigning i forstyrrelse med ca. 2 gange), kan den ikke gennemsnittet for at opnå et langsigtet historisk billede af tilstanden af planetens geomagnetiske felter. For at gøre dette er der et indeks A, som er et dagligt gennemsnit. Det bestemmes ganske enkelt - hver dimension af indekset K konverteres tiltilsvarende indeks. K-værdierne opnået i løbet af dagen er gennemsnittet, takket være hvilket det er muligt at opnå A-indekset, hvis værdi på almindelige dage ikke overstiger tærsklen på 100, og under de mest alvorlige magnetiske storme kan den overstige 200.

Da forstyrrelserne af det geomagnetiske felt i forskellige dele af planeten manifesteres forskelligt, kan værdierne af A-indekset fra forskellige videnskabelige kilder variere markant. For at undgå et sådant opløb reduceres indeksene A, som observatorierne opnår, til gennemsnittet, og det globale indeks A_p vises. Det samme gælder for indekset K_p, som er en brøkværdi i området 0-9. Dens værdi fra 0 til 1 indikerer, at det geomagnetiske felt er norm alt, hvilket betyder, at optimale betingelser for at passere i kortbølgebåndene bevares. Selvfølgelig underlagt en ret intens strøm af solstråling. Et geomagnetisk felt på 2 punkter er karakteriseret som en moderat magnetisk forstyrrelse, som lidt komplicerer passagen af decimeterbølger. Værdier fra 5 til 7 indikerer tilstedeværelsen af geomagnetiske storme, der skaber alvorlig interferens med den nævnte rækkevidde, og med en kraftig storm (8-9 point) umuliggør passage af korte bølger.

Geomagnetisk feltaktivitet i point

Ar	Kr	Description
0	0	Rolig
2	1
3
4
7	2	Svagt indigneret
15	3
27	4	Indigneret
48	5	Magnetisk storm
80	6
132	7	Stor magnetisk storm
208	8
400	9

Magnetiske stormes indvirkning på menneskers sundhed

50-70 % af verdens befolkning er påvirket af magnetiske storme. Samtidig noteres starten af en stressreaktion hos nogle mennesker 1-2 dage før en magnetisk forstyrrelse, når der observeres soludbrud. For andre, på selve toppen eller nogen tid efter overdreven geomagnetisk aktivitet.

Metodisk afhængige mennesker, såvel som dem, der lider af kroniske sygdomme, har brug for at spore information om det geomagnetiske felt i en uge for at udelukke fysisk og følelsesmæssig stress samt enhver handling og begivenhed, der kan føre til at stresse, hvis magnetiske storme nærmer sig.

Magnetisk feltmangelsyndrom

Svagningen af det geomagnetiske felt i lokalerne (hypogeomagnetisk felt) opstår på grund af designfunktionerne i forskellige bygninger, vægmaterialer samt magnetiserede strukturer. Når du er i et rum med en svækket praktiserende læge, forstyrres blodcirkulationen, tilførslen af ilt og næringsstoffer til væv og organer. Svækkelsen af det magnetiske skjold påvirker også nerve-, kardiovaskulære, endokrine, respiratoriske, skelet- og muskelsystemer.

den japanske læge Nakagawa "kaldte"dette fænomen kaldes "human magnetic field deficiency syndrome". I sin betydning kan dette koncept godt konkurrere med mangel på vitaminer og mineraler.

De vigtigste symptomer, der indikerer tilstedeværelsen af dette syndrom, er:

• træthed;
• fald i ydeevne;
• søvnløshed;
• hovedpine og ledsmerter;
• hypo- og hypertension;
• fejl i fordøjelsessystemet;
• lidelser i det kardiovaskulære system.