Geomagnetno polje: karakteristike, struktura, karakteristike i istorija istraživanja

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-02-12 04:40

Geomagnetno polje (GP) stvaraju izvori koji se nalaze unutar Zemlje, kao i u magnetosferi i jonosferi. Štiti planetu i život na njoj od štetnog djelovanja kosmičkog zračenja. Njegovo prisustvo su posmatrali svi koji su držali kompas i videli kako jedan kraj strelice pokazuje na jug, a drugi na sever. Zahvaljujući magnetosferi, došlo je do velikih otkrića u fizici, a do sada se njeno prisustvo koristi za pomorsku, podvodnu, avijacijsku i svemirsku navigaciju.

Opšte karakteristike

Naša planeta je ogroman magnet. Njegov sjeverni pol nalazi se u "gornjem" dijelu Zemlje, nedaleko od geografskog pola, a njegov južni pol je blizu odgovarajućeg geografskog pola. Od ovih tačaka, magnetne linije sile koje čine pravu magnetosferu protežu se hiljadama kilometara u svemir.

Magnetski i geografski polovi su prilično udaljeni. Ako povučete jasnu liniju između magnetnih polova, možete završiti s magnetskom osom s uglom nagiba od 11,3 ° prema osi rotacije. Ova vrijednost nije konstantna, a sve zato što se magnetni polovi pomiču u odnosu na površinu planete, mijenjajući svoju lokaciju godišnje.

Priroda geomagnetnog polja

Magnetni štit generišu električne struje (pokretna naelektrisanja) koje se rađaju u spoljašnjem tečnom jezgru, koje se nalazi unutar Zemlje na veoma pristojnoj dubini. To je tečni metal i kreće se. Ovaj proces se naziva konvekcija. Pokretna supstanca jezgra formira struje i, kao rezultat, magnetna polja.

Magnetni štit pouzdano štiti Zemlju od kosmičkog zračenja. Njegov glavni izvor je solarni vjetar - kretanje joniziranih čestica koje teku iz solarne korone. Magnetosfera skreće ovaj kontinuirani tok, preusmjeravajući ga oko Zemlje, tako da jako zračenje nema štetan uticaj na sav život na plavoj planeti.

Da Zemlja nema geomagnetno polje, solarni vetar bi je lišio atmosfere. Prema jednoj hipotezi, upravo se to dogodilo na Marsu. Sunčev vjetar je daleko od jedine prijetnje, jer Sunce također oslobađa velike količine materije i energije u obliku koronalnih izbacivanja, praćenih snažnim mlazom radioaktivnih čestica. Međutim, čak i u tim slučajevima, Zemljino magnetsko polje štiti ga odbijanjem ovih strujaplanete.

Magnetni štit okreće svoje polove otprilike svakih 250.000 godina. Sjeverni magnetni pol zauzima mjesto sjevernog, i obrnuto. Naučnici nemaju jasno objašnjenje zašto se to dešava.

istorija istraživanja

Upoznavanje ljudi sa zadivljujućim svojstvima zemaljskog magnetizma dogodilo se u zoru civilizacije. Već u antici čovječanstvu je bila poznata magnetna željezna ruda, magnetit. Međutim, ko je i kada otkrio da su prirodni magneti podjednako orijentisani u svemiru u odnosu na geografske polove planete, nije poznato. Prema jednoj verziji, Kinezi su već 1100. godine bili upoznati sa ovim fenomenom, ali su ga u praksi počeli koristiti tek dva stoljeća kasnije. U zapadnoj Evropi, magnetni kompas je počeo da se koristi u navigaciji 1187.

Struktura i karakteristike

Magnetno polje Zemlje se može podijeliti na:

• glavno magnetno polje (95%), čiji se izvori nalaze u spoljašnjem, provodljivom jezgru planete;
• anomalno magnetno polje (4%) stvoreno od stijena u gornjem sloju Zemlje sa dobrom magnetskom osjetljivošću (jedna od najmoćnijih je Kurska magnetna anomalija);
• spoljno magnetno polje (takođe zvano promenljivo, 1%) povezano sa solarno-zemaljskim interakcijama.

Redovne geomagnetske varijacije

Promjene geomagnetnog polja tokom vremena pod utjecajem i unutrašnjih i vanjskih (u odnosu na površinu planete) izvora nazivaju se magnetske varijacije. Oni sukarakteriziraju odstupanje HP komponenti od prosječne vrijednosti na mjestu posmatranja. Magnetske varijacije imaju kontinuirano restrukturiranje u vremenu, a često su takve promjene periodične.

Redovne varijacije koje se svakodnevno ponavljaju su promjene u magnetskom polju povezane sa solarnim i lunarno-dnevnim promjenama MS intenziteta. Varijacije dostižu vrhunac tokom dana i na lunarnoj opoziciji.

Nepravilne geomagnetske varijacije

Ove promene nastaju kao rezultat uticaja Sunčevog vetra na Zemljinu magnetosferu, promena unutar same magnetosfere i njene interakcije sa jonizovanom gornjom atmosferom.

• Dvadesetsedmodnevne varijacije postoje kao obrazac ponovnog rasta magnetnog poremećaja svakih 27 dana, što odgovara periodu rotacije glavnog nebeskog tijela u odnosu na zemaljskog posmatrača. Ovaj trend je posljedica postojanja dugovječnih aktivnih regija na našoj matičnoj zvijezdi, uočenih tokom nekoliko njenih revolucija. Manifestuje se u obliku ponavljanja geomagnetskih poremećaja i magnetnih oluja u trajanju od 27 dana.
• Jedanaestogodišnje varijacije su povezane sa periodičnosti Sunčeve aktivnosti stvaranja mrlja. Utvrđeno je da u godinama najveće akumulacije tamnih područja na solarnom disku, magnetna aktivnost također dostiže svoj maksimum, međutim rast geomagnetne aktivnosti zaostaje za rastom solarne aktivnosti u prosjeku za godinu dana.
• Sezonske varijacije imaju dva maksimuma i dva minimuma koji odgovarajuekvinocija i solsticija.
• Sekularne, za razliku od navedenih, - spoljašnjeg porekla, nastaju kao rezultat kretanja materije i talasnih procesa u tečnom elektroprovodljivom jezgru planete i glavni su izvor informacija o električnim provodljivosti donjeg plašta i jezgra, o fizičkim procesima koji dovode do konvekcije materije, kao io mehanizmu stvaranja Zemljinog geomagnetnog polja. Ovo su najsporije varijacije - sa periodima u rasponu od nekoliko godina do godinu dana.

Uticaj magnetnog polja na živi svijet

Uprkos činjenici da se magnetni štit ne može vidjeti, stanovnici planete ga savršeno osjećaju. Na primjer, ptice selice grade svoju rutu, fokusirajući se na nju. Naučnici su iznijeli nekoliko hipoteza u vezi s ovim fenomenom. Jedan od njih sugerira da ga ptice percipiraju vizualno. U očima ptica selica postoje posebni proteini (kriptohromi) koji su u stanju da menjaju svoj položaj pod uticajem geomagnetskog polja. Autori ove hipoteze sigurni su da kriptohromi mogu delovati kao kompas. Međutim, ne samo ptice, već i morske kornjače koriste magnetni ekran kao GPS navigator.

Uticaj magnetnog ekrana na osobu

Uticaj geomagnetnog polja na osobu je fundamentalno drugačiji od bilo kojeg drugog, bilo da se radi o zračenju ili opasnoj struji, jer u potpunosti utiče na ljudski organizam.

Naučnici vjeruju da geomagnetno polje djeluje u ultra-niskom frekventnom opsegu, zbog čega ispunjava glavnefiziološki ritmovi: respiratorni, srčani i cerebralni. Čovjek možda ništa ne osjeća, ali tijelo i dalje na to reagira funkcionalnim promjenama u nervnom, kardiovaskularnom sistemu i moždanoj aktivnosti. Psihijatri već dugi niz godina prate vezu između eksplozija intenziteta geomagnetnog polja i pogoršanja mentalnih bolesti, što često dovodi do samoubistva.

"Indeksiranje" geomagnetne aktivnosti

Poremećaji magnetnog polja povezani sa promjenama u sistemu struje magnetosfere-jonosfere nazivaju se geomagnetska aktivnost (GA). Za određivanje njegovog nivoa koriste se dva indeksa - A i K. Potonji pokazuje vrijednost GA. Izračunava se na osnovu mjerenja magnetnog štita obavljenih svaki dan u intervalima od tri sata, počevši od 00:00 UTC (Univerzalno koordinisano vrijeme). Najveće vrijednosti magnetnog poremećaja upoređuju se sa vrijednostima geomagnetnog polja mirnog dana za određenu naučnu instituciju, pri čemu se u obzir uzimaju maksimalne vrijednosti uočenih odstupanja.

Na osnovu dobijenih podataka izračunava se indeks K. Zbog činjenice da je to kvazilogaritamska vrijednost (tj. povećava se za jedan uz povećanje smetnje za oko 2 puta), ne može se biti usrednjeni kako bi se dobila dugoročna istorijska slika stanja geomagnetnih polja planete. Da biste to učinili, postoji indeks A, koji je dnevni prosjek. Određuje se prilično jednostavno - svaka dimenzija indeksa K se pretvara uekvivalentni indeks. Vrijednosti K dobijene tokom dana su u prosjeku, zahvaljujući čemu je moguće dobiti A indeks, čija vrijednost u običnim danima ne prelazi prag od 100, a tokom najozbiljnijih magnetnih oluja može premašiti 200.

Budući da se poremećaji geomagnetnog polja u različitim dijelovima planete manifestuju različito, vrijednosti A indeksa iz različitih naučnih izvora mogu se značajno razlikovati. Da bi se izbjegao takav zalet, indeksi A dobijeni od strane opservatorija svode se na prosjek i pojavljuje se globalni indeks A_p. Isto vrijedi i za indeks K_p, koji je razlomak vrijednosti u rasponu od 0-9. Njegova vrijednost od 0 do 1 ukazuje da je geomagnetno polje normalno, što znači da su očuvani optimalni uslovi za prolazak u kratkotalasnim pojasevima. Naravno, podložan prilično intenzivnom toku sunčevog zračenja. Geomagnetno polje od 2 tačke karakteriše se kao umereni magnetni poremećaj, koji malo otežava prolazak decimetarskih talasa. Vrijednosti od 5 do 7 ukazuju na prisustvo geomagnetnih oluja koje stvaraju ozbiljne smetnje u navedenom dometu, a uz jaku oluju (8-9 bodova) onemogućavaju prolaz kratkih talasa.

Aktivnost geomagnetskog polja u tačkama

Ar	Kr	Opis
0	0	Smireno
2	1
3
4
7	2	Slabo ogorčen
15	3
27	4	Ogorčeni
48	5	Magnetna oluja
80	6
132	7	Velika magnetna oluja
208	8
400	9

Uticaj magnetnih oluja na ljudsko zdravlje

50-70% svjetske populacije pogođeno je magnetnim olujama. Istovremeno, pojava stresne reakcije kod nekih ljudi se bilježi 1-2 dana prije magnetnog poremećaja, kada se uoče sunčeve baklje. Za druge, na samom vrhuncu ili neko vrijeme nakon pretjerane geomagnetske aktivnosti.

Metodično ovisnici, kao i oni koji boluju od hroničnih bolesti, treba da prate informacije o geomagnetskom polju nedelju dana, kako bi se isključio fizički i emocionalni stres, kao i sve radnje i događaji koji mogu dovesti na stres, ako se približavaju magnetne oluje.

Sindrom nedostatka magnetnog polja

Slabljenje geomagnetnog polja u prostorijama (hipogeomagnetsko polje) nastaje zbog konstrukcijskih karakteristika različitih zgrada, zidnih materijala, kao i magnetizovanih konstrukcija. Kada se nalazite u prostoriji sa oslabljenim lekarom opšte prakse, poremećena je cirkulacija krvi, snabdevanje tkiva i organa kiseonikom i hranljivim materijama. Slabljenje magnetnog štita utiče i na nervni, kardiovaskularni, endokrini, respiratorni, skeletni i mišićni sistem.

Japanski doktor Nakagawa "pozvan"ovaj fenomen se naziva "sindrom nedostatka ljudskog magnetnog polja". Po svom značaju, ovaj koncept bi mogao biti konkurentan nedostatku vitamina i minerala.

Glavni simptomi koji ukazuju na prisustvo ovog sindroma su:

• umor;
• smanjenje performansi;
• nesanica;
• glavobolja i bol u zglobovima;
• hipo- i hipertenzija;
• kvarovi u probavnom sistemu;
• poremećaji u kardiovaskularnom sistemu.