Geomagnetiskt fält: egenskaper, struktur, egenskaper och forskningens historia

2024 Författare: Henry Conors | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-12 12:58

Det geomagnetiska fältet (GP) genereras av källor som finns inne i jorden, såväl som i magnetosfären och jonosfären. Det skyddar planeten och livet på den från de skadliga effekterna av kosmisk strålning. Hans närvaro observerades av alla som höll i kompassen och såg hur ena änden av pilen pekar mot söder och den andra mot norr. Tack vare magnetosfären gjordes stora upptäckter inom fysiken, och än så länge används dess närvaro för marin-, undervattens-, flyg- och rymdnavigering.

Allmänna egenskaper

Vår planet är en enorm magnet. Dess nordpol ligger i den "övre" delen av jorden, inte långt från den geografiska polen, och dess sydpol är nära motsvarande geografiska pol. Från dessa punkter sträcker sig de magnetiska kraftlinjerna som utgör själva magnetosfären många tusentals kilometer ut i rymden.

Magnetiska och geografiska poler ligger ganska långt ifrån varandra. Om du drar en tydlig linje mellan de magnetiska polerna kan du hamna på en magnetaxel med en lutningsvinkel på 11,3° mot rotationsaxeln. Detta värde är inte konstant, och allt eftersom de magnetiska polerna rör sig i förhållande till planetens yta och ändrar sin plats årligen.

Det geomagnetiska fältets natur

Den magnetiska skölden genereras av elektriska strömmar (rörelseladdningar) som föds i den yttre vätskekärnan, som ligger inne i jorden på ett mycket anständigt djup. Det är en flytande metall och den rör sig. Denna process kallas konvektion. Den rörliga substansen i kärnan bildar strömmar och som ett resultat magnetfält.

Magnetisk sköld skyddar jorden på ett tillförlitligt sätt från kosmisk strålning. Dess huvudsakliga källa är solvinden - rörelsen av joniserade partiklar som strömmar från solkoronan. Magnetosfären avleder detta kontinuerliga flöde och omdirigerar det runt jorden, så att hård strålning inte har en skadlig effekt på allt liv på den blå planeten.

Om jorden inte hade ett geomagnetiskt fält, skulle solvinden beröva den atmosfären. Enligt en hypotes är det precis vad som hände på Mars. Solvinden är långt ifrån det enda hotet, eftersom solen också släpper ut stora mängder materia och energi i form av koronala utstötningar, åtföljda av en stark ström av radioaktiva partiklar. Men även i dessa fall skyddar jordens magnetfält den genom att avleda dessa strömmar frånplaneter.

Den magnetiska skölden vänder sina poler ungefär vart 250 000:e år. Den nordliga magnetiska polen tar platsen för norr, och vice versa. Forskare har ingen tydlig förklaring till varför detta händer.

Forskningshistorik

Bekantskap med människor med de fantastiska egenskaperna hos jordisk magnetism skedde i civilisationens gryning. Redan under antiken var magnetisk järnmalm, magnetit, känd för mänskligheten. Men vem och när som avslöjade att naturliga magneter är lika orienterade i rymden i förhållande till planetens geografiska poler är okänt. Enligt en version var kineserna redan bekanta med detta fenomen år 1100, men de började använda det i praktiken bara två århundraden senare. I Västeuropa började den magnetiska kompassen användas i navigering 1187.

Struktur och egenskaper

Jordens magnetfält kan delas in i:

• huvudmagnetfältet (95 %), vars källor är belägna i planetens yttre, ledande kärna;
• anom alt magnetfält (4%) skapat av stenar i det övre lagret av jorden med god magnetisk känslighet (en av de mest kraftfulla är Kursks magnetiska anomali);
• externt magnetfält (även kallat variabelt, 1%) associerat med sol-markinteraktioner.

Regelbundna geomagnetiska variationer

Förändringar i det geomagnetiska fältet över tid under påverkan av både interna och externa (i förhållande till planetens yta) källor kallas magnetiska variationer. Dom ärkännetecknas av HP-komponenternas avvikelse från medelvärdet på observationsplatsen. Magnetiska variationer har en kontinuerlig omstrukturering i tiden, och ofta är sådana förändringar periodiska.

Regelbundna variationer som upprepas dagligen är förändringar i magnetfältet förknippade med sol- och mån-dagliga förändringar i MS-intensiteten. Variationer toppar under dagen och vid månmotstånd.

Oregelbundna geomagnetiska variationer

Dessa förändringar sker som ett resultat av solvindens inverkan på jordens magnetosfär, förändringar inom själva magnetosfären och dess interaktion med den joniserade övre atmosfären.

• Tjugosju dagars variationer existerar som ett mönster för återväxten av magnetiska störningar var 27:e dag, vilket motsvarar rotationsperioden för den huvudsakliga himlakroppen i förhållande till den jordiska observatören. Denna trend beror på att det finns långlivade aktiva regioner på vår hemstjärna, observerade under flera av dess revolutioner. Det visar sig i form av en 27-dagars återkomst av geomagnetiska störningar och magnetiska stormar.
• Elvaåriga variationer är förknippade med periodiciteten för solens fläckbildande aktivitet. Det visade sig att under åren med den största ansamlingen av mörka områden på solskivan, når även magnetisk aktivitet sitt maximum, men tillväxten av geomagnetisk aktivitet släpar efter tillväxten av solaktivitet i genomsnitt med ett år.
• Säsongsvariationer har två toppar och två låga som motsvarardagjämningar och solståndstider.
• Sekulära, i motsats till ovanstående, - av externt ursprung, bildas som ett resultat av rörelsen av materia och vågprocesser i planetens flytande elektriskt ledande kärna och är den huvudsakliga informationskällan om den elektriska ledningsförmåga av den nedre manteln och kärnan, om de fysiska processer som leder till konvektion av materia, såväl som mekanismen för generering av jordens geomagnetiska fält. Det här är de långsammaste variationerna – med perioder från flera år till ett år.

Magnetfältets inflytande på den levande världen

Trots att den magnetiska skölden inte kan ses känner invånarna på planeten den perfekt. Flyttfåglar bygger till exempel sin rutt och fokuserar på den. Forskare lägger fram flera hypoteser om detta fenomen. En av dem tyder på att fåglar uppfattar det visuellt. I flyttfåglarnas ögon finns det speciella proteiner (kryptokromer) som kan ändra sin position under påverkan av det geomagnetiska fältet. Författarna till denna hypotes är säkra på att kryptokromer kan fungera som en kompass. Men inte bara fåglar, utan även havssköldpaddor använder magnetskärmen som en GPS-navigator.

Påverkan av en magnetisk skärm på en person

Effekten av det geomagnetiska fältet på en person skiljer sig fundament alt från alla andra, vare sig det är strålning eller en farlig ström, eftersom det påverkar människokroppen fullständigt.

Forskare tror att det geomagnetiska fältet verkar i ett ultralågt frekvensområde, som ett resultat av vilket det möter de viktigastefysiologiska rytmer: respiratoriska, hjärt- och cerebrala. En person kanske inte känner någonting, men kroppen reagerar ändå på det med funktionella förändringar i nervsystemet, kardiovaskulära systemen och hjärnans aktivitet. Psykiatriker har spårat sambandet mellan utbrott av geomagnetisk fältintensitet och förvärring av psykiska sjukdomar i många år, vilket ofta leder till självmord.

"Indexering" geomagnetisk aktivitet

Magnetiska fältstörningar associerade med förändringar i det magnetosfäriska-jonosfäriska strömsystemet kallas geomagnetisk aktivitet (GA). För att bestämma dess nivå används två index - A och K. Det senare visar värdet på GA. Den beräknas från magnetiska sköldmätningar som tas varje dag med tre timmars intervall, med start kl. 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). De högsta värdena för den magnetiska störningen jämförs med värdena för det geomagnetiska fältet på en lugn dag för en viss vetenskaplig institution, medan de maximala värdena för de observerade avvikelserna beaktas.

Baserat på erhållen data beräknas K-indexet. På grund av att det är ett kvasi-logaritmiskt värde (det vill säga det ökar med ett med en ökning av störningen med cirka 2 gånger), kan det inte medelvärde för att erhålla en långsiktig historisk bild av tillståndet för planetens geomagnetiska fält. För att göra detta finns ett index A, som är ett dagligt genomsnitt. Det bestäms helt enkelt - varje dimension av indexet K omvandlas tillmotsvarande index. K-värdena som erhålls under hela dagen är medelvärde, tack vare vilket det är möjligt att erhålla A-indexet, vars värde på vanliga dagar inte överstiger tröskeln på 100, och under de allvarligaste magnetiska stormarna kan det överstiga 200.

Eftersom störningarna av det geomagnetiska fältet i olika delar av planeten manifesteras olika, kan värdena för A-indexet från olika vetenskapliga källor skilja sig markant. För att undvika en sådan uppgång reduceras indexen A som observatorierna erhåller till genomsnittet och det globala indexet A_p visas. Detsamma gäller för indexet K_p, som är ett bråktal i intervallet 0-9. Dess värde från 0 till 1 indikerar att det geomagnetiska fältet är norm alt, vilket innebär att optimala förhållanden för att passera i kortvågsbanden bevaras. Naturligtvis föremål för ett ganska intensivt flöde av solstrålning. Ett geomagnetiskt fält på 2 punkter karakteriseras som en måttlig magnetisk störning, vilket något komplicerar passagen av decimetervågor. Värden från 5 till 7 indikerar närvaron av geomagnetiska stormar som skapar allvarliga störningar i det nämnda avståndet, och med en kraftig storm (8-9 poäng) omöjliggör passage av korta vågor.

Geomagnetisk fältaktivitet i poäng

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

Magnetiska stormars inverkan på människors hälsa

50–70 % av världens befolkning påverkas av magnetiska stormar. Samtidigt noteras uppkomsten av en stressreaktion hos vissa människor 1-2 dagar före en magnetisk störning, när solflammor observeras. För andra, på toppen eller någon tid efter överdriven geomagnetisk aktivitet.

Metodiskt beroende människor, såväl som de som lider av kroniska sjukdomar, behöver spåra information om det geomagnetiska fältet under en vecka, för att utesluta fysisk och emotionell stress, såväl som alla handlingar och händelser som kan leda till att stressa, om magnetiska stormar närmar sig.

Magnetiskt fältbristsyndrom

Försvagningen av det geomagnetiska fältet i lokalerna (hypogeomagnetiskt fält) uppstår på grund av designegenskaperna hos olika byggnader, väggmaterial, såväl som magnetiserade strukturer. När du är i ett rum med en försvagad husläkare störs blodcirkulationen, tillförseln av syre och näringsämnen till vävnader och organ. Försvagningen av den magnetiska skölden påverkar också nervsystemet, kardiovaskulära, endokrina, andnings-, skelett- och muskelsystemen.

Japanska läkaren Nakagawa "ringde"detta fenomen kallas "human magnetic field deficiency syndrome". I sin betydelse kan detta koncept mycket väl konkurrera med bristen på vitaminer och mineraler.

De huvudsakliga symptomen som indikerar närvaron av detta syndrom är:

• trötthet;
• minskning i prestanda;
• sömnlöshet;
• huvudvärk och ledvärk;
• hypo- och högt blodtryck;
• fel i matsmältningssystemet;
• störningar i det kardiovaskulära systemet.