Geomagnetic field: mga tampok, istraktura, katangian at kasaysayan ng pananaliksik

2024 May -akda: Henry Conors | [email protected]. Huling binago: 2024-02-12 14:00

Ang geomagnetic field (GP) ay nabuo ng mga pinagmumulan na matatagpuan sa loob ng Earth, gayundin sa magnetosphere at ionosphere. Pinoprotektahan nito ang planeta at buhay dito mula sa mga nakakapinsalang epekto ng cosmic radiation. Ang kanyang presensya ay naobserbahan ng lahat na may hawak ng compass at nakita kung paano tumuturo ang isang dulo ng arrow sa timog, at ang isa sa hilaga. Salamat sa magnetosphere, mahusay na pagtuklas ang nagawa sa physics, at hanggang ngayon ang presensya nito ay ginagamit para sa marine, underwater, aviation at space navigation.

Mga pangkalahatang katangian

Ang ating planeta ay isang malaking magnet. Ang north pole nito ay matatagpuan sa "itaas" na bahagi ng Earth, hindi malayo sa geographic pole, at ang south pole nito ay malapit sa kaukulang geographic pole. Mula sa mga puntong ito, ang magnetic lines ng puwersa na bumubuo sa magnetosphere proper ay umaabot ng maraming libong kilometro sa kalawakan.

Magnetic at geographic na mga pole ay medyo magkalayo. Kung gumuhit ka ng malinaw na linya sa pagitan ng mga magnetic pole, maaari kang magkaroon ng magnetic axis na may anggulo ng pagkahilig na 11.3 ° sa axis ng pag-ikot. Ang halagang ito ay hindi pare-pareho, at lahat dahil ang mga magnetic pole ay gumagalaw nang may kaugnayan sa ibabaw ng planeta, na nagbabago ng kanilang lokasyon taun-taon.

Nature ng geomagnetic field

Ang magnetic shield ay nabuo sa pamamagitan ng mga electric current (gumagalaw na singil) na ipinanganak sa panlabas na likidong core, na matatagpuan sa loob ng Earth sa isang disenteng lalim. Ito ay isang likidong metal, at ito ay gumagalaw. Ang prosesong ito ay tinatawag na convection. Ang gumagalaw na substance ng nucleus ay bumubuo ng mga alon at, bilang resulta, mga magnetic field.

Maaasahang pinoprotektahan ng

Magnetic shield ang Earth mula sa cosmic radiation. Ang pangunahing pinagmumulan nito ay ang solar wind - ang paggalaw ng mga ionized na particle na dumadaloy mula sa solar corona. Pinalihis ng magnetosphere ang tuluy-tuloy na daloy na ito, na nire-redirect ito sa paligid ng Earth, upang ang hard radiation ay hindi magkaroon ng masamang epekto sa lahat ng buhay sa asul na planeta.

Kung ang Earth ay walang geomagnetic field, aalisin ito ng solar wind ng atmospera. Ayon sa isang hypothesis, ito mismo ang nangyari sa Mars. Ang solar wind ay malayo sa tanging banta, dahil ang Araw ay naglalabas din ng malaking halaga ng bagay at enerhiya sa anyo ng mga coronal ejections, na sinamahan ng isang malakas na stream ng radioactive particle. Gayunpaman, kahit na sa mga kasong ito, pinoprotektahan ito ng magnetic field ng Earth sa pamamagitan ng pagpapalihis mula sa mga alon na itomga planeta.

Binabaliktad ng magnetic shield ang mga poste nito humigit-kumulang bawat 250,000 taon. Ang north magnetic pole ay pumapalit sa hilaga, at vice versa. Walang malinaw na paliwanag ang mga siyentipiko kung bakit ito nangyayari.

History ng pananaliksik

Ang pagkakakilala sa mga taong may kamangha-manghang katangian ng terrestrial magnetism ay nangyari sa bukang-liwayway ng sibilisasyon. Nasa unang panahon, ang magnetic iron ore, magnetite, ay kilala sa sangkatauhan. Gayunpaman, kung sino at kailan ipinahayag na ang mga natural na magnet ay pantay na nakatuon sa kalawakan na may kaugnayan sa mga geographic na pole ng planeta ay hindi kilala. Ayon sa isang bersyon, pamilyar na ang mga Intsik sa hindi pangkaraniwang bagay na ito noong 1100, ngunit sinimulan nilang gamitin ito sa pagsasanay pagkalipas lamang ng dalawang siglo. Sa Kanlurang Europa, nagsimulang gamitin ang magnetic compass sa pag-navigate noong 1187.

Istruktura at katangian

Ang magnetic field ng Earth ay maaaring hatiin sa:

• ang pangunahing magnetic field (95%), ang mga pinagmumulan nito ay matatagpuan sa panlabas, conductive core ng planeta;
• anomalous magnetic field (4%) na nilikha ng mga bato sa itaas na layer ng Earth na may magandang magnetic susceptibility (isa sa pinakamakapangyarihan ay ang Kursk magnetic anomaly);
• external magnetic field (tinatawag ding variable, 1%) na nauugnay sa solar-terrestrial na pakikipag-ugnayan.

Regular na geomagnetic variation

Ang mga pagbabago sa geomagnetic field sa paglipas ng panahon sa ilalim ng impluwensya ng parehong panloob at panlabas (kaugnay ng ibabaw ng planeta) ay tinatawag na mga magnetic variation. Sila ayay nailalarawan sa pamamagitan ng paglihis ng mga bahagi ng HP mula sa average na halaga sa lugar ng pagmamasid. Ang mga magnetic variation ay may tuluy-tuloy na muling pagsasaayos sa oras, at kadalasan ang mga naturang pagbabago ay pana-panahon.

Ang mga regular na variation na umuulit araw-araw ay mga pagbabago sa magnetic field na nauugnay sa solar at lunar-diurnal na pagbabago sa MS intensity. Ang mga pagkakaiba-iba ay pinakamataas sa araw at sa lunar opposition.

irregular geomagnetic variation

Ang mga pagbabagong ito ay nangyayari bilang resulta ng impluwensya ng solar wind sa magnetosphere ng Earth, mga pagbabago sa loob mismo ng magnetosphere at ang interaksyon nito sa ionized upper atmosphere.

• Dalawampu't pitong araw na pagkakaiba-iba ang umiiral bilang isang pattern sa muling paglaki ng magnetic disturbance tuwing 27 araw, na tumutugma sa panahon ng pag-ikot ng pangunahing celestial body na nauugnay sa earthly observer. Ang kalakaran na ito ay dahil sa pagkakaroon ng matagal nang aktibong mga rehiyon sa ating home star, na naobserbahan sa ilang mga rebolusyon nito. Nagpapakita ito sa anyo ng 27-araw na pag-ulit ng mga geomagnetic disturbance at magnetic storm.
• Labing-isang taong variation ay nauugnay sa periodicity ng aktibidad ng Sun's spot-forming. Napag-alaman na sa mga taon ng pinakamalaking akumulasyon ng mga madilim na lugar sa solar disk, ang magnetic activity ay umaabot din sa pinakamataas nito, gayunpaman, ang paglago ng geomagnetic na aktibidad ay nahuhuli sa paglago ng solar activity sa average ng isang taon.
• Ang mga pana-panahong variation ay may dalawang mataas at dalawang mababa na tumutugma saequinox at solstice times.
• Sekular, sa kaibahan sa itaas, - ng panlabas na pinagmulan, ay nabuo bilang resulta ng paggalaw ng mga bagay at mga proseso ng alon sa likidong electrically conductive core ng planeta at ang pangunahing pinagmumulan ng impormasyon tungkol sa electrical conductivity ng lower mantle at core, tungkol sa mga pisikal na proseso na humahantong sa convection ng matter, pati na rin ang mekanismo ng pagbuo ng geomagnetic field ng Earth. Ito ang mga pinakamabagal na variation - na may mga panahon na mula sa ilang taon hanggang isang taon.

Ang impluwensya ng magnetic field sa buhay na mundo

Sa kabila ng katotohanang hindi nakikita ang magnetic shield, lubos itong nararamdaman ng mga naninirahan sa planeta. Halimbawa, ang mga migratory bird ay gumagawa ng kanilang ruta, na nakatuon dito. Ang mga siyentipiko ay naglagay ng ilang mga hypotheses tungkol sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang isa sa kanila ay nagmumungkahi na ang mga ibon ay nakikita ito nang biswal. Sa mga mata ng mga migratory bird mayroong mga espesyal na protina (cryptochromes) na maaaring baguhin ang kanilang posisyon sa ilalim ng impluwensya ng geomagnetic field. Ang mga may-akda ng hypothesis na ito ay sigurado na ang cryptochromes ay maaaring kumilos bilang isang compass. Gayunpaman, hindi lamang ang mga ibon, kundi pati na rin ang mga sea turtles ay gumagamit ng magnetic screen bilang isang GPS navigator.

Ang epekto ng magnetic screen sa isang tao

Ang epekto ng geomagnetic field sa isang tao ay pangunahing naiiba sa iba, maging ito ay radiation o isang mapanganib na agos, dahil ito ay lubos na nakakaapekto sa katawan ng tao.

Naniniwala ang mga siyentipiko na ang geomagnetic field ay gumagana sa napakababang frequency range, bilang resulta kung saan natutugunan nito ang pangunahingphysiological rhythms: respiratory, cardiac at cerebral. Maaaring walang maramdaman ang isang tao, ngunit ang katawan ay tumutugon pa rin dito na may mga functional na pagbabago sa nervous, cardiovascular system at aktibidad ng utak. Sinusubaybayan ng mga psychiatrist ang kaugnayan sa pagitan ng mga pagsabog ng intensity ng geomagnetic field at paglala ng mga sakit sa pag-iisip sa loob ng maraming taon, na kadalasang humahantong sa pagpapakamatay.

"Pag-i-index" na geomagnetic na aktibidad

Ang mga kaguluhan sa magnetic field na nauugnay sa mga pagbabago sa magnetospheric-ionospheric current system ay tinatawag na geomagnetic activity (GA). Upang matukoy ang antas nito, dalawang indeks ang ginagamit - A at K. Ipinapakita ng huli ang halaga ng GA. Kinakalkula ito mula sa mga pagsukat ng magnetic shield na kinukuha araw-araw sa pagitan ng tatlong oras, simula sa 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). Ang pinakamataas na halaga ng magnetic disturbance ay inihahambing sa mga halaga ng geomagnetic field ng isang tahimik na araw para sa isang partikular na institusyong pang-agham, habang ang pinakamataas na halaga ng mga naobserbahang paglihis ay isinasaalang-alang.

Batay sa nakuhang data, kinakalkula ang K index. Dahil sa katunayan na ito ay isang quasi-logarithmic na halaga (iyon ay, ito ay tumataas ng isa na may pagtaas ng kaguluhan ng halos 2 beses), hindi ito maaaring mai-average upang makakuha ng pangmatagalang makasaysayang larawan ng estado ng mga geomagnetic field ng planeta. Upang gawin ito, mayroong isang index A, na isang pang-araw-araw na average. Ito ay tinutukoy nang simple - ang bawat dimensyon ng index K ay na-convert sakatumbas na index. Ang mga halaga ng K na nakuha sa buong araw ay na-average, salamat sa kung saan posible na makuha ang A index, ang halaga ng kung saan sa mga ordinaryong araw ay hindi lalampas sa threshold ng 100, at sa panahon ng pinaka-seryosong magnetic storm maaari itong lumampas sa 200.

Dahil iba ang pagpapakita ng mga kaguluhan ng geomagnetic field sa iba't ibang bahagi ng planeta, ang mga halaga ng A index mula sa iba't ibang mapagkukunang siyentipiko ay maaaring magkakaiba. Upang maiwasan ang ganitong run-up, ang mga indeks A na nakuha ng mga obserbatoryo ay binabawasan sa average at ang pandaigdigang index na A_p ay lilitaw. Totoo rin ito para sa index na K_p, na isang fractional na value sa hanay na 0-9. Ang halaga nito mula 0 hanggang 1 ay nagpapahiwatig na ang geomagnetic field ay normal, na nangangahulugan na ang pinakamainam na mga kondisyon para sa pagpasa sa mga shortwave band ay napanatili. Siyempre, napapailalim sa isang medyo matinding daloy ng solar radiation. Ang isang geomagnetic field na 2 puntos ay nailalarawan bilang isang katamtamang magnetic disturbance, na bahagyang nagpapalubha sa pagpasa ng mga decimeter wave. Ang mga halaga mula 5 hanggang 7 ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga geomagnetic na bagyo na lumilikha ng malubhang pagkagambala sa nabanggit na hanay, at sa isang malakas na bagyo (8-9 puntos) ay ginagawang imposible ang pagdaan ng mga maiikling alon.

Geomagnetic field activity sa mga puntos

Ar	Kr	Paglalarawan
0	0	Kalmado
2	1
3
4
7	2	Mahinang nagagalit
15	3
27	4	Nagagalit
48	5	Magnetic storm
80	6
132	7	Mahusay na magnetic storm
208	8
400	9

Ang epekto ng magnetic storms sa kalusugan ng tao

50-70% ng populasyon sa mundo ay apektado ng magnetic storms. Kasabay nito, ang simula ng isang reaksyon ng stress sa ilang mga tao ay nabanggit 1-2 araw bago ang isang magnetic disturbance, kapag ang mga solar flare ay sinusunod. Para sa iba, sa pinakadulo o ilang oras pagkatapos ng sobrang geomagnetic na aktibidad.

Ang mga taong adik sa pamamaraan, gayundin ang mga dumaranas ng mga malalang sakit, ay kailangang subaybayan ang impormasyon tungkol sa geomagnetic field sa loob ng isang linggo, upang maibukod ang pisikal at emosyonal na stress, gayundin ang anumang mga aksyon at kaganapan na maaaring humantong sa stress, kung paparating na ang mga magnetic storm.

Magnetic field deficiency syndrome

Ang paghina ng geomagnetic field sa lugar (hypogeomagnetic field) ay nangyayari dahil sa mga feature ng disenyo ng iba't ibang gusali, mga materyales sa dingding, pati na rin ang mga magnetized na istruktura. Kapag ikaw ay nasa isang silid na may mahinang GP, naaabala ang sirkulasyon ng dugo, ang supply ng oxygen at nutrients sa mga tisyu at organo. Ang paghina ng magnetic shield ay nakakaapekto rin sa nervous, cardiovascular, endocrine, respiratory, skeletal at muscular system.

Japanese doctor Nakagawa "tumawag"ang phenomenon na ito ay tinatawag na "human magnetic field deficiency syndrome". Sa kahalagahan nito, maaaring makipagkumpitensya ang konseptong ito sa kakulangan ng mga bitamina at mineral.

Ang mga pangunahing sintomas na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng sindrom na ito ay:

• pagkapagod;
• pagbaba ng performance;
• insomnia;
• sakit ng ulo at kasukasuan;
• hypo- at hypertension;
• malfunctions sa digestive system;
• mga karamdaman sa cardiovascular system.