Меню

Мощность электромагнитного поля земли

Что такое магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли — это гигантское магнитное силовое поле, окружающее всю Землю, которое защищает планету от космического излучения; это магнитосфера Земли.

Магнитное поле Земли также называют геомагнитным полем.

Магнитное поле Земли рисунок NASA

Магнитное поле Земли, рисунок NASA

Это силовое поле можно представить, будто через ядро Земли проходит длинный намагниченный стержень. Северный полюс магнита расположен около географического Северного полюса (Земли), а южный полюс магнита — около Южного полюса.

Их называют геомагнитными полюсами Земли. Но они не находятся прямо у полюсов. Например, северный магнитный полюс отходит от северного географического полюса на 1400 км.

Это силовое поле простирается дальше, в космос на десятки тысяч километров.

На данный момент магнитное поле Земли ослабевает со скоростью в 5% каждые 100 лет.

Значимость магнитного поля

Учёные уверены, что магнитное поле Земли играет важную роль в том, чтобы наша планета была пригодной для жизни. Магнитное поле защищает поверхность Земли от солнечного ветра и вредного космического излучения. Оно работает как своеобразный щит — без его существования атмосфера была бы разрушена.

Как появляется магнитное поле Земли

До конца ещё неизвестно правда это или нет, но учёные считают, что магнитное поле генерируется глубоко в ядре Земли.

По словам учёных, прямо в центре Земли есть твёрдое внутреннее ядро, которое состоит в основном из железа. Это железо имеет температуру в 5700° С, но сокрушительное давление (вызванное силой тяжести) не даёт ему превратиться в жидкость.

Вокруг него находится внешнее ядро — слой железа, никеля и других металлов. У него более низкое давление, чем у внутреннего ядра, т. е. металл здесь жидкий.

Существуют различия между этими двумя слоями (в температуре, давлении, составе). Таким образом, во внешнем ядре происходят конвекционные токи (перемещение электрических зарядов) в жидком металле. Тёплое и обладающее меньшей плотностью вещество поднимается, и наоборот — более холодное и плотное погружается вниз.

Потом заряженные металлы проходят через созданные поля и продолжают создавать уже собственные электрические токи, и этот бесконечный цикл продолжается. Этот цикл называется геодинамо.

Из чего состоит магнитное поле Земли

Геомагнитное поле состоит из:

  • главного геомагнитного поля (производится во внешнем ядре Земли);
  • аномального геомагнитного поля (производится намагниченными горными породами);
  • внешнего геомагнитного поля (производится взаимодействиями между Солнцем и Землёй).

Виды магнитных полей Земли

Магнитное поле Земли делится на четыре вида:

  • дипольное поле;
  • поле материковых аномалий;
  • поле региональных аномалий;
  • поле локальных аномалий.

Как магнитное поле измеряется?

Измерения магнитного поля Земли наблюдаются в магнитных обсерваториях. Для измерения поля в магнитных обсерваториях используются различные магнитометры.

Магнитометр Fluxgate, созданный в рамках проекта Аполлон — Национальный музей природы и науки в Токио, Япония

Магнитометр Fluxgate, созданный в рамках проекта Аполлон — Национальный музей природы и науки в Токио, Япония

Магнитные съёмки можно сделать по-разному: на суше, на воде, по воздуху или спутником.

Магнитное поле Земли в Гауссах

Индукция магнитного поля Земли составляет примерно 0,5 Гаусса (эта величина варьируется от 0,3 до 0,6 Гс).

Магнитное поле Земли в Теслах

Величина магнитного поля Земли колеблется между 0,00003 – 0,00005 тесла (на широте 0° будет приблизительно 0,00003 Тл, а на широте 50° — 0,00005 Тл).

Какие изменения наблюдались в магнитном поле Земли

Изменение полярности

По данным NASA, магнитное поле Земли изменило свою полярность уже несколько раз за последние тысячелетия.

Например, если бы мы жили 800 000 лет назад и, с магнитным компасом, направлялись бы на то, что мы сейчас называем севером, стрелка бы указывала на юг. Таким образом, они заявляют, что даже если магнитное поле Земли (опять) изменит свою полярность, никакого конца света от этого не произойдёт.

Они заявляют, что это изменение полярности является даже правилом, а не исключением: за последние три миллиарда лет они менялись сотни раз.

Читайте также:  Светодиодные лампы мощность таблица расчет

Изменения позиции магнитного полюса

Учёные уже давно выяснили, что магнитный полюс находится в постоянном движении.

В 1831 году британские исследователи Джон Росс и Джеймс Кларк Росс обнаружили координаты Северного магнитного полюса.

Капитан Джон Росс, около 1830 г.

Капитан Джон Росс, около 1830 г.

В 1904 году норвежский исследователь Руаль Амундсен снова нашёл полюс и понял, что тот сдвинулся за эти 73 года на 50 км.

И это движение полюса не остановилось: он двигался со средней скоростью 10 км/год. Однако недавно, как заявляют учёные, он начал ускоряться, иногда достигая 40 км/год.

Таким образом, они считают, что уже через несколько десятилетий он оставит Северную Америку и достигнет Сибири.

Ещё меняются и показания компаса. Например, в Африке они отклоняются на 1 градус каждые 10 лет.

Магнитное поле ослабевает

Сравнительно с 19-м веком оно стало слабее на 10%. Однако профессор Калифорнийского университета Гари Глатцмайер уверяет, что это довольно незначительные изменения, в сравнении с тем, что происходило с магнитным полем ранее.

Источник

Как устроено электромагнитное поле Земли?

Как устроено электромагнитное поле Земли?

Практически все элементы Солнечной системы имеют электромагнитные поля. Если рассматривать дипольный магнитный эффект по убыванию, то сначала будет идти Юпитер, а за ним Сатурн, Земля, Меркурий Марс. Как устроено электромагнитное поле нашей планеты? Чтобы ответить на столь непростой вопрос, необходимо проанализировать целый комплекс различных факторов. Начнем с происхождения.

Происхождение электромагнитного поля Земли

Зафиксированные свойства магнитного поля нашей планеты полностью соответствуют теориям о его появления. Колоссальное значение во всем этом отводится принципу гидромагнитного динамо. Данный процесс предполагает, что первоначальная мощность поля постепенно возрастает. Катализатором являются движения электропроводящих веществ, которые находятся в ядре планеты.

Когда температура веществ значительно повышается, увеличивается также проводимость. В результате, даже среда с низким уровнем магнетической мощности способна спровоцировать всплеск электрического тока согласно канонам электромагнитной индукции. Собственно так и образуются новые поля.

В том случае, если поле затухает, то создается тепловая энергия или появляются новые магнитные поля. Результат напрямую зависит от специфики движения. Поэтому первоначальные поля постепенно ослабляются или наоборот усиливаются.

Катализатором усиления становятся ассиметричные движения. Поэтому, основой динамо можно считать движения в среде. Когда описанные условия соблюдены, то процесс увеличения мощности будет продолжаться до того момента, пока силы тока не будут эквивалентны энергетическому притоку, который образуется вследствие гидродинамического движения.

Таким образом, эффект динамо – это возбуждение и способствование сохранению постоянного магнитного поля вследствие перемещения жидкостей или плазменных субстанций. Алгоритм рассматриваемого эффекта чем-то напоминает создание энергетического тока в лабораторных условиях с самостоятельным возбуждением среды. Именно динамо-эффект имеет непосредственное отношение к появлению электромагнитного поля Земли и Солнца.

Структурные компоненты электромагнитного поля

Поле нашей планеты условно подразделяется на 3 структурных компонентах:

  1. Основа, которая испытывает незначительные преобразования во временном факторе (вековые конфигурации). Последние изменения происходили 8000 лет назад, дипольный момент увеличился практически вдвое.
  2. Масштабные аномалии – это погрешность от эквивалентного поля, которая не превышает отметку в 20% напряженности определенных участков до 10 000 километров. Такие аномалии также вызваны временными вариациями. Время постоянно изменяется, при этом данная тенденция сохраняется на протяжении многих столетий. Курская и Сибирская аномалии, наверняка знакомы абсолютно всем. Аномалии проходят стадии смещения, распада и повторного формирования.
  3. Магнитные поля некоторых областей протяжностью до 200-300 километров. Так называемые локальные поля появляются из-за намагниченности горных пород, которые находятся в верхнем шаре планеты Земля. Именно они образуют куры и располагаются необычайно близко к поверхности. Пожалуй, самой мощной аномалией можно считать Курскую.
  4. Переменное или внешнее электромагнитное поле, которое определяется источниками в виде систем тока. Данные конфигурации расположены за пределами коры, а также в атмосфере. Причиной появления внешних полей становятся корпускулярные потоки плазмы. Они выделяются Солнцем, собственно как и солнечный ветер.
Читайте также:  Стабилизаторы напряжения небольшой мощности

Структура наглядно показывает устройство электромагнитного поля нашей планеты.

Характер воздействия магнитного поля на живые организмы

Доподлинно известно, что магнитное поле негативно отражается на жизнеспособности живых организмов. Исследователями проводились всевозможные опыты и эксперименты, которые показали, что электромагнитное поле становится причиной задержки развития, замедления регенерацию клеток. Кроме того, изменяется даже кровяной состав.

В связи с этим, когда начинаются резкие скачки магнитного поля, так называемые бури, значительно ухудшается тонус и состояние организма человека в целом. В особенности это касается людей, чье самочувствие пребывает в непосредственной зависимости с природой.

Физик из Дании Г. Эрстед первым открыл связь электрических и электромагнитных явлений. Именно в его честь названа единица измерения активности электромагнитного поля.

Человек подвергается электромагнитному воздействию, как на производстве, так и в быту. Поэтому учеными были разработаны определенные ограничения. По экспертным оценкам допустимой нормой электромагнитной активности считается мощность в размере 300-700 эрстед. Электромагнитное поле также подкрепляется работой всевозможных радиоприборов.

Реальная физическая взаимосвязь организма человека и электромагнитного поля остается практически неизвестной. Однако факт остается фактом, данные явления негативно воздействуют даже на растения. Таким образом, электромагнитное поле Земли, имеет не только природное происхождение, но и техногенное. Радиоприборы значительно увеличивают мощность полей.

Подведем итоги

Существуют теории, что на определенное время электромагнитное поле Земли и вовсе исчезает. Соответственно, планета на неопределенный срок лишается важнейшего защитного элемента. Впрочем, подобные точки зрения не находят реального подтверждения.

Некоторые ученые полагают, что ключевым элементом остается атмосфера, а важность электромагнитного поля чрезмерно преувеличена. В частности, такого мнения придерживается известный биолог Медников. В любом случае, данная тема требует дополнительного изучения и новых масштабных исследований.

Источник



ЭМП Земли.

2311

Исторически все живое на Земле развивалось в электромагнитном поле нашей планеты. ЭМП Земли — ЩИТ для космических ионизирующих факторов.

Земной шар заряжен отрицательно, атмосфера — положительно. На высоте 100-200 км, расположена ионосфера — прослойка из положительно заряженных частиц.

Электромагнитное поле Земли имеет частоту 10 Гц. Напряженность магнитного поля Земли составляет около 500 миллигаусс.

Обнаружена брешь в магнитном поле Земли. Эта брешь в десять раз больше ранее предполагаемых размеров. Сквозь нее «солнечный ветер» может входить и «заряжать» магнитосферу Земли, что является причиной мощных геомагнетических возмущений .

Радиоизлучение Солнца также достигает Земли. Частоты ЭМВ Солнца и галактик лежат в пределах от 10 Мгц до 10 Ггц.

Земля — это магнит, где в области северного географического пояса находится южный полюс , а в области ю жного географического полюса — северный . Геомагнитные (силовые линии) выходят из области северного магнитного полюса и, охватывая планету, входят в области южного магнитного полюса. Потоки заряженных частиц (электронов и протонов) от Солнца, соприкасаясь с магнитной оболочкой Земли, сжимают силовые линии со стороны Солнца и оттягивают с противоположенной стороны. Так, благодаря «солнечному ветру»у Земли появляется «магнитный хвост». Естественно, что у живых существ магнитная оболочка определяет ход биологических часов. Считается, что взаимодействие магнитного поля Земли низкой частоты с биополем человека, не только благоприятно действует на организм, но и является необходимым условием его развития и существования. Существует теория, что длительное пребывание человека более, чем на высоте 5 метров негативно сказвается на его самочувствии, и большую часть суток он должны находится в пределах 1-3 м от Земли.

Магнитные возмущения могут возникать спорадически на всей планете, локально периодически в некоторых ее участках и постоянно в различных регионах, например в течение суток. В районах грозовых разрядов в атмосфере напряжённость электрической составляющей ЭМП составляет десятки, сотни, тысячи В/м при частотах, около10 Кгц. Одной из основных причин сердечно-сосудистых обострений являются возмущения геомагнитных полей, иначе сказать, изменения или градиент геомагнитного поля в течение времени. Эти изменения могут длиться от долей секунды до нескольких минут.

Читайте также:  Формула мощности для последовательного соединения проводников

Японским ученым Накагавой пятьдесят лет назад был описан у человека синдром «дефицита магнитного поля», то есть снижения защитных сил организма при снижении мгнитного поля Земли по разным причинам.

Атмосферный воздух обладает электрической проводимостью. Причем его проводимость зависит от содержания посторонних частиц. В Кисловодске — количество отрицательно заряженых частиц в воздухе в 1 см 3 — 1,5 тысячи, в предгорьях Кузбасса — 6000, в Москве — 4, в Санкт-Петербурге — 9 (характеризующихся запыленностью и загазованностью). Чем больше отрицательно заряженных ионов в воздухе, тем легче дышится.

Напряженность магнитного поля Земли на берегу Черного моря — 1 эрстед, на Южном и Северном полюсах — 0,7 Э, на экваторе — 0,1-0,3 Э, в Европе — около — 0,5 Э; в Бразилии — 0,24 Э — в Антарктиде — 0,68 Э. В местах скопления железных руд возникают магнитные аномалии. В районе Курской магнитной аномалии напряженность магнитного поля составляет — 2 Э.

Напряженность магнитного поля планеты Меркурий — 0,002 Э, Луны — 10 — 5 Э , межзвездного пространства — 10 — 8 Э , звезд типа «белый Карлик» огромна — 10 7 Э. Огромна эта характеристика и у нейтронных звезд и звезд-пульсаров — 10 12 Э .

Вспышки на Солнце вызывают магнитные бури в атмосфере Земли не так часто, так как «след» от вспышки, как правило, проходит мимо Земли. Чтобы вспышка на Солнце привела к магнитной буре на Земле, необходимы следующие условия: достаточная сила «солнечного ветра», противоположная направленность геомагнитного и межпланетного поля и траектория, позволяющая оказаться вблизи магнитосферы Земли. Вероятность проявления одновременно этих условий не так уж велика . Поэтому объяснения недомоганий у людей магнитными бурями, чаще всего необоснованы и связаны с изменениями атмосферного давления и напряженности ЭМП Земли. Учеными даже делается вывод о вреде предсказаний магнитных бурь, даже за 2 суток — они неточны. А реакция у мнительных людей может возникнуть только при ее упоминании. Очень часто магнитные бури даже средней величины вызываются не вспышками на Солнце, а образующимися при столкновении быстрых и медленных течений «солнечного ветра» областями с повышенной плотностью. Поэтому солнечная активность здесь совершенно не при чем.

Вспышки на Солнце по своей силе делят на пять классов : A, B, C, M и X. При переходе от минимального класса — A0.0, соответствующего мощности излучения на орбите Земли в 10 нВт/м 2 , — к каждему следующему классу мощность излучения увеличивается в десять раз . Самый опасный класс для Земли — X. При условии, если Земля будет находиться на пути распространения волны, могут возникнуть сбои в работе приборов спутников, наземных средств связи и т.д. За 37 лет наблюдений зафиксировано 35 вспышек класса X7 и выше. Считается, что опасности для человека они не представляют.

Градацию магнитных возмущений на Земле производят по шкале индекса магнитных возмущений Kp (амплитуды колебаний), имеющей 10 уровней. Кр от 0 до 3спокойная магнитосфера , уровень 4возмущенная , 5 — 9магнитные бури пяти классов.

Как пример — сеть наземных магнитных станций США Центра космической погоды ВВС зафиксировала 24 октября 2011 года геомагнитную бурю 5-го класса, которая явилась следствием мощного выброса плазмы на Солнце 22 октября; российская орбитальная обсерватория ТЕСИС сообщила 5 апреля 2010 г., что зарегистрирована сильнейшая магнитная буря за полтора года.

Источник