Efekty oddziaływań elektromagnetycznych w naturze
Geomagnetyzm
Nie trudno si
ę
domy
ś
li
ć
,
ż
e równie
ż
zjawisko ziemskiego pola magnetycznego mo
ż
na wyja
ś
ni
ć
efektem obecno
ś
ci w przyrodzie stycznego oddziaływania magnetycznego i
naturalnego dodatniego
sprz
ęż
enia zwrotnego.
Obraz
pola
magnetycznego
wywołanego przez ujemny ładunek
elektrostatyczny zgromadzony na
planecie, obracaj
ą
cej si
ę
w kierunku
zgodnym z kierunkiem obrotów
Ziemi.
Skorupa Ziemi zbudowana jest z minerałów
nie przewodz
ą
cych pr
ą
du elektrycznego, lecz
na wi
ę
kszych gł
ę
boko
ś
ciach pod naciskiem siły
- ci
ś
nienia grawitacyjnego - skały i minerały
staj
ą
si
ę
plastyczne, i tu przepływ elektronów
jest mo
ż
liwy.
Podczas obracania si
ę
Ziemi (jeden obrót na dob
ę
), na elektrony przewodzenia wewn
ą
trz globu
działa przyspieszenie do
ś
rodkowe, które w oddziaływaniu z polem magnetycznym przenikaj
ą
cym glob
Ziemi (oddziaływanie styczne) wywołuje przepływ elektronów przewodzenia w kierunku zgodnym z
kierunkiem obrotów Ziemi, przy którym nast
ę
puje wzmocnienie wypadkowego pola magnetycznego -
naturalne dodatnie sprz
ęż
enie zwrotne
. Pochodzenie pola magnetycznego nie jest istotne.
Przepływowi elektronów - pr
ą
du towarzyszy wydzielanie ciepła, które roztapiaj
ą
c skały zwi
ę
ksza ich
przewodno
ść
- łatwo
ść
przepływu elektronów, a w konsekwencji dalsze wzmocnienie wypadkowego
pola magnetycznego.
Prawdopodobnie,
oddziaływaniu
stycznemu
i
przez
nie
generowanemu przepływowi elektronów nale
ż
y przypisa
ć
istnienie
wewn
ą
trz Ziemi nieci
ą
gło
ś
ci Gutenberga. Przypuszczalnie jest to
sferyczna toroidalna warstwa, rozgrzana do stanu gazowo płynnego.
Istnienie takiej warstwy i jej poło
ż
enie tłumaczy przykład wiruj
ą
cego
kr
ąż
ka
naładowanego
ujemnym
ładunkiem
elektrycznym
równomiernie w całej obj
ę
to
ś
ci.
Page 1 of 5
Geomagnetyzm
2008-05-27
http://www.obserwacje.republika.pl/uwagi/magnet/geomagnetyzm.htm
Przedstawienie charakteru opisywanych zjawisk na wykresach.
Wirujący krążek - pole magnetyczne
wirującego ładunku i oddziaływanie styczne
>
Ziemia - wskaźnik wielkości prądu
wywołanego oddziaływaniem stycznym
Równoleżnikowa składowa ziemskiego pola magnetycznego.
Linie sił ziemskiego pola magnetycznego, przy powierzchni Ziemi, s
ą
odchylone od kierunku
wskazuj
ą
cego geograficzny biegun Ziemi. Odchylenie to nazywane jest deklinacj
ą
i zmienia si
ę
w
czasie z do
ść
du
żą
regularno
ś
ci
ą
, tak du
żą
,
ż
e na dokładnych mapach wojskowych podawana jest jego
roczna zmiana w stosunku do daty wydania mapy. Przygl
ą
daj
ą
c si
ę
temu zjawisku odnosi si
ę
wra
ż
enie
ż
e na powierzchni Ziemi dodatkowo znajduje si
ę
pole magnetyczne którego linie sił przebiegaj
ą
równole
ż
nikowo, a wypadkowy kierunek wskazywany przez busol
ę
(kompas) w dowolnym miejscu na
powierzchni Ziemi, jest sum
ą
geometryczn
ą
głównego południkowego (dipolowego) pola
magnetycznego Ziemi i dodatkowego pola równole
ż
nikowego.
Ziemia, oprócz dobowego ruchu obrotowego daj
ą
cego jej dipolowe pole magnetyczne, oraz rocznego
obiegu po orbicie wokół Sło
ń
ca ze
ś
redni
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
29,785 km/s, bierze udział:
- w ruchu Sło
ń
ca i Układu Słonecznego wokół centrum Galaktyki, z pr
ę
dko
ś
ci
ą
200 - 300 km/s
- w ruchu Galaktyki wewn
ą
trz Super galaktyki, z pr
ę
dko
ś
ci
ą
ocenian
ą
na 400 - 450 km/s, oraz
- w ruchach nast
ę
pnych, wy
ż
szych układów grawitacyjnych, których pr
ę
dko
ś
ci i kierunków nia daje si
ę
okre
ś
li
ć
.
Dotychczas nie ma metody pozwalaj
ą
cej okre
ś
li
ć
całkowity (absolutny) ruch Ziemi. Uwzgl
ę
dniaj
ą
c
jednak, wła
ś
ciwo
ść
ładunku elektrycznego, polegaj
ą
c
ą
na tym
ż
e w czasie ruchu ładunek indukuje
wokół siebie pole magnetyczne, mo
ż
na z dosy
ć
du
ż
ym prawdopodobie
ń
stwem zało
ż
y
ć
,
ż
e nie
dipolowe (równole
ż
nikowe) pole magnetyczne Ziemi jest efektem wypadkowego (absolutnego) ruchu
Ziemi we wszech
ś
wiecie.
Równole
ż
nikowe pole magnetyczne Ziemi, przy zało
ż
eniu
ż
e
wypadkowy (absolutny) ruch Ziemi jest skierowany w kierunku bieguna
południowego.
Według ró
ż
nych
ź
ródeł, wielko
ść
ujemnego ładunku elektrycznego
Page 2 of 5
Geomagnetyzm
2008-05-27
http://www.obserwacje.republika.pl/uwagi/magnet/geomagnetyzm.htm
znajduj
ą
cego si
ę
na powierzchni Ziemi wynosi 5,7*10
5
C. Wielko
ść
ta obliczana jest w oparciu o
ś
rednie dla całej Ziemi nat
ęż
enie pola
elektrycznego przy powierzchni Ziemi, wynosz
ą
ce ok. 130 V/m.
Rysunek przedstawia pola magnetyczne - dipolowe (południkowe) i
równole
ż
nikowe, tak jak gdyby na siebie nie oddziaływały. Z
do
ś
wiadczenia wiemy
ż
e jest to niemo
ż
liwe, pola magnetyczne albo si
ę
przyci
ą
gaj
ą
albo odpychaj
ą
, równie
ż
w przypadku ich krzy
ż
owego
usytuowania.
Rysunek przedstawia sytuacj
ę
blisk
ą
rzeczywisto
ś
ci. Wzajemne
oddziaływanie
na
siebie
pól
magnetycznych
-
dipolowego
i
równole
ż
nikowego powoduje odchylenie pola dipolowego od osi obrotu
planety. Pole równole
ż
nikowe równie
ż
ulega zniekształceniu, - tego jednak
na rysunku nie pokazano.
Wiekowe zmiany ziemskiego pola magnetycznego
Długookresowe zmiany ziemskiego pola magnetycznego nazwano zmianami wiekowymi. Z wykresu
zmian deklinacji i inklinacji w długich okresach czasu wida
ć
,
ż
e zmiany te s
ą
cykliczne.
Na rysunku przedstawiona jest krzywa zmian wiekowych
deklinacji i inklinacji dla Londynu od 1540 do 1960 r.
Przebieg zmian wskazuje,
ż
e okres zmian wiekowych
wynosi ok.500 lat.
Inklinacja jest to kąt, zawarty pomiędzy
linią sił dipolowego pola magnetycznego
(wektor) i płaszczyzną poziomą przy
powierzchni Ziemi.
Z bada
ń
dipolowej cz
ęś
ci pola magnetycznego wynika,
ż
e ulega ono zmianom wiekowym. W ci
ą
gu
ostatnich 100 lat nat
ęż
enie pola dipolowego malało o ok. 0,04% rocznie i pole przesuwało si
ę
w
kierunku zachodnim o ok. 0
0
,05 w ci
ą
gu roku. Zjawisko to nazwano dryfem zachodnim.
Ziemia wokół Sło
ń
ca nie kr
ąż
y w kosmicznej pustce, jej ruch odbywa si
ę
w płaszczy
ź
nie ekliptyki w
Page 3 of 5
Geomagnetyzm
2008-05-27
http://www.obserwacje.republika.pl/uwagi/magnet/geomagnetyzm.htm
której równie
ż
znajduje si
ę
dysk wiatru słonecznego, a wiatr słoneczny to poruszaj
ą
ce si
ę
cz
ą
stki
materii obdarzone ładunkami elektrycznymi i towarzysz
ą
ce im pole magnetyczne. W tym miejscu,
znajduje si
ę
równie
ż
wyja
ś
nienie wiekowych zmian ziemskiego pola magnetycznego.
Wysoka temperatura korony słonecznej powoduje,
ż
e wypływaj
ą
ca ze Sło
ń
ca materia jest całkowicie
zjonizowana, cz
ą
stki wiatru słonecznego nios
ą
ze sob
ą
ładunki elektryczne - ujemne elektrony i
dodatnie jony atomów. Ró
ż
noimienne ładunki poruszaj
ą
ce si
ę
w tym samym kierunku odpychaj
ą
si
ę
od
siebie a jednoimienne przyci
ą
gaj
ą
. Jest to wła
ś
ciwo
ść
dzi
ę
ki której po opuszczeniu Sło
ń
ca nast
ę
puje
grupowanie si
ę
cz
ą
stek wiatru słonecznego w dwa strumienie o przeciwnych ładunkach elektrycznych.
Takie zgrupowanie nast
ą
piło raz na pocz
ą
tku uformowania si
ę
i od tego momentu wyrzucane ze
Sło
ń
ca cz
ą
stki promieniowania korpuskularnego zawsze trafiaj
ą
do swojego strumienia - pod wzgl
ę
dem
znaku ładunku elektrycznego. Pole magnetyczne towarzysz
ą
ce tym strumieniom spowodowało
usytuowanie obu strumieni w oddzielnych sektorach po przeciwnych stronach Sło
ń
ca. W okolicy Ziemi
g
ę
sto
ść
wiatru słonecznego wynosi 10 - 100 cz
ą
stek w 1 cm
3
, a ich szybko
ś
ci radialne 250 - 800 km/s.
Kilka puzzli z których mo
ż
na uło
ż
y
ć
wszystko - no, prawie wszystko.
Rozwini
ę
cie przekroju dysku wiatru słonecznego po obwodzie orbity Ziemi
z zaznaczeniem wiekowych zmian inklinacji i deklinacji pola magnetycznego.
po 1960 r.
1960 r.
lata 1800 - 1820
1690 r.
1580 r.
-
deklinacja zmierza
do wartości
wschodnich
-
deklinacja 24
o
W
-
od ok. 1860 r. maleje natężenie
dipolowego
pola magnetycznego
-
deklinacja 11
o
E
(wschodnia)
Page 4 of 5
Geomagnetyzm
2008-05-27
http://www.obserwacje.republika.pl/uwagi/magnet/geomagnetyzm.htm
Przekrój dysku wiatru słonecznego wykonano tak, że Słońce znajduje się za rysunkiem, informuje o tym zwrot linii sił pola
magnetycznego zaznaczony na styku sektorów dysku.
Kierunek ruchu dysku wokół Słońca jest zgodny z kierunkiem ruchu Ziemi, na rysunku od lewej strony do prawej.
Schematy Ziemi z napisami - inklinacja 67
o
i inklinacja 74
o
, rozmieszczono nad przekrojem dysku, kierując się zasadami
oddziaływania na siebie różnych pól magnetycznych - przeciwnie skierowane odginają (odpychają), a zgodne prostują
(przyciągają) wzajemnie linie sił pól magnetycznych.
Z przedstawionego zestawienia wynikaj
ą
nast
ę
puj
ą
ce wnioski:
- dysk wiatru słonecznego w miejscu orbity Ziemi porusza si
ę
wokół Sło
ń
ca szybciej ni
ż
Ziemia - o 1
obieg na około 500 lat, i st
ą
d wynika pi
ę
ciuset letnia cykliczno
ść
wiekowych zmian ziemskiego pola
magnetycznego;
- zmiany deklinacji od 11
o
wschodniej do 24
o
zachodniej i z powrotem s
ą
spowodowane zmian
ą
wielko
ś
ci ujemnego ładunku elektrycznego Ziemi.
W czasie gdy Ziemia znajduje si
ę
w sektorze cz
ą
stek ujemnych, przedostaj
ą
ce si
ę
do górnych
warstw atmosfery ujemne cz
ą
stki wiatru słonecznego obni
ż
aj
ą
dodatni ładunek atmosfery, a w
strefie wiatrów zachodnich pod wpływem oddziaływania poprzecznego sprowadzane s
ą
do
powierzchni Ziemi.
W centralnej cz
ęś
ci sektora ujemnego, Ziemia posiada najwi
ę
kszy ujemny ładunek elektryczny i
wówczas pola magnetyczne - główne dipolowe i równole
ż
nikowe, posiadaj
ą
najwi
ę
ksze nat
ęż
enia.
Du
ż
a warto
ść
nat
ęż
enia równole
ż
nikowego pola magnetycznego wywołuje du
żą
deklinacj
ę
zachodni
ą
.
W czasie gdy Ziemia znajduje si
ę
w sektorze cz
ą
stek dodatnich, przedostaj
ą
ce si
ę
do atmosfery
dodatnie cz
ą
stki wiatru słonecznego zwi
ę
kszaj
ą
dodatni ładunek atmosfery, a równocze
ś
nie w
górnych warstwach podbiegunowych wiatrów zachodnich ujemny ładunek tych wiatrów zostaje
obni
ż
ony w wyniku rekombinacji (rozładowania) z dodatnimi cz
ą
stkami wiatru słonecznego.
Powstaje przy tym
ś
wiecenie, obserwowane jako zorza polarna.
Du
ż
y dodatni ładunek atmosfery mo
ż
e by
ć
równie
ż
przyczyn
ą
zwi
ę
kszonej gwałtowno
ś
ci zjawisk
atmosferycznych.
W centralnej cz
ęś
ci sektora dodatniego Ziemia posiada najmniejszy ładunek ujemny i w tym
czasie równie
ż
pola magnetyczne posiadaj
ą
najni
ż
sze nat
ęż
enia. Niskiej warto
ś
ci nat
ęż
enia
równole
ż
nikowego pola magnetycznego odpowiada niska warto
ść
deklinacji zachodniej, a w
niektórych miejscach na powierzchni Ziemi (poło
ż
enie miejsca wzgl
ę
dem bieguna magnetycznego
i geograficznego), deklinacja osi
ą
ga warto
ś
ci wschodnie.
- obserwowany od ok.1860 r. spadek warto
ś
ci nat
ęż
enia pola magnetycznego spowodowany jest
zmniejszaniem si
ę
ujemnego ładunku Ziemi w wyniku przechodzenia wewn
ą
trz dysku wiatru
słonecznego do strefy o mniejszej g
ę
sto
ś
ci cz
ą
stek ujemnych, a obecnie do strefy o wi
ę
kszej
g
ę
sto
ś
ci cz
ą
stek dodatnich w sektorze cz
ą
stek dodatnich.
Page 5 of 5
Geomagnetyzm
2008-05-27
http://www.obserwacje.republika.pl/uwagi/magnet/geomagnetyzm.htm
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Burze geomagnetyczne
Burza geomagnetyczna i olbrzymia awaria prądu w Kanadzie
Wielka burza geomagnetyczna
SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITIES AND RELATED EFFECTS ON THE HUMAN PHYSIOLOGICAL AND CARDIO HEALTH ST
więcej podobnych podstron