DSCF6627

210

5. Pomiary i opracowanie

Po dokonaniu niezbędnych pomiarów pomocniczych (S, d) należy sporządzić roztwór elektrolitu o małym stężeniu (5• 10“¹kg-m~²) i zbadać zależność jego oporu od temperatury w możliwie szerokim przedziale temperatur. Otrzymane wyniki należy wykreślić w zwykłej stali oraz w skali (T~³, Injy - zależność liniowa będzie świadczyła o przybliżonej słuszność związku 10. Aby oszacować wielkość promienia jonów, wygodnie jest odczytać z wykresu R_e dla temperatury 293,4 K, dla której współczynnik lepkości wody ą = 10^_3kg m"^ł ■*“*.

Uwaga: liczbę cząsteczek elektrolitu w jednostce objętości roztworu obliczamy, korzystając ze znajomości stężenia, masy cząsteczkowej elektrolitu i liczby Avogadro.

Pytania

1.    Dla jakich elektrolitów spełnione jest przyjęte w opracowaniu założenie kulistego kształtu jonów? Czy wynik wyraźnie większy od rezultató* otrzymanych innymi metodami można interpretować jako wskazówkę, że jony elektrolitu są w roztworze otoczone poruszającymi się wraz z nimi kilkoma molekułami wody?

2.    Jakie błędy systematyczne związane są z użyciem niedokładnie umytego naczynia pomiarowego i elektrod?

E-10. Pomiar składowej poziomej pola ziemskiego metodą oscylacji igły magnetycznej [34)

2tły, że obszar występowania ziemskiego pola magnetycznego (magneto-sfera) jest zniekształcony w porównaniu z symetrycznym polem dipola przez strumień naładowanych cząstek emitowanych ze Słońca - tzw. wiatr słoneczny. Pomimo tego zastąpienie pola geomagnetycznego przez pole dipola, umieszczonego w pobliżu środka Ziemi, jest w wielu rozważaniach dostatecznie dobrym przybliżeniem. Kąt pomiędzy osią takiego dipola i osią obrotu Ziemi ulega powolnym zmianom: obecnie wynosi ok. 0,2 rad.

Pomiary wykazały, że ziemskie pole magnetyczne podlega wahaniom okresowym i nieregularnym, z którymi związane są m. in. burze magnetyczne i zorze polarne. Okresy wspomnianych zmian leżą w szerokim przedziale - od wiekowych przez roczne i dzienne aż do częstości radiowych.

Spośród hipotez próbujących wyjaśnić zjawisko magnetyzmu ziemskiego najczęściej brana jest pod uwagę teoria samowzbudzającej się prądnicy {W. M. Elsasser, E. C. Bullard, 1950), w myśli której pole ziemskie indukowane jest przez prąd elektryczny generowany w wyniku przepływni cieczy w ciekłym jądrze Ziemi⁴.

Pole magnetyczne niezbędne do zapoczątkowania działania prądnicy było przypuszczalnie pochodzenia galaktycznego (jego natężenie mogło być znacznie mniejsze od natężenia zainicjowanego pola ziemskiego). Do podtrzymania przepływu cieczy w jądrze (prędkość przepływu wynosi ok. 1 mm/s) służy energia grawitacyjna, uwalniana w procesie przemieszczania cięższych składników jądra w kierunku jego centrum i lżejszych w kierunku peryferii.

2. Zastosowanie

Przytoczmy kilka przykładów zastosowania wyników pomiarów pola magnetycznego Ziemi:

-    Pomiary zmian pola na powierzchni Ziemi pozwalają określić przewodnictwo elektryczne różnych obszarów płaszcza. Wyniki takie znajdują zastosowanie m. in. w sejsmologii.

—    Badanie magnetyzmu szczątkowego cegieł i wypalanych glin z wykopalisk dostarcza niekiedy informacji o wieku znaleziska. „Wywiad magnetyczny” archeologów polega na pomiarze pola ziemskiego z dokładnością 10^-9 T,

1

Pojęcie magnetyzmu ziemskiego zostało wprowadzone do nauki

2

w 1600 r., kiedy Gilbert doszedł do wniosku, że pole magnetyczne Zacni przypomina pole dipola - pole takie wytwarzałby prąd płynący przewodnikiem opasującym Ziemię wzdłuż równika. Było to bardzo trafne uogólnienie wyników najprostszych pomiarów, wykonywanych za pomocą swobodnie zawieszonej igły magnetycznej. Bezpośrednie obserwacje, które przeprowadzano w ostatnich latach przy użyciu sond kosmicznych wyka-

3

Wstęp

4

Zewnętrzna warstwa Ziemi, do głębokości kilkudziesięciu kilometrów, nazywana jest skorupą; poniżej, do ok. 2500 km, występuje płaszcz; pozostałą część objętości zajmuje, składające się głównie z żelaza i niklu, jądro, płynne, z wyjątkiem części centralnej o promieniu ok. 1200 km. Ciśnienie w jądrze wynosi kilka GPa, a temperatura ponad 4000 IC. Lepkość płynnego żelaza i niklu jest w takich warunkach bliska lepkości wody, a przewodność elektryczna przewyższa przewodność miedzi.