Változik a mágneses erő iránya? 11 döntő tény

Változik-e a mágneses erő iránya? a válasz erre az, ahogy tovább tárgyaljuk. A megfigyelhető változások és a mögöttes folyamatok összekapcsolásával olyan döntő részleteket fedezhetünk fel világunk egy részéről, amelyek egyébként nem lennének elérhetőek.

A fordulatokat, amelyek véletlenszerű periódusokban fordulnak elő millió évente néhányszor, a történelem során a Föld mágneses terének leggyorsabb változásaihoz kötik.

De ellentétben a valódi megfordításokhoz kapcsolódó adatokkal, sokkal gyorsabb és frissebb mezőváltozásokat találtunk.

Változik-e a mágneses tér iránya?

A mágneses erő módosítja a részecske mozgásának irányát, de a sebességét vagy a mozgási energiáját nem. Mágneses erő huzalon, Elektronok mágneses elhajlása katódsugárcsőben, Mágneses erő protonon.

változik-e a mágneses erő iránya
A „Föld mágneses mezője” kép forrásai: Wikimedia

Azokban a régiókban, ahol a mágneses tér gyengült, Davies és Constable azt találta, hogy a mágneses tér évente akár 10 fokkal is eltolódhat. Ez az arány körülbelül 10-szer gyorsabb, mint amit a korábbi modellek jósoltak, és közel 100-szor gyorsabb, mint a kortárs mérések során megfigyelt változások.

A modellek azt mutatták, hogy a mágneses tér iránya hirtelen megváltozik, amikor az olvadt mag egyes részei megfordítják az irányt. A kutatók megfigyelései az alacsony szélességi körök gyors irányváltozásairól összhangban voltak azzal a ténnyel, hogy ez a magforduló gyakrabban fordult elő az egyenlítőhöz közeli régiókban.

A tanulmány szerzői szerint ez a friss bizonyíték arra vonatkozóan, hogy az alacsony szélességi fokon mennek keresztül a leggyorsabb változások, azt javasolják a tudósoknak, hogy a jövőben oda kell összpontosítaniuk erőfeszítéseiket.

Miért változik a mágneses erő iránya??

Az elektromágneses erők összekötik az elektromos áramokat a folyadékáramlással. Ezenkívül a mag felépítése valószínűleg nem egységes. Örvényáramok állíthatók elő elektromágneses indukcióval a folyadékáramlást hordozó töltés mellett. Meglehetősen erős számítógépek nélkül lehetetlen megoldani a rendkívül bonyolult rendszerre jellemző egyenleteket.

A Föld külső magját létrehozó anyag folyadék és elektromosságvezető is. A termikus konvekciós áramok adják a folyadék áramlását.

A Föld mágneses tere a numerikus szimulációk szerint „kaotikus”, és gyakran változtatja polaritását és szerkezetét. Ennek a bonyolultnak köszönhetően lehetséges, hogy a mágneses mező változhat anélkül, hogy az elektromos áramok iránya szükségszerűen megváltozna bárhol, ahol áramlik.

Az áramlás viszonylag csekély változása jelentős eltolódást (vagy akár megfordulást) eredményezhet a mágneses térben, mivel a rendszer „kaotikus”. Annak ellenére, hogy szimulációról van szó, a számítógépes modellek nagyon sikeresek voltak a mágneses tér szekuláris változásának újrateremtésében, amelyet a Föld felszínén mérhetünk.

„Mágneses mezők, amelyek változnak” A kép forrásai: Wikimedia

Mennyire változik a mágneses tér iránya?

A bolygó folyékony magja hozza létre a mágneses teret, a vas örvénylő mozgása pedig az űrbe nyúló mezőt hoz létre. Azáltal, hogy eltereli a napszelet – a napból áramló töltött részecskék áramlását – gátként szolgál, amely megvédi a Földet a nap káros sugárzásától, és segíti a légkör fenntartását.

A tudósok azt találták, hogy a Föld mágneses tere körülbelül tízszer gyorsabban változtathatja meg az irányt, mint azt korábban feltételezték. A kutatók az elmúlt 100,000 XNUMX év tevékenységének szimulálásával demonstrálhatták, hogyan változott a mező az idők során. Az eredmények azt mutatták, hogy a hirtelen irányváltások gyakran fordulnak elő fordulat idején, amikor a mező lokálisan gyenge.

A mágneses tér folyamatosan változik a folyékony mag mozgása miatt. A mágneses északi és déli pólusok helyzetet váltanak, amikor az jelentősen gyengül. Ezeket a korszakokat a kihalásokhoz kötik, és fokozott sugárzás kíséri. Nehéz megérteni, hogyan, mikor és miért történnek változások, mivel ezek hihetetlenül hosszú időn keresztül következnek be.

"A mágneses mező mennyisége, amely megváltozik" A kép forrásai: Wikimedia

Milyen gyakran és mikor változik a mágneses tér iránya?

Mivel északi és déli pólusa van, a mágneses tér elsősorban egy dipólushoz hasonlít. Az iránytű ezeken a helyeken közvetlenül lefelé vagy felfelé áll, ennek megfelelően. Gyakran mondják, hogy hasonlít egy rúdmágnes mezőjére, mint amilyen a hűtőszekrényen látható. A Föld mezője, amely nagyban különbözik a rúdmágnesétől, jelentős, kis léptékű ingadozást mutat.

Mágneses iránytű segítségével kiderül, hogy a Föld mágneses mezővel rendelkezik. Leginkább a bolygó rendkívül forró, olvadt magjában keletkezik, és valószínűleg a bolygó történetének nagy részében létezett.

Érdekes megjegyezni, hogy néha a mágneses tér csak „kirándulást” tapasztal, nem pedig megfordult.

Itt jelentős veszteséget tapasztal az általános erőben vagy az iránytűt mozgató erőben. A mező nem fordul meg egy erő hatására; hanem később ugyanazzal a polaritással működés közben regenerálódik, így az északi pólus észak marad, a déli pólus pedig dél.

Mi változtatja meg a mágneses tér irányát?

A kréta időszak általában azok az időszakok, amelyek a Föld történetének minden más pontján megfordulnak. A megfordulások nem megjósolhatók és semmiképpen sem ciklikusak. Ezért az átlagos megfordítási intervallum tárgyalására szorítkozunk.

A Föld mágneses tere történelme során számos polaritásváltáson ment keresztül. Ez látható a vulkanikus kőzetek mágneses mintáiban, különösen az óceánok fenekéről ásott kőzetekben. Átlagosan 4 vagy 5 fordulat millió évente az elmúlt 10 millió évben.

Például a matematikai szimulációkból úgy tűnik, hogy a teljes megfordulás egy és több ezer év közötti lehet. Bár emberi léptékben lassú, geológiai mércével mérve ez gyors.

Mint fentebb említettük, nem sok információ áll rendelkezésre a geológiai mérésekből arra vonatkozóan, hogy a mágneses tér hogyan változik megfordulásakor.

 Az is lehetséges, hogy idővel a pólusok „elvándorolnak” jelenlegi helyükről az Egyenlítő felé és azon keresztül. A mező teljes ereje bárhol a Földön nem lehet erősebb a jelenleginek a tizedénél.

Jobbkéz elv

A jobbkéz-szabály egyszerűen egy kényelmes technika a fizikusok számára a várható mozgási irányok felidézésére; a mögöttes fizikán alapul, amely összeköti a mágneses tereket és az általuk a mozgó töltésekre kifejtett erőket.

A mágneses erők irányának emlékezésére a fizikusok a jobbkéz szabályként ismert kézi kódot alkalmazták. Ezután mutasson középső ujjával úgy, hogy az párhuzamos legyen a mutató- és a hüvelykujjával.

Vannak esetek, amikor egy fizikus akaratlanul is a bal kezét használja, ami arra készteti őket, hogy előre jelezzék, hogy a mágneses erő rossz irányba mutat.

"Mágneses mező a jobb kéz szabálya szerint" A kép forrásai: Wikimedia

Példák a mágneses mező megváltoztatására

Áram vezetékben

Mivel már tudjuk, hogy az áram nem más, mint mozgó töltések, amikor az áram átfolyik egy vezetéken, csak egy mágneses tér hat rá, ugyanúgy, mint egy mozgó töltésre.

A pozitív töltések vezetéken keresztüli mozgását értjük, amikor a vezetékben lévő hagyományos áramról beszélünk

A hüvelykujj pozitív xxx irányba mutat, az első ujj a pozitív yyy irányba, a középső ujj pedig a pozitív zzz irányba. Ezt jobbkéz-szabálynak nevezik.

Mágneses mező által okozott áram a vezetékben

Egy egyenes vezeték mágneses tere, amelyet a rajta átfolyó áram hoz létre, gyűrűt képez a vezeték körül. Ujjait begörbítve és jobb hüvelykujjával a vezeték áramának irányába mutatva megtalálhatja. A vezetéket körülvevő mágneses mező hatására az ujjai ugyanabba az irányba görbülnek.

A mágneses mezőket nem csak a mozgó töltések befolyásolják; töltések mozgatásával is előállíthatók. A mozgó töltések által keltett mágneses tér meghatározására egy második jobbkéz-szabály is használható.

Kiderült, hogy ha már ismeri a mágneses tér irányát, akkor ennek a módszernek az ellenkezőjét is alkalmazhatja a vezetékben lévő áram irányának meghatározására.

Ezúttal mutasson hüvelykujjával a mágneses tér irányába, és görbítse ujjait, mint korábban. Ezúttal az ujjai körkörös mozgását tekintve meghatározhatja a mágneses teret létrehozó áram irányát.

Mágneses mező az MRI-ben

Erős fix mágneses mezőt használnak a vízmolekulákhoz kapcsolódó egyes protonok összehangolására az egész testben MRI vagy mágneses rezonancia képalkotás során. Ez az igazítási eljárás egy olyan mérés első szakasza, amely a mezőtől való apró protoneltéréseket használja fel, hogy feltérképezze a páciens különböző testrészeinek szerkezetét és sűrűségét.

Az alap MRI elvégzéséhez erős mágneses mezőt kell létrehozni a test tengelye mentén. Ez az oka annak, hogy a kütyü egyik kialakítása egy hatalmas elektromágneses tekercset tartalmaz, amely körülveszi a páciens törzsét.

A páciens körül spirálisan körbefutó áram mágneses mezőt hoz létre, amely egyenesen lefelé mutat a páciens testén, ahogy azt a jobbkéz szabályból megtanultuk.

Következtetés

Ahogy a fenti vitából láttuk, mi tudja, hogy a mágneses a mező a tényezőknek megfelelően változik. Nagyon sok ting, amely hozzájárul a mágneses tér megváltozásához. A Föld mágneses tere a természetes előfordulás, és nagyban függhet a cselekvést befolyásoló tényezőktől.

Lapozzon a lap tetejére