Câmp geomagnetic: caracteristici, structură, caracteristici și istoria cercetării

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-12 12:07

Câmpul geomagnetic (GP) este generat de surse situate în interiorul Pământului, precum și în magnetosferă și ionosferă. Protejează planeta și viața de pe ea de efectele nocive ale radiațiilor cosmice. Prezența lui a fost observată de toți cei care țineau busola și vedeau cum un capăt al săgeții indică spre sud, iar celăl alt spre nord. Datorită magnetosferei, s-au făcut mari descoperiri în fizică, iar până acum prezența acesteia este folosită pentru navigația maritimă, subacvatică, aviatică și spațială.

Caracteristici generale

Planeta noastră este un magnet uriaș. Polul său nordic este situat în partea „superioară” a Pământului, nu departe de polul geografic, iar polul său sudic este aproape de polul geografic corespunzător. Din aceste puncte, liniile magnetice de forță care alcătuiesc magnetosfera propriu-zisă se extind pe multe mii de kilometri în spațiu.

Polii magnetici și geografici sunt destul de îndepărtați unul de celăl alt. Dacă trasați o linie clară între polii magnetici, puteți ajunge la o axă magnetică cu un unghi de înclinare de 11,3 ° față de axa de rotație. Această valoare nu este constantă și totul pentru că polii magnetici se mișcă în raport cu suprafața planetei, schimbându-și locația anual.

Natura câmpului geomagnetic

Scutul magnetic este generat de curenții electrici (sarcini în mișcare) care se nasc în miezul lichid exterior, situat în interiorul Pământului la o adâncime foarte decentă. Este un metal fluid și se mișcă. Acest proces se numește convecție. Substanța în mișcare a nucleului formează curenți și, ca urmare, câmpuri magnetice.

Scutul magnetic protejează în mod fiabil Pământul de radiațiile cosmice. Sursa sa principală este vântul solar - mișcarea particulelor ionizate care curg din coroana solară. Magnetosfera deviază acest flux continuu, redirecționându-l în jurul Pământului, astfel încât radiațiile dure să nu aibă un efect dăunător asupra întregii vieți de pe planeta albastră.

Dacă Pământul nu ar avea un câmp geomagnetic, atunci vântul solar l-ar priva de atmosferă. Potrivit unei ipoteze, asta s-a întâmplat exact pe Marte. Vântul solar este departe de singura amenințare, deoarece Soarele eliberează și cantități mari de materie și energie sub formă de ejecții coronare, însoțite de un flux puternic de particule radioactive. Cu toate acestea, chiar și în aceste cazuri, câmpul magnetic al Pământului îl protejează prin devierea acestor curenți de laplanete.

Scutul magnetic își inversează polii aproximativ la fiecare 250.000 de ani. Polul magnetic nord ia locul nordului și invers. Oamenii de știință nu au o explicație clară de ce se întâmplă acest lucru.

Istoricul cercetării

Cunoașterea oamenilor cu proprietățile uimitoare ale magnetismului terestru a avut loc în zorii civilizației. Deja în antichitate, minereul de fier magnetic, magnetita, era cunoscut omenirii. Cu toate acestea, cine și când a dezvăluit că magneții naturali sunt orientați în mod egal în spațiu în raport cu polii geografici ai planetei este necunoscut. Potrivit unei versiuni, chinezii erau deja familiarizați cu acest fenomen în 1100, dar au început să-l folosească în practică doar două secole mai târziu. În Europa de Vest, busola magnetică a început să fie folosită în navigație în 1187.

Structură și caracteristici

Câmpul magnetic al Pământului poate fi împărțit în:

• câmpul magnetic principal (95%), ale cărui surse sunt situate în miezul exterior, conductor al planetei;
• câmp magnetic anormal (4%) creat de rocile din stratul superior al Pământului cu o bună susceptibilitate magnetică (una dintre cele mai puternice este anomalia magnetică Kursk);
• câmp magnetic extern (numit și variabil, 1%) asociat cu interacțiunile solar-terestre.

Variații geomagnetice regulate

Modificările câmpului geomagnetic în timp sub influența atât a surselor interne, cât și externe (în raport cu suprafața planetei) se numesc variații magnetice. Suntse caracterizează prin abaterea componentelor HP de la valoarea medie la locul de observaţie. Variațiile magnetice au o restructurare continuă în timp și adesea astfel de modificări sunt periodice.

Variațiile regulate care se repetă zilnic sunt modificări ale câmpului magnetic asociate cu modificările solare și lunare-diurne ale intensității MS. Variațiile sunt maxime în timpul zilei și la opoziția lunară.

Variații geomagnetice neregulate

Aceste modificări apar ca urmare a influenței vântului solar asupra magnetosferei Pământului, modificări în interiorul magnetosferei în sine și interacțiunii acesteia cu atmosfera superioară ionizată.

• Variații de douăzeci și șapte de zile există ca un model pentru re-creșterea perturbației magnetice la fiecare 27 de zile, corespunzătoare perioadei de rotație a corpului ceresc principal în raport cu observatorul pământesc. Această tendință se datorează existenței unor regiuni active cu viață lungă pe steaua noastră natală, observate în timpul mai multor revoluții ale acesteia. Se manifestă sub forma unei reapariții de 27 de zile a perturbațiilor geomagnetice și a furtunilor magnetice.
• Variațiile de unsprezece ani sunt asociate cu periodicitatea activității Soarelui de formare a punctelor. S-a constatat că în anii celei mai mari acumulări de zone întunecate pe discul solar, activitatea magnetică atinge, de asemenea, maximul, cu toate acestea, creșterea activității geomagnetice rămâne în urmă cu creșterea activității solare în medie cu un an.
• Variațiile sezoniere au două maxime și două minime corespunzătoareechinocții și timpi de solstițiu.
• Seculare, spre deosebire de cele de mai sus, - de origine externă, se formează ca urmare a mișcării materiei și a proceselor ondulatorii în miezul lichid conductor electric al planetei și reprezintă principala sursă de informații despre conductivitatea mantalei inferioare și a miezului, despre procesele fizice care conduc la convecția materiei, precum și despre mecanismul de generare a câmpului geomagnetic al Pământului. Acestea sunt cele mai lente variații - cu perioade care variază de la câțiva ani la un an.

Influența câmpului magnetic asupra lumii vii

În ciuda faptului că scutul magnetic nu poate fi văzut, locuitorii planetei îl simt perfect. De exemplu, păsările migratoare își construiesc traseul, concentrându-se asupra acestuia. Oamenii de știință au avansat mai multe ipoteze cu privire la acest fenomen. Una dintre ele sugerează că păsările îl percep vizual. În ochii păsărilor migratoare există proteine speciale (criptocromi) care își pot schimba poziția sub influența câmpului geomagnetic. Autorii acestei ipoteze sunt siguri că criptocromii pot acționa ca o busolă. Cu toate acestea, nu numai păsările, ci și țestoasele marine folosesc ecranul magnetic ca navigator GPS.

Impactul unui ecran magnetic asupra unei persoane

Efectul câmpului geomagnetic asupra unei persoane este fundamental diferit de oricare altul, fie că este vorba de radiații sau de un curent periculos, deoarece afectează complet corpul uman.

Oamenii de știință cred că câmpul geomagnetic funcționează într-un interval de frecvență ultra-joasă, drept urmare îndeplinește principaleleritmuri fiziologice: respirator, cardiac si cerebral. O persoană poate să nu simtă nimic, dar organismul totuși reacționează la el cu modificări funcționale ale sistemului nervos, cardiovascular și ale activității creierului. Psihiatrii urmăresc relația dintre exploziile de intensitate a câmpului geomagnetic și exacerbarea bolilor mintale de mulți ani, ducând adesea la sinucidere.

Activitate geomagnetică „Indexare”

Perturbațiile câmpului magnetic asociate cu modificările sistemului de curent magnetosferic-ionosferic sunt numite activitate geomagnetică (GA). Pentru a-i determina nivelul se folosesc doi indici - A și K. Acesta din urmă arată valoarea GA. Este calculată din măsurătorile scutului magnetic efectuate în fiecare zi la intervale de trei ore, începând cu ora 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). Cele mai mari valori ale perturbației magnetice sunt comparate cu valorile câmpului geomagnetic al unei zile liniștite pentru o anumită instituție științifică, în timp ce se iau în considerare valorile maxime ale abaterilor observate.

Pe baza datelor obținute se calculează indicele K. Datorită faptului că este o valoare cvasilogaritmică (adică crește cu una cu o creștere a perturbației de aproximativ 2 ori), nu poate să fie mediată pentru a obține o imagine istorică pe termen lung a stării câmpurilor geomagnetice ale planetei. Pentru a face acest lucru, există un indice A, care este o medie zilnică. Se determină destul de simplu - fiecare dimensiune a indicelui K este convertităindice echivalent. Se face o medie a valorilor K obținute pe parcursul zilei, datorită căruia este posibil să se obțină indicele A, a cărui valoare în zilele obișnuite nu depășește pragul de 100, iar în timpul celor mai grave furtuni magnetice poate depăși 200..

Deoarece perturbațiile câmpului geomagnetic în diferite părți ale planetei se manifestă diferit, valorile indicelui A din diferite surse științifice pot diferi semnificativ. Pentru a evita o astfel de accelerare, indicii A obţinuţi de observatoare se reduc la medie şi apare indicele global A_p. Același lucru este valabil și pentru indicele K_p, care este o valoare fracțională în intervalul 0-9. Valoarea sa de la 0 la 1 indică faptul că câmpul geomagnetic este normal, ceea ce înseamnă că se păstrează condițiile optime de trecere în benzile de unde scurte. Desigur, supus unui flux destul de intens de radiație solară. Un câmp geomagnetic de 2 puncte este caracterizat ca o perturbare magnetică moderată, care complică ușor trecerea undelor decimetrice. Valorile de la 5 la 7 indică prezența furtunilor geomagnetice care creează interferențe serioase cu intervalul menționat, iar cu o furtună puternică (8-9 puncte) fac imposibilă trecerea undelor scurte.

Activitatea câmpului geomagnetic în puncte

Ar	Kr	Descriere
0	0	Calm
2	1
3
4
7	2	Slab indignat
15	3
27	4	Indigat
48	5	Furtună magnetică
80	6
132	7	Marea furtună magnetică
208	8
400	9

Impactul furtunilor magnetice asupra sănătății umane

50-70% din populația lumii este afectată de furtunile magnetice. În același timp, declanșarea unei reacții de stres la unii oameni este observată cu 1-2 zile înainte de o perturbare magnetică, când se observă erupții solare. Pentru alții, chiar la vârf sau la ceva timp după o activitate geomagnetică excesivă.

Persoanele dependente metodic, precum și cele care suferă de boli cronice, trebuie să urmărească informații despre câmpul geomagnetic timp de o săptămână, pentru a exclude stresul fizic și emoțional, precum și orice acțiuni și evenimente care pot duce la stres, dacă se apropie furtunile magnetice.

Sindromul deficienței câmpului magnetic

Slăbirea câmpului geomagnetic din incintă (câmp hipogeomagnetic) are loc datorită caracteristicilor de proiectare ale diferitelor clădiri, materiale de pereți, precum și structuri magnetizate. Când vă aflați într-o cameră cu un GP slăbit, circulația sângelui este perturbată, furnizarea de oxigen și substanțe nutritive către țesuturi și organe. Slăbirea scutului magnetic afectează și sistemele nervos, cardiovascular, endocrin, respirator, osos și muscular.

Doctorul japonez Nakagawa „a sunat”acest fenomen se numește „sindrom de deficiență a câmpului magnetic uman”. În semnificația sa, acest concept poate concura cu deficitul de vitamine și minerale.

Principalele simptome care indică prezența acestui sindrom sunt:

• oboseală;
• scădere a performanței;
• insomnie;
• dureri de cap și dureri articulare;
• hipo- și hipertensiune arterială;
• disfuncționalități ale sistemului digestiv;
• tulburări ale sistemului cardiovascular.