Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Это область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 километров и выше. Она содержит большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.
На небольшом удалении от поверхности Земли, около трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеобразное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.
Магнитосфера Земли – это область околоземного пространства, свойства, размеры и форма которой определяется магнитным полем Земли и его взаимодействием с солнечным ветром.
Между границей магнитосферы и регулярным магнитным полем Земли находится область, называемая магнитопаузой.
Атмосфера Солнца на 90% состоит из водорода. Самая удалённая от поверхности её часть называется короной Солнца. Температура короны достигает 1,5 – 2 млн. К., и газ короны полностью ионизирован. При такой температуре плазмы тепловая скорость протонов около 100 километров в секунду, а электронов – несколько тысяч километров в секунду. Для преодоления солнечного притяжения достаточна начальная скорость 618 километров в час, вторая космическая скорость Солнца, поэтому постоянно происходит утечка плазмы. Солнечный ветер – это постоянный радиальный поток плазмы солнечной короны в межпланетное пространство.
Преодолев притяжение Солнца, частицы солнечного ветра летят по прямым траекториям. Скорость каждой частицы с удалением почти не меняется, но бывает она разной, так как зависит от состояния солнечной поверхности и приблизительно равна 470 километров в секунду. Расстояние до Земли солнечный ветер проходит за 3-4 суток. При этом плотность частиц в нём убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до Солнца. На расстоянии, равном радиусу земной орбиты, в 1 квадратном сантиметре в среднем находится 4 протона и 4 электрона. Солнечный ветер уменьшает массу Солнца на 109 килограмм в секунду. В окрестностях Земли столкновение частиц солнечного ветра с геомагнитным полем порождает стационарную ударную волну перед земной магнитосферой. Траектории частиц солнечного ветра искривляются и начинают обтекать границу магнитосферы. Земное поле становится несимметричным, а в сторону удаления от Солнца вытягивается хвост из магнитных силовых линий, уходящих на бесконечность. В магнитопаузе магнитное поле слабое, нерегулярно изменчивое и хаотически направленное.
Прорвавшиеся в магнитосферу частицы называют полярные сияния.
Во внутренних областях магнитосферы магнитное поле удерживает в магнитной ловушке, потоки быстрых частиц. Эти частицы образуют радиационные пояса Земли.
Изменения интенсивности солнечного ветра, связанные со вспышками на Солнце, приводят к магнитным бурям. При этом происходит усиление полярных сияний, возрастает поток частиц в радиационных поясах, искажается магнитное поле Земли.
Исследования остаточной намагниченности, приобретённой изверженными горными породами при остывании их ниже точки Кюри, свидетельствует о неоднократных инверсиях магнитного поля Земли, зафиксированных в полосовых магнитных аномалиях океанической коры, параллельные осям срединных океанических хребтов. В океанической коре, таким образом записаны все изменения магнитного поля Земли за последние 180 миллионов лет. Сопоставляя участки с одинаковой намагниченностью по разные стороны океанических хребтов, можно определить, когда эти участки начали расходиться.
Демонстрация презентаций о магнитном поле Земли,
полярных сияниях, образовании солнечного ветра
Поскольку наша планета Земля представляет собой огромный магнит, то и все, что на ней рождается, развивается в постоянном магнитном поле, приспосабливаясь к определенным циклическим изменениям. Сегодня уже накоплено достаточно фактов, говорящих о том, что постоянное магнитное поле нашей планеты, его ритмика оказывают самое разностороннее влияние на развитие жизни животного и растительного мира.
Результаты исследований, которые ведут ученые, дают основание утверждать, что млекопитающие располагают аппаратом, который помогает им определять направление магнитного поля. Удивительной по совершенству ориентацией обладают рыбы и птицы. В новом незнакомом водоеме рыбы охотнее всего плавают в направлении север—юг. Два раза в году — каждую осень и каждую весну — несметные стаи птиц, пролетая тысячи километров в туман и дождь, не боятся сбиться с пути. Помогает им в этом способность ориентироваться по магнитному полю Земли. Имеются сообщения о том, что у птиц найден даже специальный орган, воспринимающий земное магнитное поле и направление его силовых линий. Многие исследователи утверждают, что это не что иное, как гребешковая складка, составляющая часть внутреннего уха, а также некоторые участки оперения.
Носятся над землей различные насекомые. На первый взгляд кажется, что их движения хаотичны. Но на самом деле их полет также подчиняется определенным законам, особенно в начале и в конце полета они ориентируются в направлении север — юг или восток — запад. По-видимому, способность чувствовать направление естественного магнитного поля присуща всему живому. Реакции насекомых и млекопитающих на магнитное поле помогают понять сложный механизм биологических ритмов.
Магнитные поля (особенно искусственные) вызывают в животном и растительном мире самые разнообразные явления. Оказывается, магнитное поле тормозит рост живого организма. Трехнедельные мышата, помещенные в магнитное поле, развивались медленнее, чем обычно, при этом на самцов поле действовало сильнее, чем на самок. Исследователи отмечают и такой поразительный факт: мыши, выдержанные в течение недели в магнитном поле, выглядят в своей «глубокой старости» молодыми.
Магнитное поле способно не только тормозить развитие живого, в некоторых случаях оно оказывает обратное действие. Магнитное поле, например, улучшает свертываемость крови, повышает общую активность животных, птиц, рыб — они становятся более энергичными, больше двигаются, активнее ищут пищу.
Современная техника с каждым годом все больше насыщает окружающую нас среду мощными магнитными полями, интенсивность которых в тысячи и миллионы раз превосходят интенсивность магнитного поля Земли.
ВЫВОДЫ (записываются в тетрадь):
1. Магнитное поле Земли или геомагнитное поле - поле, генерируемое внутриземными источниками.
2. Магнитными полюсами называются точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление.
3. Магнитных поля два - северный и южный.
4. Магнитной осью Земли называется прямая, проходящая через магнитные
5. Магнитным экватором называется окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси.
4. Доклад «Электромагниты, применение электромагнетизма»
Электрический ток рождает магнитное поле! Это открытие, сделанное известным датским физиком Гансом Христианом Эрстедом, позволило установить теснейшую связь между электричеством и магнетизмом и послужило основой для развития электромагнетизма.
Стремительное развитие электромагнитов началось с соленоида, построенного французскими учеными Араго и Ампером. С его помощью удалось получить такое же магнитное поле, как у постоянного магнита, сделанного из магнитного железняка или намагниченного железа.
Первый в мире электромагнит был построен англичанином Уильямом Стёрдженом в 1825 году. Он представлял собой согнутый в подкову лакированный железный стержень длиной 30 сантиметров и диаметром 1,3 сантиметра. На стержень был намотан слой неизолированной медной проволоки. Питался он от химического источника тока. Весил электромагнит Стёрджена всего 200 грамм и был способен удерживать груз весом до 3600 граммов. Этот электромагнит значительно превосходил по силе природные магниты такого же веса.
В дальнейшем появились один за другим новые, усовершенствованные конструкции электромагнитов, превосходящие своего предшественника по грузоподъемности.
Вездесущие руки-невидимки — так называют сегодня магниты. Электрические часы, которые мы видим на улицах и в помещениях, можно смело назвать «электромагнитными часами». Основными элементами их устройства являются электромагнитные механизмы, которые через равные промежутки времени включают ток и передвигают стрелки часов.
Стрелка прыгнула на циферблате — это значит, что электромагнит «ожил» от пропущенного через катушку тока и притянул к себе систему рычагов, связанных со стрелками.
Нажимая кнопку электрического звонка, мы тем самым замыкаем электрическую цепь, и ток устремляется в обмотку электромагнита. В это время сердечник намагничивается и притягивает к себе молоточек, который ударяет по металлической чашечке звонка.
Электрические цепи большой мощности опасно включать или выключать вручную, скажем простым рубильником. Поэтому в современных электрических установках применяют автоматические включатели и выключатели самых различных конструкций, и в каждом из них основными элементами системы являются электромагниты. Стоит дежурному инженеру нажать кнопку и система переключения сработает мгновенно. Мощный электромагнит притянет к себе рычаг и тем самым произведет включение или выключение линии.
Электромагнитные поля участвуют сегодня и при сборке различных машин.
Собираемые детали машин предварительно пропускаются через магнитное поле постоянного электрического тока, и при сборке они легко удерживаются в нужном положении близ базовой (основной) детали силами своего магнитного поля. После того как сборка закончена, машина помещается в специальную камеру для размагничивания.
Если детали машин, подлежащих сборке, изготовлены не из стали или чугуна, а, например, из латуни или цинка. Оказывается и в этом случае можно применить магнитную сборку. Достаточно постоянный ток заменить переменным и у немагнитных деталей появятся магнитные свойства. Применение метода магнитной сборки позволяет автоматизировать весь этот сложный процесс.
Магнитные поля помогают решать самые сложные задачи. Они пришли на помощь конструкторам — создателям сверхмощных турбогенераторов для новых гидроэлектростанций. Над турбогенератором установили сильный электромагнит, который и стал притягивать к себе движущую часть агрегата, в результате чего было значительно уменьшено давление на подшипники.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
