Ģeomagnētiskais lauks: pazīmes, struktūra, raksturlielumi un pētījumu vēsture

2024 Autors: Henry Conors | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-12 10:40

Ģeomagnētisko lauku (GP) ģenerē avoti, kas atrodas Zemes iekšienē, kā arī magnetosfērā un jonosfērā. Tas aizsargā planētu un dzīvību uz tās no kosmiskā starojuma kaitīgās ietekmes. Viņa klātbūtni novēroja visi, kas turēja kompasu un redzēja, kā viens bultas gals norāda uz dienvidiem, bet otrs uz ziemeļiem. Pateicoties magnetosfērai, fizikā tika veikti lieliski atklājumi, un līdz šim tās klātbūtne tiek izmantota jūras, zemūdens, aviācijas un kosmosa navigācijā.

Vispārīgās īpašības

Mūsu planēta ir milzīgs magnēts. Tā ziemeļpols atrodas Zemes "augšējā" daļā, netālu no ģeogrāfiskā pola, bet dienvidu pols atrodas netālu no atbilstošā ģeogrāfiskā pola. No šiem punktiem magnētiskās spēka līnijas, kas veido pašu magnetosfēru, sniedzas daudzus tūkstošus kilometru kosmosā.

Magnētiskie un ģeogrāfiskie poli atrodas diezgan tālu viens no otra. Novelkot skaidru līniju starp magnētiskajiem poliem, jūs varat iegūt magnētisko asi ar slīpuma leņķi 11,3 ° pret rotācijas asi. Šī vērtība nav nemainīga, un tas viss tāpēc, ka magnētiskie stabi pārvietojas attiecībā pret planētas virsmu, katru gadu mainot savu atrašanās vietu.

Ģeomagnētiskā lauka raksturs

Magnētisko vairogu ģenerē elektriskās strāvas (kustīgi lādiņi), kas rodas ārējā šķidrā kodolā, kas atrodas Zemes iekšienē ļoti pieklājīgā dziļumā. Tas ir šķidrs metāls, un tas kustas. Šo procesu sauc par konvekciju. Kodola kustīgā viela veido strāvas un rezultātā magnētiskos laukus.

Magnētiskais vairogs droši aizsargā Zemi no kosmiskā starojuma. Tās galvenais avots ir saules vējš – jonizēto daļiņu kustība, kas plūst no Saules vainaga. Magnetosfēra novirza šo nepārtraukto plūsmu, novirzot to ap Zemi, lai cietais starojums neatstātu kaitīgu ietekmi uz visu zilās planētas dzīvību.

Ja Zemei nebūtu ģeomagnētiskā lauka, tad Saules vējš tai atņemtu atmosfēru. Saskaņā ar vienu hipotēzi, tieši tas notika uz Marsa. Saules vējš nebūt nav vienīgais drauds, jo Saule arī izdala lielu daudzumu vielas un enerģijas koronālu izsviedes veidā, ko pavada spēcīga radioaktīvo daļiņu plūsma. Tomēr arī šajos gadījumos Zemes magnētiskais lauks to aizsargā, novirzot šīs strāvas noplanētas.

Magnētiskais vairogs maina savus polus aptuveni ik pēc 250 000 gadiem. Ziemeļu magnētiskais pols ieņem ziemeļu vietu un otrādi. Zinātniekiem nav skaidra izskaidrojuma, kāpēc tas notiek.

Pētījumu vēsture

Cilvēku iepazīšana ar zemes magnētisma pārsteidzošajām īpašībām notika civilizācijas rītausmā. Jau senatnē cilvēcei bija zināma magnētiskā dzelzsrūda, magnetīts. Tomēr, kurš un kad atklāja, ka dabiskie magnēti ir vienādi orientēti telpā attiecībā pret planētas ģeogrāfiskajiem poliem, nav zināms. Saskaņā ar vienu versiju, ķīnieši jau bija pazīstami ar šo parādību 1100. gadā, bet viņi sāka to izmantot praksē tikai divus gadsimtus vēlāk. Rietumeiropā magnētisko kompasu navigācijā sāka izmantot 1187. gadā.

Struktūra un raksturlielumi

Zemes magnētisko lauku var iedalīt:

• galvenais magnētiskais lauks (95%), kura avoti atrodas planētas ārējā, vadošajā kodolā;
• anomalais magnētiskais lauks (4%), ko rada ieži Zemes augšējā slānī ar labu magnētisko jutību (viena no spēcīgākajām ir Kurskas magnētiskā anomālija);
• ārējais magnētiskais lauks (saukts arī par mainīgu, 1%), kas saistīts ar saules un zemes mijiedarbību.

Regulāras ģeomagnētiskās variācijas

Ģeomagnētiskā lauka izmaiņas laika gaitā gan iekšējo, gan ārējo (attiecībā pret planētas virsmu) avotu ietekmē sauc par magnētiskajām variācijām. Viņi irraksturo ZS komponentu novirze no vidējās vērtības novērošanas vietā. Magnētiskām variācijām ir nepārtraukta laika pārstrukturēšana, un bieži vien šādas izmaiņas ir periodiskas.

Regulāras variācijas, kas atkārtojas katru dienu, ir izmaiņas magnētiskajā laukā, kas saistītas ar saules un Mēness diennakts izmaiņām MS intensitātē. Variācijas sasniedz maksimumu dienas laikā un Mēness opozīcijā.

Neregulāras ģeomagnētiskās variācijas

Šīs izmaiņas rodas Saules vēja ietekmes uz Zemes magnetosfēru, izmaiņām pašā magnetosfērā un tās mijiedarbības ar jonizēto augšējo atmosfēru rezultātā.

• Divdesmit septiņu dienu variācijas pastāv kā modelis magnētisko traucējumu atkārtotai izaugsmei ik pēc 27 dienām, kas atbilst galvenā debess ķermeņa rotācijas periodam attiecībā pret zemes novērotāju. Šī tendence ir saistīta ar ilgstošu aktīvu reģionu pastāvēšanu uz mūsu mājas zvaigznes, kas novērota vairāku tās apgriezienu laikā. Tas izpaužas kā ģeomagnētisko traucējumu un magnētisko vētru atkārtošanās 27 dienas.
• Vienpadsmit gadu variācijas ir saistītas ar Saules plankumu veidošanās aktivitātes periodiskumu. Konstatēts, ka gados, kad Saules diskā uzkrājas vislielākā tumšā vieta, arī magnētiskā aktivitāte sasniedz maksimumu, tomēr ģeomagnētiskās aktivitātes pieaugums vidēji par gadu atpaliek no Saules aktivitātes pieauguma.
• Sezonas variācijām ir divi augstākie un divi zemākie rādītāji, kas atbilstekvinokcijas un saulgriežu laiki.
• Sekulārie, atšķirībā no iepriekšminētā, - ārējas izcelsmes, veidojas vielas kustības un viļņu procesu rezultātā planētas šķidrumā elektriski vadošajā kodolā un ir galvenais informācijas avots par elektrisko. apakšējās apvalka un kodola vadītspēju, par fizikālajiem procesiem, kas izraisa vielas konvekciju, kā arī par Zemes ģeomagnētiskā lauka rašanās mehānismu. Šīs ir vislēnākās variācijas - ar periodiem no vairākiem gadiem līdz gadam.

Magnētiskā lauka ietekme uz dzīvo pasauli

Neskatoties uz to, ka magnētisko vairogu nevar redzēt, planētas iedzīvotāji to lieliski izjūt. Piemēram, gājputni veido savu maršrutu, koncentrējoties uz to. Zinātnieki izvirza vairākas hipotēzes par šo parādību. Viens no tiem liek domāt, ka putni to uztver vizuāli. Gājputnu acīs ir īpaši proteīni (kriptohromi), kas ģeomagnētiskā lauka ietekmē spēj mainīt savu stāvokli. Šīs hipotēzes autori ir pārliecināti, ka kriptohromi var darboties kā kompass. Tomēr ne tikai putni, bet arī jūras bruņurupuči izmanto magnētisko ekrānu kā GPS navigatoru.

Magnētiskā ekrāna ietekme uz cilvēku

Ģeomagnētiskā lauka ietekme uz cilvēku būtiski atšķiras no jebkura cita, vai tas būtu starojums vai bīstama strāva, jo tas pilnībā ietekmē cilvēka ķermeni.

Zinātnieki uzskata, ka ģeomagnētiskais lauks darbojas īpaši zemu frekvenču diapazonā, kā rezultātā tas atbilst galvenajamfizioloģiskie ritmi: elpošanas, sirds un smadzeņu. Cilvēks var neko nejust, bet organisms uz to tik un tā reaģē ar funkcionālām izmaiņām nervu, sirds un asinsvadu sistēmā un smadzeņu darbībā. Psihiatri jau daudzus gadus ir izsekojuši saistību starp ģeomagnētiskā lauka intensitātes uzliesmojumiem un garīgo slimību saasināšanos, kas bieži vien izraisa pašnāvību.

Ģeomagnētiskās aktivitātes "indeksēšana"

Magnētiskā lauka traucējumus, kas saistīti ar izmaiņām magnetosfēras-jonosfēras strāvas sistēmā, sauc par ģeomagnētisko aktivitāti (GA). Lai noteiktu tā līmeni, tiek izmantoti divi indeksi - A un K. Pēdējais parāda GA vērtību. To aprēķina no magnētiskā vairoga mērījumiem, kas veikti katru dienu ar trīs stundu intervālu, sākot no 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). Augstākās magnētisko traucējumu vērtības tiek salīdzinātas ar klusas dienas ģeomagnētiskā lauka vērtībām noteiktai zinātniskai institūcijai, savukārt tiek ņemtas vērā novēroto noviržu maksimālās vērtības.

Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, tiek aprēķināts indekss K. Tā kā tā ir kvazilogaritmiska vērtība (tas ir, palielinās par vienu, palielinoties traucējumiem apmēram 2 reizes), tas nevar aprēķināt vidējo, lai iegūtu ilgtermiņa vēsturisku priekšstatu par planētas ģeomagnētisko lauku stāvokli. Lai to izdarītu, ir indekss A, kas ir dienas vidējais rādītājs. To nosaka pavisam vienkārši – katra indeksa K dimensija tiek pārvērsta parekvivalents indekss. Dienas laikā iegūtās K vērtības tiek aprēķinātas vidējās, pateicoties kurām ir iespējams iegūt A indeksu, kura vērtība parastajās dienās nepārsniedz 100 slieksni, bet nopietnāko magnētisko vētru laikā var pārsniegt 200.

Tā kā ģeomagnētiskā lauka traucējumi dažādās planētas daļās izpaužas atšķirīgi, A indeksa vērtības no dažādiem zinātniskiem avotiem var ievērojami atšķirties. Lai izvairītos no šādas uzskriešanas, observatoriju iegūtie indeksi A tiek samazināti līdz vidējiem un parādās globālais indekss A_p. Tas pats attiecas uz indeksu K_p, kas ir daļēja vērtība diapazonā no 0 līdz 9. Tās vērtība no 0 līdz 1 norāda, ka ģeomagnētiskais lauks ir normāls, kas nozīmē, ka tiek saglabāti optimāli apstākļi pārvietošanai īsviļņu joslās. Protams, pakļaujoties diezgan intensīvai saules starojuma plūsmai. 2 punktu ģeomagnētiskais lauks tiek raksturots kā mērens magnētiskais traucējums, kas nedaudz apgrūtina decimetru viļņu pāreju. Vērtības no 5 līdz 7 norāda uz ģeomagnētisko vētru klātbūtni, kas rada nopietnus traucējumus minētajā diapazonā, un ar spēcīgu vētru (8-9 punkti) padara īso viļņu pāreju neiespējamu.

Ģeomagnētiskā lauka aktivitāte punktos

Ar	Kr	Apraksts
0	0	Mierīgs
2	1
3
4
7	2	Vāji sašutums
15	3
27	4	Sašutums
48	5	Magnētiskā vētra
80	6
132	7	Liela magnētiskā vētra
208	8
400	9

Magnētisko vētru ietekme uz cilvēka veselību

Magnētiskās vētras ietekmē 50–70% pasaules iedzīvotāju. Tajā pašā laikā dažiem cilvēkiem stresa reakcijas sākums tiek atzīmēts 1-2 dienas pirms magnētiskā traucējuma, kad tiek novēroti saules uzliesmojumi. Citiem, pašā maksimumā vai kādu laiku pēc pārmērīgas ģeomagnētiskās aktivitātes.

Metodiski atkarīgiem cilvēkiem, kā arī tiem, kuri cieš no hroniskām slimībām, nedēļu nepieciešams izsekot informācijai par ģeomagnētisko lauku, lai izslēgtu fizisko un emocionālo stresu, kā arī jebkādas darbības un notikumus, kas var izraisīt stresu, ja tuvojas magnētiskās vētras.

Magnētiskā lauka deficīta sindroms

Ģeomagnētiskā lauka pavājināšanās telpās (hipoģeomagnētiskais lauks) notiek dažādu ēku, sienu materiālu, kā arī magnetizēto konstrukciju dizaina īpatnību dēļ. Atrodoties telpā ar novājinātu ģimenes ārstu, tiek traucēta asinsrite, audu un orgānu piegāde ar skābekli un barības vielām. Magnētiskā vairoga vājināšanās ietekmē arī nervu, sirds un asinsvadu, endokrīno, elpošanas, skeleta un muskuļu sistēmas.

Japāņu ārsts Nakagava "zvanīja"šo parādību sauc par "cilvēka magnētiskā lauka deficīta sindromu". Pēc savas nozīmes šī koncepcija var konkurēt ar vitamīnu un minerālvielu deficītu.

Galvenie simptomi, kas norāda uz šī sindroma klātbūtni, ir:

• nogurums;
• veiktspējas samazināšanās;
• bezmiegs;
• galvassāpes un locītavu sāpes;
• hipo- un hipertensija;
• gremošanas sistēmas darbības traucējumi;
• sirds un asinsvadu sistēmas traucējumi.