Что нужно сделать для того чтобы изменить полюсы магнитного поля: Как изменить магнитные полюсы катушки с током на противоположные?

Простые ответы на сложные вопросы по климату

Вопросы и ответы подготовлены
в рамках проекта «Повышение осведомленности в вопросах
изменения климата среди молодежи российской
части Баренц региона», выполняемом WWF России, WWF Германии и САФУ им.
М.В. Ломоносова при поддержке программы
«Северное измерение» ЕС. Вопросы были
собраны с помощью опроса представителей
неправительственных организаций Баренцевоморского
региона, а также в процессе более 20 вебинаров
и очных семинаров по данной теме, проведенных
в 2019-2021 годах. Ответы подготовлены руководителем
программы «Климат и энергетика» WWF России Алексеем Кокориным. Автор
выражает глубокую благодарность всем,
кто помог собрать вопросы и отладить
ответы по смыслу и по языку, что кардинальным
образом помогло сформулировать их более
просто и наглядно, а затем в удобном для
читателей виде представить на сайте:
Михаилу Волкову, Юлии Калиничевой, Денису
Копейкину, Андрею Копытову, Анастасии
Кочневой, Николаю Ларионову и Анне Пороховой.

После каждого ответа даются ссылки
на более подробную информацию в лекциях WWF России «Изменения климата
в России», подготовленных на базе докладов
Росгидромета, материалов его Климатического
центра и других научных источников.

Ниже проводится список из 100 вопросов.
Первым идет вопрос-резюме —  Как в двух словах рассказать про наши
действия по климату? Затем, вопросы и ответы собраны в семь разделов:

Пожалуйста, если у вас есть вопросы,
которых нет ниже, напишите автору данной
работы по адресу [email protected]. Это поможет нам выяснить, что пропущено,
а ответ на ваш вопрос войдет в «100+ вопросов
по климату» и появится на веб-сайте WWF России.

Как в двух словах рассказать
про наши действия по климату?

Первое ваше слово должно отвечать
на вопрос «почему?», а второе – «что делать?».
Первое очень важно именно у нас, ведь в
России причины изменений климата вне
программ школ и ВУЗов, а в интернете безумная
путаница. Однако есть раздел «Климатическая
продукция» на сайте Росгидромета и более популярные материалы – лекции WWF России. Из них можно видеть,
что все прошлое хорошо объясняется Солнцем,
вулканами, океанскими вариациями, вращением
Земли и движением континентов. Но никакое
их сочетание не может объяснить последние
50 лет. Что нового? Если очень кратко, то вот
три экспериментальных факта: одновременный
прогрев всех океанов, рост концентрации
СО₂ в атмосфере и его изотопный
состав, охлаждение верхней атмосферы
– стратосферы при потеплении приземного
слоя воздуха. Это однозначно доказывает
ведущую роль человека, который немного,
но существенно усилил парниковый эффект,
прежде всего, сжигая уголь, нефтепродукты
и газ.

Конечно, в отдельные годы и даже
десятилетия естественные факторы могут
быть доминирующими, временные похолодания
есть и будут, но вывод климатологов однозначен
– в масштабе прошлых 50 и будущих 100-200 лет –
основной вклад дает
человек. Прогноз неутешителен, загляните
на сайт Климатического центра Росгидромета,
там очень наглядные
карты.

Что делать? Конечно, снижать выбросы
парниковых газов. Причем достаточно быстро, иначе плохо будет всем, и заранее – климатическая
система откликается на наши действия
с временным лагом в несколько десятилетий.
Ученые даже ввели термин – «планетарный
углеродный бюджет» – это то, сколько все
мы можем «послать» в атмосферу СО₂ и других парниковых газов, чтобы
удержаться «на плаву», пойти хотя бы по
умеренному сценарию
выбросов парниковых газов, а это глобальное потепление на 2-2,5⁰С. В принципе, есть технологии увеличения
углеродного бюджета, это проекты по поглощению
СО₂ лесами или же напрямую из
дымовых труб предприятий. Однако это
довольно дорого, поэтому сначала надо
попытаться экономить бюджет.

Чтобы наш общий ресурс – планетарный
углеродный бюджет нельзя было быстро
израсходовать, нужно вводить плату за
выбросы, причем она должна постепенно
расти. Это уже работает в Европе, в Китае и многих
других странах, не за горами и плата
в нашей стране. Платят предприятия – производители
продукции, а если нет – огромные штрафы.
В этой ситуации предприятия начинают
предпринимать климатические проекты
по снижению углеродного следа своей
продукции. Причем передовики здесь могут
получить немало преимуществ, ведь покупатель
скорее предпочтет их более «зеленую»
продукцию, а не более «грязных» конкурентов.
Поэтому возникает даже рынок проектов. Это не шутка, такая тенденция уже налицо
и будет только нарастать.

Однако и это не все. Чем сильнее
потепление – суровее опасные климатические
явления – волны жары и засухи, наводнения
и штормовые ветра, лесные пожары и нашествия
вредителей, смерчи и тайфуны, тем дороже
производить продукцию. Все мы, и страна
и регионы и предприятия должны адаптироваться к новым условиям, а это тоже затраты,
которые лучше нести заранее, чтобы потом
не было катастрофических разрушений,
грозящих потерей бизнеса, имущества
и даже жизней. Все непросто, но иначе никак,
главное – надо действовать – строить свой сценарий
декарбонизации и одновременно адаптации. Иначе проиграют все. 

Подробнее в лекциях WWF России «Изменения климата в России»

Геологи выяснили, как быстро перевернулись полюса Земли в последний раз

https://ria.ru/20190807/1557272812.html

Геологи выяснили, как быстро перевернулись полюса Земли в последний раз

Геологи выяснили, как быстро перевернулись полюса Земли в последний раз — РИА Новости, 07.08.2019

Геологи выяснили, как быстро перевернулись полюса Земли в последний раз

Анализ «намагниченности» древних вулканических пород показал, что последний переворот полюсов Земли затянулся примерно на 22 тысячи лет, что в разы больше… РИА Новости, 07.08.2019

2019-08-07T21:00

2019-08-07T21:00

2019-08-07T21:00

наука

сша

южная корея

открытия — риа наука

северный полюс

геология

земля

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21. img.ria.ru/images/148095/67/1480956767_38:0:4493:2506_1920x0_80_0_0_2bf0dc9fb5cdf730921c50601d865a88.jpg

МОСКВА, 7 авг — РИА Новости. Анализ «намагниченности» древних вулканических пород показал, что последний переворот полюсов Земли затянулся примерно на 22 тысячи лет, что в разы больше прошлых оценок. Это говорит о том, что наша планета останется без магнитного щита на протяжении необычно долгого времени, пишут ученые в журнале Science Advances.Положение полюсов и то, куда указывает стрелка компаса, не является постоянным для нашей планеты. Периодически, примерно раз в 450 тысяч или миллион лет, северный и южный полюса Земли меняются местами, а еще чаще происходят временные перевороты магнитной оси. Следы этих процессов ученые часто находят в древних глинах и в отложениях вулканических пород.К примеру, недавно они обнаружили, что после последнего временного сдвига оси, что произошло около 40 тысяч лет назад, северная стрелка компаса несколько тысяч лет указывала на современный южный полюс. Кроме того, примерно 780 тысяч лет назад полюса постоянно были направлены в эти стороны, а впоследствии их положение резко поменялось. Сегодня многие обыватели и некоторые ученые считают, что нечто подобное должно произойти в самое ближайшее время по геологическим меркам, так как сила поля плавно, но достаточно сильно снизилась за последние несколько сотен лет, а северный и южный магнитные полюса сдвигаются все быстрее.В реальности это событие действительно произойдет достаточно быстро, но не по человеческим, а геологическим меркам — в ближайшие несколько тысяч или десятков тысяч лет. Вдобавок сам переворот полюсов будет не мгновенным, и поэтому у наших потомков будет время подготовиться к этому событию и оценить все возможные риски.Сингер и его коллеги детально исследовали и раскрыли обстоятельства последнего подобного переворота, собрав и изучив магматические горные породы, которые извергали наземные и подводные вулканы в самых разных уголках мира примерно 800-770 тысяч лет назад.Авторы статьи решили эту проблему, собрав несколько сотен образцов древних излияний магмы и объединив их в общую картину того, как менялись сила, направление и структура магнитного поля Земли непосредственно до и после переворота полюсов. Для этого ученые вычислили их возраст, замерив доли изотопов аргона и бериллия, после чего сопоставили их намагниченность между собой.Эти породы показали, что прежние магнитные полюса перестали существовать примерно 785 тысяч лет назад. В то время в недрах Земли существовало не два, а множество слабых очагов магнитной активности, возникавших и исчезавших каждые несколько тысяч лет. Ситуация нормализовалась лишь примерно через 22 тысячи лет, когда полюса окончательно поменялись местами и приобрели свой текущий вид.Подобные оценки, как отмечает Сингер, примерно в два раза выше предыдущих попыток замерить продолжительность этого периода «междуцарствия». С одной стороны, это говорит о том, что флора и фауна Земли будут подвергаться действию космической радиации заметно дольше, чем считали ученые.С другой стороны, подобная неторопливость полюсов говорит о том, что переворот магнитной оси планеты вряд ли произойдет очень быстро, за несколько десятков или сотен лет, чего опасались некоторые геологи. Это даст человечеству больше времени на то, чтобы приспособиться к подобной «смене координат» и оценить все последствия данных перемен, заключает геолог.

https://ria.ru/20190516/1553542208.html

https://ria.ru/20180821/1526939485.html

сша

южная корея

северный полюс

земля

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/148095/67/1480956767_595:0:3936:2506_1920x0_80_0_0_701b091c280f0bb2b5ab443ae434f4cc. jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

сша, южная корея, открытия — риа наука, северный полюс, геология, земля

МОСКВА, 7 авг — РИА Новости. Анализ «намагниченности» древних вулканических пород показал, что последний переворот полюсов Земли затянулся примерно на 22 тысячи лет, что в разы больше прошлых оценок. Это говорит о том, что наша планета останется без магнитного щита на протяжении необычно долгого времени, пишут ученые в журнале Science Advances.

«Перевороты полюсов происходят в глубинных недрах Земли, однако они проявляют себя во всех ее слоях, и в особенности на поверхности. Если мы не будем понимать, как выглядят следы этого события на поверхности, то мы никогда не сможем понять, что именно служит причиной подобных сдвигов», — отмечает Брэд Сингер (Brad Singer) из университета штата Висконсин в Мэдисоне (США).

Положение полюсов и то, куда указывает стрелка компаса, не является постоянным для нашей планеты. Периодически, примерно раз в 450 тысяч или миллион лет, северный и южный полюса Земли меняются местами, а еще чаще происходят временные перевороты магнитной оси. Следы этих процессов ученые часто находят в древних глинах и в отложениях вулканических пород.

К примеру, недавно они обнаружили, что после последнего временного сдвига оси, что произошло около 40 тысяч лет назад, северная стрелка компаса несколько тысяч лет указывала на современный южный полюс. Кроме того, примерно 780 тысяч лет назад полюса постоянно были направлены в эти стороны, а впоследствии их положение резко поменялось.

16 мая 2019, 14:11НаукаУченые объяснили, почему северный магнитный полюс «переезжает» в Россию

Сегодня многие обыватели и некоторые ученые считают, что нечто подобное должно произойти в самое ближайшее время по геологическим меркам, так как сила поля плавно, но достаточно сильно снизилась за последние несколько сотен лет, а северный и южный магнитные полюса сдвигаются все быстрее.

В реальности это событие действительно произойдет достаточно быстро, но не по человеческим, а геологическим меркам — в ближайшие несколько тысяч или десятков тысяч лет. Вдобавок сам переворот полюсов будет не мгновенным, и поэтому у наших потомков будет время подготовиться к этому событию и оценить все возможные риски.

Сингер и его коллеги детально исследовали и раскрыли обстоятельства последнего подобного переворота, собрав и изучив магматические горные породы, которые извергали наземные и подводные вулканы в самых разных уголках мира примерно 800-770 тысяч лет назад.

«Потоки лавы представляют собой идеальные записывающие устройства, в которых сохраняются следы древнего магнитного поля. Внутри них присутствует большое количество минералов, богатых железом, в которых навсегда «отпечатываются» свойства поля по мере того, как они остывают. Проблема заключалась в том, что на Земле нет вулканов, которые бы извергались постоянно», — продолжает геолог.

Авторы статьи решили эту проблему, собрав несколько сотен образцов древних излияний магмы и объединив их в общую картину того, как менялись сила, направление и структура магнитного поля Земли непосредственно до и после переворота полюсов. Для этого ученые вычислили их возраст, замерив доли изотопов аргона и бериллия, после чего сопоставили их намагниченность между собой.

Эти породы показали, что прежние магнитные полюса перестали существовать примерно 785 тысяч лет назад. В то время в недрах Земли существовало не два, а множество слабых очагов магнитной активности, возникавших и исчезавших каждые несколько тысяч лет. Ситуация нормализовалась лишь примерно через 22 тысячи лет, когда полюса окончательно поменялись местами и приобрели свой текущий вид.

21 августа 2018, 15:18НаукаУченые назвали последствия от переворота полюсов Земли

Подобные оценки, как отмечает Сингер, примерно в два раза выше предыдущих попыток замерить продолжительность этого периода «междуцарствия». С одной стороны, это говорит о том, что флора и фауна Земли будут подвергаться действию космической радиации заметно дольше, чем считали ученые.

С другой стороны, подобная неторопливость полюсов говорит о том, что переворот магнитной оси планеты вряд ли произойдет очень быстро, за несколько десятков или сотен лет, чего опасались некоторые геологи. Это даст человечеству больше времени на то, чтобы приспособиться к подобной «смене координат» и оценить все последствия данных перемен, заключает геолог.

Действие магнитного поля на рамку с током

на прошлом уроке мы с вами познакомились с силой которая действует на проводник с током находящийся в магнитном поле эту силу мы называем вслед за всеми остальными физиками силой ампера и для того чтобы определить направление силы ампера есть правило левой руки сегодня мы по пользуемся этим правилом для решения более важной с практической точки зрения задачи а именно мы будем рассматривать поведение не просто проводника а проводника согнутого в рамку тема сегодняшнего урока рамка с током в магнитном поле . электродвигатели рамка с током в магнитном поле электродвигатели домашнее задание конспект и расскажу вам больше чем в учебнике а в учебнике дочитайте до конца параграф 62 перышкин параграф шийся 2 до конца кроме того по лукашик у выполните задачи 1471 и 1481 а по кирику для 8 класса сделайте задание начиная с 3 по 6 высокого уровня прошлый раз было достаточного на странице 90 91 естественно с рисунками записали ну а теперь давайте представим себе следующую ситуацию пусть у нас есть рамка прямоугольной формы которую мы поместили в магнитное поле будем ее рисовать вот эта рамка подключим эту рамку к источнику тока так например чтобы top tec вот в этом направлении в этом проводники в этом проводники в этом направлении здесь он будет течь сюда здесь он будет течь сюда стало быть нам для того чтобы обеспечить такое направление тока положительный полюс источника тока надо подключить с правой стороны отрицательный с левой пусть эта рамка имеет возможность поворачиваться вокруг вот этой оси и теперь поместим ее в магнитное поле пусть магнитное поле будет направлена слева направо вот линии магнитного поля я не буду рисовать полюса магнита для того чтобы не загромождать рисунок магнитное поле здесь у нас будет северный полюс магнита который может создавать такое магнитное поле а здесь южный вы помните что линии магнитного поля выходят из северного и входят в южный конец давайте посмотрим как будет влиять магнитное поле на каждую из четырех сторон этой рамки возьмем например вот эту сторону воспользуемся правилом левой руки 4 вытянутых пальца надо направить по направлению тока а перед этим нужно сделать так чтобы линии магнитного поля входили в ладонь и так линии входят в ладонь 4 вытянутых пальца к нам отогнуты на 90 градусов большой палец левая рука не забываем показывает вверх значит на эту сторону будет действовать сила направленная вверх я ее обозначу f1 на эту сторону линии магнитного поля входят в ладони 4 вытянутых пальца направляем потоку отогнуты на 90 градусов большой палец направлен вниз значит на эту сторону рамки будет действовать сила направленная вниз обозначим ее f2 что будет с этой стороной как вы думаете удастся нам сделать так чтобы линии магнитного поля входили в ладонь и одновременно четыре вытянутых пальцы были направлены по току не удастся потому что ток направлен направление тока и направление поля лежат на одной прямой в таких случаях силы ампера не действует поэтому я здесь просто нарисую точку это будет означать что сила не действует то же самое не будет действовать сила и на вот этот участок рамки как же поведет себя это рамка если ее предоставить сама себе эта сторона будет подниматься эта сторона будет опускаться и рамка придет во вращение в нашем случае по часовой стрелке этак рамка с током поворачивается в магнитном поле давайте посмотрим до каких пор это будет происходить давайте нарисуем рисунок где рамка повернулась на 90 градусов в ту сторону в которую она хочет повернуться вот рисунок этой рамки теперь эта сторона рамки которая раньше была направлена сюда будет вертикально вот так так так так так источник тока подключаем тоже ток теперь течёт вот так и здесь он течет сюда подключаем источник тока в прежней полярности плюс с правой стороны минус с левой стороны магнитное поле по-прежнему направлена слева направо здесь северный полюс здесь южный воспользуемся правилом левой руки линии магнитного поля упираются в ладони 4 вытянутых пальца показывают направление тока вот в этой стороне палец по-прежнему большой направлен вверх значит сила ампера действующей на эту сторону мы и обозначили f1 будет направлена вверх f1 на противоположную сторону будет действовать сила f 2 по-прежнему направленная вниз а что будет с силами которые действуют на вот эту сторону и на вот эту давайте посмотрим теперь уже ток течет не в ту же самую сторону куда направлен на поле а под прямым углом линии магнитного поля упирается в ладонь 4 вытянутых пальца показывают направление тока большой палец показывает направление силы значит вот так будет направлена сила f3 обозначим ее на эту сторону будет действовать сила направлена в противоположную сторону потому что ток здесь течет в противоположную сторону значит f4 f4 как поведет себя рамка если оно находится в этом положении как она себя поведет ее силы растягивают просто силы и просто растягивают следовательно рамка вращаться уже не будет она замрет в таком положении и так что получается в магнитном поле рамка стремится повернуться так чтобы плоскость рамки стала перпендикулярно направлению магнитного поля чтобы убедиться в том что так оно и есть давайте проверим все на опыте вот здесь есть рамочка сейчас вы крупное и увидите я ее правда сделал кругленькой она на резинках закреплена от рамки здесь несколько витков даже может быть пару десятков про отведены провода и эти провода ведут к источнику тока сюда значит мне нужен помощник который будет этот источник тока включать и выключать его пожалуйста правилам левой руки ты воспользоваться не можешь но ты можешь воспользоваться правой рукой значит вот выключатель так давай щелкни я выставлю то примерно 1 на 1 3 чай теперь смотрите у меня есть магниты два магнита я их сейчас расположу вот таким образом смотрите подожди лего не торопись сейчас направление магнитного поля совпадает с направлением плоскости рамки то есть вот такая картина вот один магнит вот другой и теперь я вот так вот расположу магниты дадим крупный план и лего включить ток проходящий через рамку включаем магниты так внимание лево ток вы видите рамка стремится повернуться перпендикулярна магнитному полю ей мешает конечно упругость резинок но если бы не резинки она бы размах разместилась перпендикулярна магнитному полю хорошо а если я поменяю направление магнитного поля рамка повернётся в противоположную сторону вот так теперь если мы поменяем направление тока давайте сделаем выключим включи сейчас еще раз смотрите рамка повернулась против часовой стрелки в кадре до выключим поменяем направление тока просто переставить местами полярности лёва включай рамка повернулась по часовой стрелке выключил контакт соскочила такая буйная рамка давай еще раз по часовой стрелке до 5 contacts искать но мы видели до слез садись большое спасибо итак рамка поворачивается действительно в магнитном поле но вот только беда в том что рамка способна повернуться на четверть оборота ну в крайнем случае на пол-оборота вот например и если бы на исходно рамку повернули вот так что в эта сторона была почти внизу то магнитное поле развернула бы ее вот так на пол оборота и этот провод станет верху и как дальше заставить рамку вращаться вот представьте себе что рамка из этого положения перешла вот в это положение она при этом разогналась и по инерции проскочила вот это положение если сейчас мы поменяем направление тока в рамки так что мы снова это делали что произойдет эта сила которая сейчас действует вверх будет направлена вниз эта сила которая действует вниз будет направлена вверх и произойдёт вот что рамка которая дошла до этого положения дошла до этого положения проскочила его теперь эта сила будет толкать эту сторону рамки вниз эту вверх и рамка про вернется снова через пол оборота было бы неплохо чтобы силы опять поменялись местами менять направление магнитного поля сложно а вот изменить направление тока в рамки довольно просто и сейчас мы с вами сконструируем устройство которое позволит автоматически изменять направление тока в рамки когда она будет поворачиваться на определенный угол снова рисуем рамку вот так вот ось вращения рамки здесь магнитное поле будет у нас слева направо тут как северный полюс магнита тут южный полюс магнита теперь смотрите что мы изменим в этой конструкции давайте продлим ось рамки вот так и теперь сделаем вот что это довольно сложный рисунок поэтому делайте за мной нарисуем цилиндрик легонько-легонько карандашиком чтобы едва было видно цилиндрик вот такой формы нарисуйте его легонько вот цилиндрик теперь берем и этот цилиндр разрезаем на 2 половинки вот здесь его сверху разрезаем вот так и снизу разрезаем вот так и теперь можно навести вот одна половинка одно полукольцо вот второе полукольцо вот так получилось два вот таких полукольца теперь смотрите что сделаем этот провод рамки соединим с левым полукольцом вот так сюда прикрепим а этот провод рамки соединим с правым полукольцом изнутри чтоб снаружи было гладко и разместим вот здесь скользящий контакт который прикасался бы к этому левому полукольцу и справа такой же скользящий контакт который будут прикасаться к правому полукольцу раньше у нас как было этот провод был подключен ток у нас тек в эту сторону так так ток тек в эту сторону значит здесь был положительный полюс его тут и оставим с этой стороны отрицательный полюс вот так нарисовали а теперь посмотрим что будет происходить сейчас рамка подключена точно так же как было подключено до того как я сделал вот эту конструкцию то есть на левую половинку действовала сила ампера направлена вверх f1 на правую сила ампера направленные вниз f2 рамка поворачивалась и смотрите что теперь будет происходить когда рамка повернётся на 90 градусов вот этот разрез окажется вот здесь нижней разрез окажется вот здесь и рамка разогнавшись проскочит по инерции это положение проскочит и теперь вот эта сторона станет на этом месте а эта сторона через пол оборота станет на этом месте как будет работать эта система по-прежнему на правую сторону будет действовать сила ампера направленная вниз а на левую силы ампера направлена вверх значит рамка через пол оборота снова будет стремиться вращаться по часовой стрелке и так будет происходить непрерывно таким образом нам удалось устройство создать устройство которое вращает рамку всегда в одну и ту же сторону вот этот система из двух полуколец называется коллектор а вот эти два контакта вот этот и этот вот эти два скользящих контакта получили название щетки что значит коллектор в переводе на русский язык собиратель коллектор собирает ток от источника тока щетки почему их так называют дело в том что для того чтобы обеспечить хороший контакт место одного вот такого кольца можно взять что ты вроде щетки одежные где много тонких проводов хорошо прилегают к поверхности коллектора тогда контакт будет понадежней и эта система будет лучше работать так делали самые первые щетки современной щетки вы увидите я вам покажу и делают из графита значит вот это самый первый двигатель работающий на постоянном токе коллекторный двигатель теперь давайте подумаем как можно улучшить характеристики этого двигателя во-первых мы с вами знаем что магнитное поле усиливается если мы намотаем катушку на железный сердечник следовательно лучше взять не просто проволоку а проволоку намотанная на железную какую-то на какую-то железную по праву на какой-то железный сердечник это раз во вторых если вы возьмете рамку не из одного витка а например из 100 витков на каждый виток этой рамки будет действовать вот такая сила f1 с одной стороны f2 с другой стороны эти силы складываются значит если вы сделаете рамку из 100 витков то при том же токи в рамки эти силы складывают приведут к тому что момент силы вращающие эту рамку вспомним 7 класс увеличится в 100 раз значит во первых нужно взять их железный сердечник наматывать рамку на железный сердечник во вторых лучше взять много витков и вот только здесь есть одна беда смотрите когда рамка попадает вот в это положение происходит 2 неприятности во первых в этом положении на рамку не действуют вращающий момент действуют силы которые только растягивают но это еще полбеды что здесь происходит вот этот разрез приходится на щетку и этот разрез тоже приходится на эту щетку в результате полукольцо замыкает между собой щетки происходит короткое замыкание и здесь возникают неприятности как можно избежать что ариадна предлагает на изолятор какой-то да абсолютно правильно значит возьмем цилиндрик из какого-то диэлектрика и эти кольца сделаем потоньше чтобы вот эти щели были пошире тогда щетка не будет замыкать одновременно это кольцо и стой стороны это кольцо то есть у нас замыкание короткого не будет однако прекратится ток через рамку так знаете что можно сделать а что если мой вот вместо такого коллектора это вид отсюда вдоль оси у которого мы расширили щели по предложению ариадны возьмем и эти щели расширим еще сильнее сделаем вот так раз 2 а здесь коллектор а за счет к 1 2 и сюда подключим ещё одну рамку вот пластины коллектора ведущие к одной рамке а вот пластины коллектора идущие другой рамки то есть возьмем две рамки одна такая одна такая тогда получится что когда одна рамка станет вот в такое положение мертвая . так называемая вторая как раз будет находиться в таком положении и вращающий момент при этом будет максимален потому что мало того что сила еще и плечо помните что момент сила это произведение силы на плечо плечо силы будет максимальным тут оно равно нулю потому что сила проходит через ось такой и такое устройство это уже будет многополосная система количество рамок можно наращивать и вот мы приходим с вами потихонечку к устройству настоящего электродвигателя и так в настоящем электродвигатели рамок должно быть много чтобы обеспечить плавность вращения во вторых эти рамки должны содержать по много витков и в-третьих эти рамки нужно наматывать на железный сердечник смотрите на экран вот это железный сердечник настоящего электродвигателя он много- подразумевать что здесь будет много рамок в каждую из этих щели вкладывается катушка здесь одна здесь другая теперь следующее на этот каркас наматываются рамки видите их много причем каждая содержит много витков выводы эти храмы соединяются с контактами многополярного коллектора коллектора здесь больше чем 10 полюсов состоит и вот это будет вращающаяся часть электродвигателя вращающаяся часть электродвигателя носит название ротор ротор или его еще называют иногда якорь ротор или якорь дали нам же нужно каким-то образом подводить ток кро тару для этого служат щетки но только они устроены не так как я рисовал а в настоящих двигателях щетки вот такие это угольные стерженьки графитовые которая вот этими торцами прикасаются с одной и с другой стороны к коллектору уголь проводник поэтому щетки проводят электрический ток чтобы щетки прижимались хорошо коллектору служат вот эти пружинки они находятся в сжатом состоянии когда двигатель смонтирован а чтобы сопротивление между щеткой и источником тока было поменьше вот тут внутри медный провод гибкий и когда эти щётки размещают внутри электродвигатели вот одна щетка касается коллектора с одной стороны другая щетка касается коллектора с другой стороны теперь обратите внимание вот на что вот эта часть электродвигателя что это такое неподвижная часть электродвигателя так которая создает магнитное поле называется статор статор статор должен создавать магнитное поле как его можно создать есть два способа первое с помощью постоянных магнитов второй способ с помощью электромагнитов вот тот статор который вы видите создает магнитное поле с помощью электромагнитов вернемся еще раз к этой картинке вот это магнита провод электромагнита если мы отдельно за хотим увидеть статор он выглядит вот так вот магнита провод вот две катушки статора это один полюс электромагнита и с противоположной стороны второй полюс электромагнита и если вложить ротор и статор и ротор ставить в подшипнике получаются вот такой готовый электродвигатель смотрим из каких же он составных частей состоит ротор который насажен на вал вот вал дальше с другой стороны мы видим коллектор к которому прикасаются угольные щетки на щетке уже относится к 100 тару статор представляет собой вот такой электромагнит к статор укрепятся подшипники внутри которых вращается ротор вот устройство современного электродвигателя с коллектором ну а теперь давайте посмотрим как выглядит такой электродвигателя у меня есть такой электродвигатель час моего крупно вам покажем мы даже его включим с одной стороны с другой это двигатель рассчитан на напряжение кажется 27 вольт тут где-то на нем написано на 26 вот вот и смотрим составные части этого двигателя статор вот катушка самого статора дальше внутри в глубине коллектор вот я сейчас ротор буду вращать и видно как перемещаются пластины коллектора там внутри щетки вот одна щетка с одной стороны и вот угольная щетка с другой стороны вот эта пружинка которая прижимает щетку к коллектору и если мы сейчас включим напряжение двигатель начинает вращаться двигатель начинает вращаться сейчас он вращается так что вот этот тред двигателя вращается по часовой стрелке вот так ребята теперь вопрос на засыпку в какую сторону начнет вращаться этот двигатель если я изменю полярность включения магнита полярность включения источника тока в какую сторону он начнет вращаться сейчас он вращается вот этой частью по часовой стрелке что будет с направлением вращения если поменять местами полюс и вот я меняю полюсы и жду ваших предсказаний как вы думаете что произойдет с направлением тока в роторе изменится на противоположный значит должна измениться на противоположное и направление силы ампера но поскольку двигатель я вам показывал с электромагнитом то через электромагнит тоже поменяется ток значит одновременно изменится и направление тока в рамки и направление поля за счет изменения тока сила должна вроде изменить свое направление но если поле стало противоположным то сила по-прежнему будет направлена в ту же сторону я поменял направление включаем двигатель раньше крутилась по часовой стрелке а теперь тоже по часовой стрелке это здорово потому что такой двигатель с магнитным полем создаваемым переменным создаваемым электромагнитом можно использовать не только там где ток течет все время в одну сторону но и в цепях переменного тока в нашей осветительной сети ток 50 раз в секунду меняет направление но тем не менее такие двигатели можно использовать если только магнитное поле создается электромагнитом существуют и двигатели создания магнитного поля от постоянных магнитов такого профессионального у меня нет обычно эта моторчики маломощные потому что ну представьте себе какой-нибудь мощный двигатель с постоянными магнитами там очень сильные магниты должны быть ты проходишь мимо этого мотора и ключи которые у тебя в кармане притягивает притягивается к этому магниту да и смонтировать собрать такой двигатель очень тяжело вставить железный ротор внутрь статора с постоянными магнитами поэтому постоянные магниты используется обычно в двигателях мощных а мало мощные двигатели используют магниты как двигатели с катушками в качестве с электромагнитными в качестве источника поля используется в мощных двигателях а вот это двигатель с постоянными магнитами создающими магнитное поле правда это двигатель не профессиональный а модель но все равно он работает вот моторчик сейчас мы рассмотрим его составные части здесь не так много полюсов вот коллектор этого двигателя он немножко имеет необычную конструкцию щетки тут в виде двух пластин a chick вот таких вот ротор он всего из трех полюсов состоит а красные синие то постоянные магниты давайте включим этот двигатель включаем смотрите в какую сторону он крутится вот его медленно заставлю крутится заметили а теперь я поменяю направление тока поменяю местами плюс и минус источники тока поменял двигатель начал вращаться в противоположную сторону значит двигатель с постоянными магнитами имеет направление вращения которое зависит от направления тока а с электромагнитными всегда крутится в одну и ту же сторону вот кстати такая же модель двигателя только с электромагнитами здесь вместо постоянных магнитов вот одна катушка вот вторая тоже можно попробовать его испытать подключаем к одному полюсу подключаем другому запускаем вот он вращается вот у него коллектор он больше похож на тот который я рисовал вот коллектор и две щетки 1 с этой стороны 2 с этой стороны щетки прилегают коллектору и напоследок и напоследок я покажу вам маленький профессиональный моторчик вот этот моторчик кажется из видеомагнитофона кажется этот моторчик используется для того чтобы извлекать кассету из видеомагнитофона мы его сейчас приведём во вращение что было видно в какую сторону крутится здесь свете резиночку надел мы его приведем во вращение вот батарейки карманного фонарика вот заметили в какую сторону он крутится а теперь скажите пожалуйста как определить постоянные магниты или электромагниты установлены в статоре поменять направление тока точно вот запомнили куда крутится а теперь поменяем местами полюса батареи направление вращения изменилось следовательно внутри этого моторчика установлены постоянные магниты статор содержит постоянные магниты и последнее как обозначаются электродвигатели разного типа мы уже рисовали вот этот символ вот эти два краюшки символизируют щетки серединка символизирует ротор и коллектор это выводы если я хочу показать что магнитное поле создается постоянным магнитом я могу добавить вот что и написать здесь н. с. это электродвигатель в котором как говорят возбуждения происходит от постоянного магнита электродвигатель с возбуждением от постоянного магнита то есть магнитное поле создается постоянным магнитом а вот электродвигатель с возбуждением от электромагнита это ротор и щетки а статор рисуем вот так возбуждение от постоянного магнита возбуждения вот электромагнита а как подключать такой двигатель оказывается существует два способа можно к источнику тока подключать ротор и статор параллельно а можно последовательно и получится две разные системы смотрите вот сейчас мы создадим двигатель где статор и ротор соединены последовательно вот ротор вот статор вот катушка возбуждения соединяем ее последовательно с ротором последовательность роторов а вот второй способ катушка возбуждение и ротор соединяются параллельно ротор щетки выводы ротора статор обмотка возбуждения соединено параллельно с ротором и сюда подключается источник тока двигателя с последовательным возбуждением носят название серии ясный двигатель серии ясная двигатель сервис последовательны connection in service помните физику на английском а двигатель с параллельным включением обмотки возбуждения называется шум такой двигатель шунт овый двигателя вот такого типа бывают двигатели с коллектором существует и бесколлекторные двигатели но это отдельный разговор все на сегодня отдыхать

Электромагниты и их применение — Школьный географический клуб «РАЙМАНТАУ»

В условиях, когда компьютер занимает все более важную и неотъемлемую часть в современном обществе, трудно представить себе современный урок без использования информационных технологий. В настоящее время преобладают три основные способы внедрения компьютерных технологий в учебный процесс: иллюстративный, схематичный, интерактивный. Применение таких педагогических программных средств как «Бібліотека електронних наочностей. Фізика» и «Віртуальна фізична лабораторія» предоставляет возможность реализовывать самый сложный интерактивный метод, сочетающий в себе элементы иллюстративного и схематичного подходов.

Предлагаемая мной разработка урока создана с помощью данных педагогических программных средств обучения в режиме «Конструктора уроков» и реализована в кабинете информатики и информационно-коммуникационных технологий с использованием локальной сети.

Урок «Электромагниты и их применение» проходит в игровой форме. В процессе игровой деятельности активизируется познавательная активность учащихся. На уроке создаются условия, при которых ученики могут проявлять свои знания и умения, действовать творчески, решая конкретную проблему. Класс выступает в роли отряда спасения, задачи которого спасти от гибели сказочную страну. Каждый ученик чувствует важность своего участия в решении проблемы. Немаловажную роль играет то, что интерес к изучаемому материалу на протяжении всего урока поддерживается постоянно благодаря разнообразию деятельности учащихся.

Актуализация опорных знаний проводится в виде тест-опроса с использованием видеосюжетов. Учащиеся имеют возможность наблюдать на мониторах иллюстрации к вопросам и выбирать правильный ответ. Усвоение знаний состоит из трёх этапов: демонстрация, интерактивная лабораторная работа, сообщения учащихся. Иллюстрация «Прямолинейный электромагнит» дополнена сведениями о его строении при помощи функции «Редактирование сцены» в режиме Конструктора уроков. Визуальное восприятие материала способствует его лучшему усвоению и запоминанию учениками. Выполнение в группах интерактивной лабораторной работы активизирует мышление учащихся. Ученики принимают непосредственное участие в эксперименте, самостоятельно делают выводы. В процессе подготовки сообщений ученики работают с дополнительной литературой, что позволяет им глубже усвоить материал и повышает интерес к теме. Сообщения учащихся сопровождаются иллюстрациями на мониторе. После каждого этапа урока проводится обсуждение результатов работы. Закрепление изученного материала проводится при выполнении тестовых заданий. Тесты созданы с помощью функции «Конструктор тестов» в режиме Конструктора уроков. Урок проводится в локальной сети, что позволяет учителю контролировать ход выполнения тестовых заданий различной группой. Итогом урока является обсуждение сложившейся ситуации в сказочной стране с позиций приобретённых в процессе урока знаний и констатация того, что отряд спасения выполнил свою миссию благодаря полученным знаниям. Использование компьютерных технологий на данном уроке способствовало тому, что учащиеся получили знания не в готовой форме, а в процессе своей умственной работы.

 

Тема: Электромагниты и их применение

Цель: Сформировать знания об электромагнитах и их практическом применении.

Развивать умение самостоятельно проводить исследование, используя компьютерную модель и получать необходимые результаты. Развивать умение наблюдать, анализировать, сравнивать, делать выводы, самостоятельно работать с дополнительной литературой при подготовке сообщений. Развивать навыки групповой работы, чувство взаимной ответственности.

Воспитывать интерес к изучению физики, убеждённость в необходимости расширения знаний об окружающем мире с целью их практического применения.

Оборудование: НКК, ППС «Бібліотека електронних наочностей.

Фізика, 7-9 кл.», «Віртуальна фізична лабораторія 7 – 9 кл», набор карточек А,Б,В.

Урок усвоения новых знаний с использованием компьютерных технологий обучения.

 

Ход урока

I Организационный момент.

II Подготовка учащихся к активному усвоению знаний.

Мотивация обучения.

— Сегодняшний урок у нас не совсем обычный. Давайте представим себе, что наш класс – это отряд спасения. И сегодня мы получили сигнал о помощи от жителей одной сказочной страны – Тарабандии. Эта страна находится на гране войны. Неизвестными спецслужбами был выкраден главный тарабандский учёный и, вероятно, в страну застлан диверсант, что привело к таким последствиям. Во-первых, после сбора тарабандцами урожая во всех зернохранилищах появилось множество железных жучков, поедающих тонны зерна. Отравить их не получается: яд не действует, кислоты портят зерно. Перебрать вручную – нереально. Жителям страны грозит голод. Во-вторых, границы государства проходят, в основном, по морю, и пограничные военные корабли массово подрываются на магнитных минах. Способ защиты от них тарабандцам неизвестен. И, наконец, в-третьих, после того, как в стране была объявлена военная мобилизация, по городам и сёлам ходят так называемые чародеи, которые, убеждают самых сильных мужчин в том, что отобрали у них силу. После их сеанса любой человек не может поднять со сцены небольшой окованный ящик, который до этого свободно поднимал. Жители страны в панике и просят нас им помочь.

— Можем ли мы так сразу раскрыть все эти чудеса и помочь тарабандцам? Нет, не можем. Значит, для этого нам сначала нужно вооружиться знаниями.

И так как мы с вами современный отряд спасения, то и для решения поставленных задач используем новые технологии, т. е. работаем с компьютером, это требует соблюдения определённых правил. Давайте их вспомним.

(Правила техники безопасности)

2. Сообщение темы и задач урока.

Электромагниты и их применение.

3.Актуализация опорных знаний.

Тест-опрос с использованием видеосюжетов.

— Для того чтобы усвоить новую тему, мы должны вспомнить всё то, что мы уже знаем о магнитном поле. Сейчас вы должны будете ответить на видеовопросы. У вас на столах таблички А, Б, В. При ответе на вопрос вы поднимаете соответствующую табличку.

1. У магнитной стрелки имеются два полюса:

а) северный и южный;

б) восточный и западный.

(Стр.1 компас)

Магнитное действие электрического тока открыл:

 а) английский физик Джеймс Максвелл в 1831 году;

 б) датский физик Ханс Эрстед в 1820 году;

 в) английский физик Майкл Фарадей в 1821 году.

 (Стр.2 портреты Максвелла, Эрстеда, Фарадея)

Для изучения магнитного поля можно использовать:

а) деревянные опилки;

б) железные опилки.

(Стр.3 Силовые линии магнитного поля)

Направление силовых линий магнитного поля можно определить:

а) по правилу буравчика;

б) по теореме о трёх перпендикулярах.

(Стр.4 Правило буравчика)

Линии магнитного поля направлены:

а) с юга на север;

б) с севера на юг;

в) с запада на восток.

(Стр.5 Направление силовых линий)

Катушка с током:

а) имеет два полюса: северный и южный;

б) не имеет полюсов.

(Стр.6 Полюсы магнитного поля катушки с током)

III Усвоение новых знаний.

Рассказ с элементами беседы.

— Итак, катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса: северный и южный.

— Является ли катушка с током магнитом?

— Как можно усилить магнитное действие катушки?

— Действительно, железо, введённое внутрь катушки, усиливает её магнитное действие. Такую катушку называют электромагнитом. На стр 7 (Стр.7 Прямолинейный электромагнит) вы видите строение прямолинейного электромагнита. Сердечники электромагнитов делают из так называемого мягкого железа или сплавов, которые имеют сильные магнитные свойства, например, из сплава железа и никеля. Обмотку делают из изолированного провода, значительное количество которого намотано в несколько слоёв на каркас катушки. В электромагнитах магнитные свойства возникают только при прохождении тока в обмотке. Если ток выключить, то и магнитные свойства исчезнут, что очень удобно при практическом применении электромагнитов. Запишите в тетрадь: Свойства электромагнитов: 1 быстро размагничиваются при выключении тока.

— Мы выяснили, что магнитное действие катушки с током, т.е. электромагнита, зависит от количества витков в катушке. А как вы думаете, что нужно сделать, чтобы построить электромагнит, подъёмную силу которого можно регулировать, не изменяя конструкции?

2. Интерактивная лабораторная работа в группах.

(Стр. 8 Интерактивная лабораторная работа «Сборка электромагнита и испытание его действия»)

В ходе выполнения работы вам нужно будет по заданным схемам собрать электромагнит и установить, от чего зависит его магнитное действие, т. е. обнаружить ещё два свойства электромагнитов и записать их в тетрадь.

( учащиеся записывают в тетради свойства: 2 зависимость магнитного действия электромагнита от силы тока; 3 от направления тока)

— Итак, мы выяснили, что такое электромагнит, выяснили, что электромагнитам свойственна способность быстро размагничиваться при выключении тока, а также то, что магнитное действие электромагнитов зависит от силы тока и направления тока. А теперь давайте выясним, как же благодаря этим свойствам, электромагниты применяются на практике.

Сообщения учащихся.

«Электромагнитные подъёмные краны»

(Стр.9 Электромагнитные подъёмные краны)

Электромагниты, обладающие большой подъёмной силой, используют на заводах для переноски изделий из чугуна и стали. Каждый такой магнит способен поднять до 16 тонн. Есть электромагниты, способные поднять до 75 тонн. (Стр.10) Удобнее использовать дугообразный магнит, т.к. железные предметы в этом случае притягиваются к обоим полюсам. Кроме того, электромагнитные подъёмные краны способны переносить не только стальные, железные и чугунные изделия. Для перемещения предмета, не обладающего магнитными свойствами, необходим железный якорь, такая железная пластина, на которую подвешен груз.

«Электромагнитный тральщик»

В период второй мировой войны очень большую роль играли магнитные мины. Принцип действия магнитных мин заключается в следующем. Корпус, машины и многие другие детали современного корабля делают из стали. Все эти части корабля намагничиваются под действием магнитного поля Земли и корабль, по существу, становится огромным плавучим магнитом. Мина оснащена магнитным взрывателем и при приближении корабля, установленная во взрывателе магнитная стрелка отклоняется от исходного положения и замыкает контакт в боевой цепи. Происходит взрыв. Для борьбы с такими минами использовали, в частности, электромагнитный тральщик. Принцип его действия заключался в том, что мину обезвреживали, т.е. заставляли взрываться тогда, когда корабль находился от неё на значительном расстоянии. Для этого корабль обматывали проводом, который называется противоминным поясом, и пропускали по нему ток. Корабль становился очень сильным электромагнитом, и мина преждевременно взрывалась на большом расстоянии, не причиняя вреда судну.

3) «Магнитный сепаратор»

(Стр.11 Магнитный сепаратор)

Электромагниты применяются в сельском хозяйстве для очистки семян культурных растений от семян сорняков. Сорняки обладают ворсистыми семенами, цепляющимися за шерсть проходящих мимо животных и благодаря этому распространяющимися далеко от материнского растения. Если засорённые семена культурных растений обсыпать железным порошком, то крупинки железа плотно облепят семена сорняков, но не пристанут к гладким зёрнам полезных злаков. Зёрна высыпаются из бункера на вращающийся барабан. Внутри барабана находится сильный электромагнит. Притягивая железные частицы, он извлекает зёрна сорняков из потока зерна и таким образом очищает зерно от сорняков и случайно попавшихся железных предметов.

— Мы рассмотрели только малую долю применения электромагнитов. Электромагниты применяются также в электродвигателях, в различных автоматических устройствах. При дальнейшем изучении физики мы изучим и эти случаи применения электромагнитов. А сейчас скажите, электромагниты отличаются по своим размерам? От чего зависит их размер?

— Запишите ещё одно свойство электромагнитов: 4 могут быть самых различных размеров в зависимости от назначения.

IV Закрепление знаний.

— Итак, мы уже знаем, что представляют собой электромагниты, где они применяются и благодаря каким свойствам это возможно. Давайте вспомним о несчастных жителях страны Тарабандия. Готовы ли вы оказать им помощь? Давайте выясним это с помощью тестовой проверки.

1 Компьютерное тестирование. (Стр.12-17)

( тесты с множественным выбором правильных ответов)

1) Магнитное поле существует:

а) вокруг любого проводника с током;

б) вокруг любой заряженной частицы;

в) вокруг любой движущейся заряженной частицы;

г) вокруг неподвижной заряженной частицы;

2) Укажите, как можно усилить магнитное действие катушки с током:

а) увеличить количество витков катушки;

б) ввести в катушку пластмассовый сердечник;

в) увеличить силу тока в катушке;

г) ввести в катушку железный сердечник.

3) Электромагниты:

а) существуют в природе;

б) изготовляются искусственно.

4) Электромагнитом называется катушка:

а) с сердечником;

б) без сердечника;

в) особой формы.

5) Что надо сделать, чтобы изменить магнитные полюсы катушки с током на противоположные:

а) усилить силу тока;

б) изменить направление тока;

в) уменьшить количество витков в катушке.

6) К свойствам электромагнитов относится:

а) зависимость действия электромагнита от расстояния до предмета, который притягивается;

б) способность быстро размагничиваться при выключении тока;

в) зависимость магнитного действия от силы тока.

2. Беседа.

— Судя по результатам тестирования, теперь мы уже можем приступить к миссии спасения сказочной страны. Вспомним, что одна из проблем жителей этой страны – железные жучки в зернохранилище. Как можно от них избавиться?

Вторая проблема – магнитные мины. Что нужно сделать тарабандцам, чтобы очистить от них свои прибрежные воды?

И, наконец, третья беда – чародеи. Во время представления на сцене находится небольшой окованный ящик с ручкой на крышке. Сначала из зала вызывают человека посильнее и предлагают ему поднять ящик. Человек с этим легко справляется. После этого чародей сообщает, что отнял у этого человека силу и, в подтверждении своих слов, предлагает ему опять поднять этот ящик. В чём же секрет чародейства?

Таким образом, сегодня на уроке, благодаря полученным знаниям, мы смогли разрешить все проблемы жителей удивительной страны Тарабандии.

V Итог урока.

VI Домашнее задание.

индивидуально – по данной схеме объяснить действие электрического звонка, электромагнитного реле.

Магнитные полюса земли. Магнитные полюсы земли

«Вероятность смены магнитных полюсов Земли в ближайшее время. Исследования подробных физических причин этого процесса.

Как-то смотрел научно-популярный фильм по этому вопросу, снятый лет 6-7 назад.

Там приводились данные о появлении аномальной области в южной части Атлантического океана — смена полярности и слабая напряженность. Вроде как при пролете спутников над этой территорией их приходится выключать, чтобы электроника не испортилась.

Да и по времени вроде бы как этот процесс должен произойти.
Также там говорилось о планах Европейского космического агентства запустить серию спутников с целью подробного изучения напряженности магнитного поля Земли. Может быть уже опубликовали данные этого исследования, если спутники по этому поводу получилось запустить?»

Магнитные полюса Земли — это часть магнитного (геомагнитного) поля нашей планеты, которое генерируется потоками расплавленного железа и никеля, окружающего внутреннее ядро Земли (другими словами, турбулентная конвекция во внешнем ядре Земли генерирует геомагнитное поле). Поведение Магнитного поля Земли объясняют течением жидких металлов на границе земного ядра с мантией.

В 1600 году английский ученый Уильям Гильберт в своей книге «О магните, магнитных телах и большом магните — Земле». представил Землю, как гигантский постоянный магнит, ось которого не совпадает с осью вращения Земли (угол между этими осями называют магнитным склонением).

В 1702 году Э. Галлей создает первые магнитные карты Земли. Основная причина наличия магнитного поля Земли в том, что ядро Земли состоит из раскаленного железа (хорошего проводника электрических токов, возникающих внутри Земли).

Магнитное поле Земли образует магнитосферу, простирающуюся на 70-80 тыс. км в направление Солнца. Она экранирует поверхность Земли, защищает от вредного влияния заряженных частиц, высоких энергий и космических лучей, определяет характер погоды.

Еще в 1635 году Геллибранд устанавливает, что магнитное поле Земли меняется. Позднее было установлено, что существуют постоянные и кратковременные изменения магнитного поля Земли.

Причиной постоянных изменений является наличие залежей полезных ископаемых. На Земле имеются такие территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажается залеганием железных руд. Например, Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области.

Причина кратковременных изменений магнитного поля Земли — действие «солнечного ветра», т. е. действие потока заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем. Магнитное поле этого потока взаимодействует с магнитным полем Земли, возникают «магнитные бури». На частоту и силу магнитных бурь влияет солнечная активность.

В годы максимума солнечной активности (один раз в каждые 11,5 лет) возникают такие магнитные бури, что нарушается радиосвязь, а стрелки компасов начинают непредсказуемо «плясать».

Результатом взаимодействия заряженных частиц «солнечного ветра» с атмосферой Земли в северных широтах является такое явление, как «полярное сияние».

Смена магнитных полюсов Земли (инверсия магнитного поля, англ. geomagnetic reversal) происходит каждые 11,5-12,5 тысяч лет. Называют и другие цифры — 13.000 лет и даже 500 тысяч лет и более, а последняя инверсия произошла 780.000 лет назад. По всей видимости, переполюсовка Магнитного Поля Земли — явление непериодическое. На протяжении геологической истории нашей планеты земное магнитное поле изменяло свою полярность более 100 раз.

Цикл смены полюсов Земли (связанный собственно с планетой Земля) можно отнести к глобальным циклам (наряду, например, с циклом флуктуации оси прецессии), оказывающим влияние на все происходящее на Земле…

Возникает законный вопрос: когда ждать смену магнитных полюсов Земли (инверсию магнитного поля планеты), или смещение полюсов на “критический” угол (по некоторым теориям на экватор)?..

Процесс смещения магнитных полюсов регистрируется уже более века. Северный и Южный магнитные полюса (СМП и ЮМП) постоянно “мигрируют”, отдаляясь от географических полюсов Земли (угол “погрешности” сейчас составляет порядка 8 градусов по широте для СМП и 27 градусов для ЮМП). Кстати, было установлено, что Географические полюса Земли тоже движутся: ось планеты отклоняется со скоростью около 10 см в год.

Северный магнитный полюс впервые был открыт в 1831 году. В 1904 году, когда ученые вторично провели измерения, обнаружилось, что полюс переместился на 31 милю. Стрелка компаса указывает на магнитный полюс, а не на географический. Исследование показало, что за последнюю тысячу лет магнитный полюс перемещался на значительные расстояния по направлению от Канады к Сибири, но иногда и в других направлениях.

Северному магнитному полюсу Земли не сидится на месте. Впрочем, как и южному. Северный долго «блуждал» по арктической Канаде, но с 70-х годов прошлого века его движение обрело четкое направление. С растущей скоростью, достигающей сейчас 46 км в год, полюс практически по прямой устремился в Российскую Арктику. По прогнозу Канадской геомагнитной службы, к 2050 году он будет находиться в районе архипелага Северная Земля.

На скорую смену полюсов указывает факт ослабления Магнитного поля Земли около полюсов, который установил в 2002 году французский профессор геофизики Готье Юло (Gauthier Hulot). Кстати, Магнитное поле Земли ослабло почти на 10% с тех пор, как оно впервые было измерено в 30-х годах 19 века. Факт: в 1989-м жители Квебека (Канада) в результате того, что солнечные ветры прорвались через слабый магнитный щит и вызвали тяжелые поломки в электрических сетях, остались на 9 часов без света.

Из школьного курса физики мы знаем, что электрический ток нагревает проводник, по которому течет. В данном случае движение зарядов будет нагревать ионосферу. Частицы будут проникать в нейтральную атмосферу, это повлияет на систему ветров на высоте 200-400 км, а значит — и на климат в целом. Смещение магнитного полюса повлияет и на работу техники. Например, в средних широтах в летние месяцы невозможно будет пользоваться коротковолновой радиосвязью. Нарушится и работа спутниковых навигационных систем, поскольку они используют модели ионосферы, которые в новых условиях будут неприменимы. Геофизики также предостерегают, что при приближении северного магнитного полюса вырастут наведенные индуцированные токи в российских линиях электропередач и энергосетях.

Впрочем, всего этого может и не случиться. Северный магнитный полюс может в любой момент изменить направление движения или остановиться, и предвидеть этого нельзя. А для Южного полюса и вовсе нет прогноза на 2050 год. До 1986 года он двигался весьма бодро, но потом его скорость упала.

Итак, вот четыре факта, которые указывают на приближающуюся или уже начавшуюся инверсию геомагнитного поля:
1. Уменьшение на протяжении последних 2,5 тыс. лет напряженности геомагнитного поля;
2. Ускорение падения напряженности поля в последние десятилетия;
3. Резкое ускорение смещения магнитного полюса;
4. Особенности распределения магнитных силовых линий, которое становится похожим на картину, соответствующую стадии подготовки инверсии.

О возможных последствиях смены геомагнитных полюсов идет широкая дискуссия. Есть разнообразные точки зрения — от вполне оптимистичных до крайне тревожных. Оптимисты ссылаются на тот факт, что в геологической истории Земли произошли сотни инверсий, однако не удалось установить связь массовых вымираний и природных катастроф с этими событиями. Кроме того, биосфера обладает значительными способностями к адаптации, а процесс инверсии может длиться довольно долго, так что времени, чтобы подготовиться к переменам, более чем достаточно.

Противоположная точка зрения не исключает того, что инверсия может произойти при жизни ближайших поколений и окажется катастрофой для человеческой цивилизации. Надо сказать, что эта точка зрения в значительной степени скомпрометирована большим числом ненаучных и просто антинаучных высказываний. В качестве примера можно привести мнение, согласно которому во время инверсии человеческие мозги испытают перезагрузку, подобно тому, как это происходит с компьютерами, при этом произойдет полное стирание содержащейся в них информации. Несмотря на такие высказывания оптимистическая точка зрения весьма поверхностна.

Современный мир — далеко не тот, что был сотни тысяч лет назад: человек породил множество проблем, которые сделали этот мир хрупким, легко ранимым и крайне неустойчивым. Есть основания полагать, что последствия инверсии действительно будут поистине катастрофичны для мировой цивилизации. И полная потеря работоспособности Всемирной паутины из-за разрушения систем радиосвязи (а оно обязательно наступит в момент утраты радиационных поясов) — лишь один из примеров глобальной катастрофы. К примеру, вследствие разрушения систем радиосвязи выйдут из строя все спутники.

Интересный аспект воздействия геомагнитной инверсии на нашу планету, связанный с изменением конфигурации магнитосферы, рассматривает в своих недавних работах профессор В.П.Щербаков из Геофизической обсерватории Борок. В обычном состоянии благодаря тому, что ось геомагнитного диполя ориентирована приблизительно вдоль оси вращения Земли, магнитосфера служит эффективным экраном для высокоэнергетических потоков заряженных частиц движущихся от Солнца. При инверсии вполне вероятна ситуация, когда во фронтальной подсолнечной части магнитосферы в области низких широт образуется воронка, через которую солнечная плазма сможет достигать поверхности Земли. Из-за вращения Земли в каждом конкретном месте низких и отчасти умеренных широт такая ситуация будет повторяться ежесуточно по несколько часов. То есть значительная часть поверхности планеты каждые 24 часа будет испытывать сильный радиационный удар.

Однако, ученые из НАСА предполагают ошибочность утверждения, что смена полюсов может на короткое время лишить Землю магнитного поля, которое защищает нас от солнечных вспышек и других космических опасностей. Однако магнитное поле может ослабевать или усиливаться с течением времени, но нет никаких признаков того, что оно может полностью исчезнуть. Более слабое поле, конечно приведет к небольшому увеличению солнечной радиации на Земле, а также к наблюдению красивых полярных сияний на более низких широтах. Но ничего смертельно не случится, а плотная атмосфера отлично защищает Землю от опасных солнечных частиц.

Наука доказывает, что смена полюсов — с точки зрения геологической истории Земли — обычное явление, которое происходит постепенно, в течение тысячелетий.

Географические полюса тоже постоянно смещаются по поверхности Земли. Но эти смещения происходят медленно и носят закономерный характер. Ось нашей планеты, вращающейся подобно волчку, описывает конус вокруг полюса эклиптики с периодом около 26 тысяч лет, в соответствии с миграцией географических полюсов происходят и постепенные климатические изменения. Они вызываются, в основном, смещением океанических течений, переносящих тепло материкам. Другое дело — неожиданные, резкие «кувырки» полюсов. Но вращающаяся Земля представляет собой гироскоп с весьма внушительным собственным моментом количества движений, иными словами, является инерционным объектом. сопротивляющимся попыткам изменить характеристики его движения. Внезапное изменение наклона оси Земли и тем более ее «кувырок» не могут быть вызваны внутренними медленными перемещениями магмы или гравитационным взаимодействием с каким- либо проходящим мимо космическим телом.

Такой опрокидывающий момент может возникнуть только при касательном ударе астероида размером не менее 1000 километров в диаметре, под- летающего к Земле со скоростью 100 км/сек.Более реальной угрозой для жизни человечества и всего живого мира Земли представляется смена геомагнитных полюсов. Магнитное поле нашей планеты, которое наблюдается сегодня, очень схоже с тем, которое создавал бы помещенный в центре Земли гигантский стержневой магнит, ориентированный вдоль линии север-юг. Точнее, он должен быть установлен так, чтобы его Северный магнитный полюс был направлен на Южный географический полюс, а Южный магнитный полюс — на Северный географический.

Однако эта ситуация не является постоянной. Исследования последних четырех сот лет показали, что магнитные полюса вращаются вокруг своихгеографических двойников, смещаясь примерно на двенадцать градусов каждое столетие. Эта величина соответствует скоростям течений в верхнем ядре в десять-тридцать километров в год.Кроме постепенных смещений магнитных полюсов примерно каждые пятьсот тысяч лет,магнитные полюса Земли меняются местами. Изучение палеомагнитных характеристик породразного возраста позволило ученым сделать вывод, что время таких инверсий магнитных полю-сов занимало как минимум пять тысяч лет. Полной неожиданностью для ученых, занимающихся изучением жизни Земли, явились результаты анализа магнитных свойств потока лавы толщиной около километра, излившегося 16,2 миллиона лет назад и найденного недавно на востоке пустыни Орегона.

Ее исследование, проведенное Робом Коуи из Калифорнийского университета в Санта-Круз, и Мишелем Привота из университета в Монтпилиере, произвели настоящую сенсацию в геофизике. Полученные результаты магнитных свойств вулканической породы объективно показали, что нижний слой застывал при одномположении полюса, сердцевина потока — при перемещении полюса, и, наконец, верхний слой — припротивоположном полюсе. И все это произошло затринадцать дней. Орегонская находка заставляет допустить, что магнитные полюса Земли могут поменяться местами не в течение нескольких тысяч лет, а всего лишь двух недель. Последний раз это произошло около семисот восьмидесяти тысяч лет назад. Но чем это может угрожать всем нам? Сейчас магнитосфера окутывает Землю на высоте шестидесяти тысяч километров и служит своеобразным щитом на пути солнечного ветра. Если же произойдет смена полюсов, то магнитное поле во время инверсии уменьшится на 80-90%. Такое резкое изменение обязательно повлияет на различные технические приборы, животный мир и, конечно, на человека.

Правда, жителей Земли должен несколько успокоить тот факт, что во время смены полюсов Солнца, произошедшей в марте 2001 года, исчезновения магнитного поля зафиксировано не было.

Следовательно, полного исчезновения защитного слоя Земли, скорее всего, не произойдет. Инверсия магнитных полюсов не может стать глобальной катастрофой. Само наличие жизни на Земле, многократно пережившей инверсию, это подтверждает, хотя отсутствие магнитного поля иявляется неблагоприятным фактором для животного мира. Это наглядно продемонстрировали эксперименты американских ученых, еще в шестидесятых годах построивших две экспериментальные камеры. Одна из них была окружена мощным металлическим экраном, снижавшим напряженность земного магнитного поля в сотни раз. В другой камере сохранились земные условия. В них были помещены мыши и семена клевера, пшеницы. Спустя несколько месяцев оказалось, что мыши в экранированной камере быстрее теряли волосяной покров и умирали раньше, чем контрольные. Их кожа была более толстой, чем у животных другой группы. И она, разбухая, вытесняла корневые мешочки волос, что служило причиной раннего облысения. У растений в безмагнитной камере также были отмечены изменения.

Трудно придется и тем представителям животного царства, например перелетным птицам, которые обладают своеобразным встроенным компасом и используют магнитные полюса для ориентации. Но, судя по отложениям, массового вымирания видов при инверсии магнитных полюсов раньше не происходило. Не произойдет, видимо, и в будущем. Ведь даже несмотря на огромную скорость перемещения полюсов, птицам за ними не угнаться. Тем более что многие животные, как, например, пчелы, ориентируются по Солнцу, а морские мигрирующие животные используют больше магнитное поле пород на океаническом дне, чем глобальное. Навигационные системы, системы связи, созданные людьми, подвергнутся серьезным испытаниям,которые могут вывести их из строя. Совсем плохо придется многочисленным компасам — их придетсяпросто выбросить. Но при перемене полюсов могут быть и «положительные» эффекты — по всей Земле будут наблюдаться огромные северные сияния — правда, в течение всего двух недель.

Ну, а теперь немного теорий загадок цивилизаций:-) Кто то это вполне принимает всерьез. ..

Согласно еще одной гипотезе, мы живем в уникальное время: происходит смена полюсов на Земле и осуществляется квантовый переход нашей планеты на ее двойник, находящийся в параллельном мире четырехмерного пространства. Высшие цивилизации (ВЦ) для уменьшения последствий планетарной катастрофы этот переход осуществляют плавно, чтобы создать благоприятные условия для зарождения новой ветви Сверхцивилизации Богочеловечества. Представители ВЦ считают, что старая ветвь Человечества не разумна, поскольку она за последние десятилетия, по крайней мере, пять раз могла уничтожить все живое на планете, если бы не своевременное вмешательство ВЦ.

Сегодня среди ученых, нет единого мнения относительно того, как долго может продлиться процесс перемены полюсов. По одной версии, на это уйдет несколько тысяч лет, в течение которых Земля будет беззащитна перед солнечной радиацией. По другой — на смену полюсов уйдет всего несколько недель. А вот дату Апокалипсиса, по мнению некоторых ученых, подсказывают нам древние народности майя и атланты — 2050 год.

В 1996 году американский популяризатор науки С. Ранкорн сделал вывод, что ось вращения перемещалась отнюдь не однажды в геологической истории Земли вместе с магнитным полем. Он предполагает, что последняя геомагнитная инверсия произошла около 10 450 года до н. э. Именно об этом и сообщали нам атланты, оставшиеся в живых после потопа, отправив в будущее свое послание. Они знали о регулярной периодической смене полярности полюсов Земли примерно через каждые 12 500 лет. Если к 10450 году до н. э. приплюсовать 12 500 лет, то опять получится 2050 год н. э. — год ближайшего гигантского природного катаклизма. Эту дату специалисты вычислили в ходе разгадки расположения в долине Нила трех египетских пирамид — Хеопса, Хефрена и Микерина.

Российские ученые полагают, что мудрейшие атланты выводили нас на знания о периодической смене полярности полюсов Земли через знание законов прецессии, которые заложены в расположении этих трех пирамид. Атланты, судя по всему, были полностью уверены, что когда-нибудь в далеком для них будущем появится на Земле новая высокоразвитая цивилизация, а ее представители заново откроют прецессионные законы.

По одной из гипотез, именно атланты скорее всего руководили возведением трех крупнейших пирамид в долине Нила. Все они построены на 30-м градусе северной широты и сориентированы по сторонам света. Каждая грань сооружения нацелена на север, на юг, на запад или на восток. Не известно ни одного другого строения на Земле, которое было бы столь же точно с погрешностью всего 0,015 градуса сориентировано по сторонам света. Поскольку древние строители достигли своей цели, значит, они обладали соответствующей квалификацией, знаниями, первоклассным оборудованием и приборами.

Идем далее. Пирамиды установлены по сторонам света с отклонением в три минуты шесть секунд от меридиана. А числа 30 и 36 — знаки прецессионного кода! 30 градусов небесного горизонта соответствуют одному знаку Зодиака, 36 — число лет, за которые картинка неба смещается на полградуса.

Учеными были также установлены определенные закономерности и совпадения, связанные с размерами пирамиды, углами наклона их внутренних галерей, углом возрастания винтовой лестницы молекулы ДНК, закрученной спиралью, и т. д. и т. п. Стало быть, решили ученые, атланты всеми доступными им способами указывали нам на строго определенную дату, которая совпала с крайне редким астрономическим явлением. Оно повторяется один раз в 25 921 год. В тот момент три звезды Пояса Ориона пребывали в самом нижнем своем прецессионном положении над линией горизонта в день весеннего равноденствия. Это бьио в 10 450 году до н. э. Вот так древние мудрецы усиленно выводили человечество на эту дату через мифологические коды, через карту участка звездного неба, нарисованную в долине Нила с помощью трех пирамид.

И вот в 1993 году бельгийский ученый Р. Бьювэлл воспользовался законами прецессии. Путем компьютерного анализа он выявил, что три крупнейшие египетские пирамиды установлены на местности так, как располагались на небе три звезды Пояса Ориона в 10 450 году до н. э., когда они находились в нижней, то есть исходной точке своего прецессионного движения по небу.

Современные геомагнитные исследования показали, что около 10450 года до н. э. произошла мгновенная смена полярности полюсов Земли и ока сместилась на 30 градусов относительно своей оси вращения. В результате наступил общепланетный глобальный мгновенный катаклизм. Геомагнитные исследования, проведенные в конце 1980-х годов американскими, английскими и японскими учеными, показали и другое. Эти кошмарные катаклизмы постоянно происходили в геологической истории Земли с регулярностью примерно в 12 500 лет! Это они, очевидно, погубили и динозавров, и мамонтов, и Атлантиду.

Оставшиеся в живых после предыдущего потопа в 10 450 году до н. э. и отправившие нам свое послание через пирамиды атланты очень надеялись, что новая высокоразвитая цивилизация появится на Земле задолго до тотального ужаса и конца света. И может быть, успеет подготовиться к тому, чтобы встретить бедствие во всеоружии. По одной из гипотез, их науке не удалось сделать открытие об обязательном «кувырке» планеты на 30 градусов в момент переполюсовки. В результате произошло смещение всех континентов Земли именно на 30 градусов и Атлантида очутилась на Южном полюсе. И тут же все ее население мгновенно замерзло, как мгновенно замерзли в тот же момент на другом конце планеты мамонты. Остались в живых только те представители высокоразвитой атлантической цивилизации, которые пребывали в ту пору на других континентах планеты в высокогорной местности. Им посчастливилось избежать Всемирного потопа. И вот они ре шили предупредить нас, людей далекого для них будущего, что каждая смена полюсов сопровождается «кувырком» планеты и непоправимыми последствиями.

В 1995 году были проведены новые дополнительные исследования с помощью современных приборов, созданных специально для исследований такого рода. Ученым удалось внести важнейшее уточнение в прогноз предстоящей смены полярности полюсов и более точно обозначить дату жуткого события — 2030 год.

Американский ученый Г. Хэнкок называет дату всеобщего конца света еще более близкую — 2012 год. Свое предположение он основывает на одном из календарей южно-американской цивилизации индейцев майя. По мнению ученого, календарь, возможно, достался индейцам в наследство от атлантов.

Так вот, согласно Длинному счету майя, наш мир циклически создается и уничтожается с периодом в 13 бактунов (или приблизительно 5120 лет). Текущий цикл начался 11 августа 3113 года до н. э. (0.0.0.0.0) и завершится 21 декабря 2012 года н. э. (13.0.0.0.0). Майя считали, что в этот день наступит конец света. А после этого, если верить им, наступит начало нового цикла и начало нового Мира.

По данным других палеомагнитологов, смена магнитных полюсов Земли произойдет вот-вот. Но не в обывательском понимании — завтра, послезавтра. Одни исследователи называют одну тысячу лет, другие — две тысячи. Вот тогда и наступит Конец Света, Страшный суд, Всемирный потоп, который описан в Апокалипсисе.

Но человечеству уже предрекали конец света в 2000 году. А жизнь все равно продолжается — и она прекрасна!

источники
http://2012god.ru/forum/forum-37/topic-338/page-1/
http://www.planet-x.net.ua/earth/earth_priroda_polusa.html
http://paranormal-news.ru/news/2008-11-01-991
http://kosmosnov. blogspot.ru/2011/12/blog-post_07.html
http://kopilka-erudita.ru

Ни для кого не секрет, что полярные регионы Земли — ее наиболее суровые места. Не одно столетие люди предпринимали попытки сначала просто добраться до них, а потом и изучить. Так что же мы узнали о двух противоположных полюсах Земли?

1. Где находится Северный и Южный полюс: 4 типа полюсов

На самом деле существует 4 типа Северного полюса с точки зрения науки:

Северный магнитный полюс – точка на земной поверхности, на которую направлены магнитные компасы

Северный географический полюс – расположенный непосредственно над географической осью Земли

Северный геомагнитный полюс – связан с магнитной осью Земли

Северный полюс недоступности – самая северная точка в Cеверном Ледовитом океане и самая дальняя от земли со всех сторон

Было также установлено 4 типа Южного полюса:

Южный магнитный полюс — точка на земной поверхности, в которой магнитное поле Земли направлено вверх

Южный географический полюс — точка, расположенная над географической осью вращения Земли

Южный геомагнитный полюс- связан с магнитной осью Земли в южном полушарии

Южный полюс недоступности — точка в Антарктиде, наиболее удалённая от побережья Южного океана.

Кроме того есть церемониальный южный полюс – область предназначенная для фотосъемок на станции Амундсен-Скотт. Она расположена в нескольких метрах от географического южного полюса, но так как ледниковый покров все время движется, отметка сдвигается каждый год на 10 метров.

2. Географический Северный и Южный полюс: океан против континента

Северный полюс — это, по сути, замерзший океан, окруженный континентами. В отличие от него Южный полюс — это континент, окруженный океанами.

Кроме Северного Ледовитого океана, Арктический регион (Северный полюс) включает в себя часть Канады, Гренландию, Россию, США, Исландию, Норвегию, Швецию и Финляндию.

Самая южная точка земли – Антарктида является пятым самым большим континентом, площадью 14 миллионов кВ. км, 98 процентов которой покрыто ледниками. Она окружена южной частью Тихого океана, южной частью Атлантического океана и Индийским океаном.

Географические координаты Северного полюса: 90 градусов северной широты.

Географические координаты Южного полюса: 90 градусов южной широты.

Все линии долготы сходятся у обоих полюсов.

3. Южный полюс холоднее Северного полюса

Южный полюс гораздо холоднее Северного полюса. Температура в Антарктиде (Южный полюс) настолько низкая, что в некоторых местах этого континента снег никогда не тает.

Средняя годовая температура в этой области составляет -58 градусов по Цельсию зимой, а самая высокая температура была зафиксирована здесь в 2011 году и составила -12,3 градуса по Цельсию.

В отличие от него, средняя годовая температура в Арктическом регионе (Северный полюс) составляет – 43 градуса по Цельсию зимой и около 0 градусов летом.

Существует несколько причин, почему Южный полюс холоднее Северного. Так как Антарктида – это огромная суша, она получает мало тепла из океана. В отличие от нее, лед в Арктическом регионе относительно тонкий и под ним находится целый океан, который смягчает температуру. Кроме того Антарктида находится на возвышении на высоте 2,3 км и воздух тут холоднее, чем в Северном Ледовитом океане, который находится на уровне моря.

4. На полюсах нет времени

Время определяется долготой. Так, например, когда Солнце находится прямо над нами, местное время показывает полдень. Однако на полюсах все линии долготы пересекаются, а Солнце встает и садится только раз в году в дни равноденствия.

По этой причине, ученые и исследователи на полюсах используют время любого часового пояса, которое им больше нравится. Как правило, они ориентируются на среднее время по Гринвичу или часовому поясу страны, из которой они прибыли.

Ученые на станции Амундсен-Скотт в Антарктиде могут сделать быструю пробежку вокруг света, пройдя 24 часовых пояса за несколько минут.

5. Животные Северного и Южного полюса

У многих людей сложилось ошибочное мнение, будто полярные медведи и пингвины находятся в одной среде обитания.

На самом деле, пингвины живут только в южном полушарии – в Антарктиде, где у них нет естественных врагов. Если бы полярные медведи и пингвины обитали в одной области, полярные медведи не беспокоились бы об источнике пропитания.

Среди морских животных Южного полюса есть киты, морские свиньи и тюлени.

Белые медведи в свою очередь являются самыми крупными хищниками в северном полушарии. Они живут в северной части Северного Ледовитого океана и питаются тюленями, моржами и иногда даже выброшенными на берег китами.

Кроме того, на Северном полюсе обитают такие животные, как северные олени, лемминги, лисицы, волки, а также морские животные: белухи, косатки, морские выдры, нерпы, моржи и более 400 известных видов рыб.

6. Ничейная земля

Несмотря на то, что на Южном полюсе в Антарктиде можно увидеть множество флагов разных стран, это единственное место на земле, которое никому не принадлежит, и где нет коренного населения.

Здесь действует договор об Антарктиде, согласно которому территория и ее ресурсы должны быть использованы исключительно в мирных и научных целях. Ученые, исследователи и геологи – единственные люди, которые время от времени ступают на землю Антарктиды.

Напротив, на Северном полярном круге живет больше 4 миллионов людей на Аляске, в Канаде, Гренландии, Скандинавии и России.

7. Полярная ночь и полярный день

Полюса Земли – это уникальные места, где наблюдается самый длинный день, который длится 178 суток, и самая длинная ночь, которая длится 187 суток.

На полюсах наблюдается только один восход и один закат Солнца в год. На Северном полюсе Солнце начинает подниматься в марте в день весеннего равноденствия и опускается в сентябре в день осеннего равноденствия. На Южном полюсе наоборот, восход — во время осеннего равноденствия, а закат — в день весеннего равноденствия.

Летом Солнце здесь всегда над горизонтом, и Южной полюс получает солнечный свет круглосуточно. Зимой Солнце ниже горизонта, когда наблюдается круглосуточная темнота.

8. Покорители Северного и Южного полюса

Многие путешественники пытались добраться до полюсов Земли, потеряв свои жизни на пути к этим крайним точкам нашей планеты.

Кто первым достиг Северного полюса?

Было несколько экспедиций к Северному полюсу, начиная с 18-го века. Существуют разногласия по поводу того, кто первым достиг Северного полюса. В 1908 году американский путешественник Фредерик Кук стал первым, кто заявил о том, что добрался до Северного полюса. Но его соотечественник Роберт Пири опроверг это заявление, и 6 апреля 1909 года он официально стал считаться первым покорителем Северного полюса.

Первый перелет через Северный полюс: норвежский путешественник Руаль Амундсен и Умберто Нобиле 12 мая 1926 года на дирижабле «Норвегия».

Первая подводная лодка на Северном полюсе: атомная подводная лодка «Nautilus» 3 августа 1956 года

Первое путешествие на Северный полюс в одиночку: японец Наоми Уэмура, 29 апреля 1978 года, проехав 725 км на собачьих упряжках за 57 дней

Первая экспедиция на лыжах: экспедиция Дмитрия Шпаро, 31 мая 1979 года. Участники прошли 1500 км за 77 дней.

Первым переплыл Северный полюс: Льюис Гордон Пью преодолел 1 км в воде температурой -2 градуса по Цельсию в июле 2007 года.

Кто первым достиг Южного полюса?

Первыми покорителями Южного полюса стали норвежский путешественник Руаль Амундсен и британский исследователь Роберт Скотт, в честь которых была названа первая станция на Южном полюсе – станция Амундсен-Скотт. Обе команды пошли разным путем и достигли Южного полюса с разницей в несколько недель, первым был Амундсен 14 декабря 1911 года, а затем Р.Скотт 17 января 1912 года.

Первый перелет через Южный полюс: американец Ричард Бэрд, в 1928 году

Первыми пересекли Антарктиду без использования животных и механического транспорта: Арвид Фукс и Рейнольд Мейснер, 30 декабря 1989 года

9. Северный и Южный магнитный полюс Земли

Магнитные полюса Земли связывают с магнитным полем Земли. Они находятся на севере и юге, но не совпадают с географическими полюсами, так как магнитное поле нашей планеты меняется. В отличие от географических, магнитные полюса смещаются.

Северный магнитный полюс не находится точно в Арктическом регионе, а смещается к востоку со скоростью 10-40 км в год, так как на магнитное поле влияют подземные расплавленные металлы и заряженные частицы от Солнца. Южный магнитный полюс пока находится в Антарктиде, но он также смещается к западу со скоростью 10-15 км в год.

Некоторые ученые считают, что в один день может произойти смена магнитных полюсов, и это может привести к разрушению Земли. Однако смена магнитных полюсов уже происходила, сотни раз за последние 3 миллиарда лет, и это не привело к каким-то страшным последствиям.

10. Таяние льда на полюсах

Лед в Арктике в области Северного полюса, как правило, тает летом и снова замерзают зимой. Однако за последние годы, ледяная шапка стала таять очень быстрыми темпами.

Многие исследователи считают, что уже к концу века, а может и через несколько десятилетий, Арктическая зона останется безо льда.

С другой стороны в Антарктическом регионе на Южном полюсе содержится 90 процентов всего мирового льда. Толщина льда в Антарктиде составляет в среднем 2,1 км. Если бы весь лед Антарктиды растаял, уровень моря во всем мире поднялся бы на 61 метр.

К счастью в ближайшем будущем такое не произойдет.

Несколько занимательных фактов о Северном и Южном полюсе:

1. На станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе существует ежегодная традиция. После того, как последний самолет с продовольствием улетает, исследователи смотрят два фильма ужасов: фильм «Нечто» (об инопланетном существе, которое убивает жителей полярной станции в Антарктиде) и фильм «Сияние» (о писателе, который находится в пустой отдаленной гостинице зимой)

2. Птица полярная крачка каждый год совершает рекордный перелет из Арктики в Антарктиду, пролетая больше 70 000 км.

3. Остров Каффеклуббен — небольшой островок на севере Гренландии считается участком земли, который находится ближе всего к Северному полюсу в 707 км от него.

В приполярных
областях Земли находятся магнитные полюса, в Арктике — Северный полюс, а в
Антарктике — Южный полюс.

Открыл Северный
магнитный полюс Земли английский полярный исследователь Джон Росс в 1831 году в
Канадском архипелаге, где магнитная стрелка компаса принимала вертикальное
положение. Через десять лет в 1841 году его племянник Джеймс Росс достиг
другого магнитного полюса Земли, который расположен в Антарктиде.

Северный
магнитный полюс это условная точка пересечения воображаемой оси вращения Земли
с ее поверхностью в Северном полушарии, в которой магнитное поле Земли
направлено под углом 90 ° к ее поверхности.

Северный полюс Земли
хотя и называется Северным магнитным полюсом, но таковым не является. Потому что
с точки зрения физики этот полюс является «южным» (плюсовым), поскольку он притягивает
стрелку компаса северного (минусового) полюса.

Кроме того,
магнитные полюса не совпадают с географическими, потому что все время
смещаются, дрейфуют.

Наличие у Земли
магнитных полюсов академическая наука объясняет тем, что Земля имеет сплошное
тело, вещество которого содержит частицы магнитных металлов и в внутри которого
находится раскаленное железное ядро.

А одной из причин
перемещения полюсов по мнению ученых является Солнце. Потоки заряженных частиц
от Солнца входя в магнитосферу Земли порождают в ионосфере электрические токи,
те в свою очередь порождают вторичные магнитные поля которые будоражат земное
магнитное поле. Благодаря этому имеет место суточное элипсообразное перемещения
магнитных полюсов.

Так же на
перемещение магнитных полюсов по мнению ученых влияют локальные магнитные поля,
порожденные намагниченностью пород земной коры. Поэтому точного местоположения
в пределах 1 км у магнитного полюса нет.

Наиболее резкое
смещение Северного магнитного полюса до 15 км в год состоялось в 70 годах (до
1971 года было 9 км в год). Южный полюс ведет себя более спокойно, смещение
магнитного полюса происходит в пределах 4-5 км в год.

Если считать
Землю целостной, заполненной веществом, с железным раскаленным ядром внутри, то
возникает противоречие. Потому, что раскаленное железо теряет магнетизм.
Поэтому такое ядро ​​не может образовывать земной магнетизм.

И на земных
полюсах не обнаружено магнитного вещества, которое создавало бы магнитную
аномалию. И если в Антарктиде еще может залегать под толщей льда магнитное
вещество, то на Северном полюсе — нет. Так как он покрыт океаном, водой, которая
не имеет магнитных свойств.

Перемещение
магнитных полюсов вообще нельзя объяснить научной теорией о целостной
вещественной Земле, потому что магнитное вещество не может внутри Земли так
быстро менять залегание.

Научная теория о
влиянии Солнца на перемещение полюсов тоже имеет противоречия. Как может
солнечное заряженное вещество попасть в ионосферу и на Землю, если за
ионосферой находятся несколько радиационных поясов (сейчас открыто 7 поясов).

Как известно из
свойств радиационных поясов, они не выпускают от Земли в космос и не пускают на
Землю из космоса ни частицы вещества и ни энергию. Поэтому говорить о влиянии
солнечного ветра на земные магнитные полюса абсурдно, так как этот ветер до них
не доходит.

Что же может
создавать магнитное поле? Из физики известно, что магнитное поле образуется
вокруг проводника, по которому течет электрический ток, или вокруг постоянного
магнита, или спинами заряженных частиц, имеющих магнитный момент.

С перечисленных
причин образования магнитного поля подходит спиновая теория. Потому что, как
уже было сказано, постоянного магнита на полюсах нет, электрического тока —
тоже. А вот спиновое происхождения магнетизма земных полюсов возможно.

Спиновое
происхождения магнетизма базируется на том, что элементарные частицы с
ненулевым спином такие, как протоны, нейтроны и электроны являются
элементарными магнитами. Принимая одинаковую угловую ориентацию, такие
элементарные частицы создают упорядоченное спиновое (или торсионное) и
магнитное поле.

Источник
упорядоченного торсионного поля может находиться внутри полой Земли. И им может
быть плазма.

В этом случае на
Северном Полюсе имеется выход на земную поверхность упорядоченного
положительного (правостороннего) торсионного поля, а на Южном полюсе —
упорядоченного отрицательного (левостороннего) торсионного поля.

Кроме того, эти
поля являются еще и динамичными торсионными полями. Это доказывает, что Земля
генерирует информацию, то есть мыслит, думает и чувствует.

Теперь возникает
вопрос, почему на земных полюсах так резко изменился климат — от
субтропического климата на полярный климат — и постоянно образуется лед? Хотя в
последнее время идет небольшое ускорение таяния льда.

Огромные айсберги
появляются неизвестно откуда. Море не рождает их: вода в нем соленая, а
айсберги, без исключения, состоят из пресной воды. Если предположить, что они
появились в результате дождя, то возникает вопрос: «Как могут незначительные
осадки — меньше пяти сантиметров осадков в год — образовывать такие ледяные
великаны, которые находятся, например, в Антарктиде?

Образование на
земных полюса льда еще раз доказывает теорию Полой Земли, потому что лед — это
продолжение процесса кристаллизации и покрытия веществом земной поверхности.

Естественная лед
является кристаллическим состоянием воды с гексагональной решеткой, где каждая
молекула окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, которые находятся на
одинаковом расстоянии от нее и размещены в вершинах правильного тетраэдра.

Естественный лед
имеет осадочно-метаморфическое происхождения и образуется из твердых
атмосферных осадков в результате дальнейшего их уплотнения и
перекристаллизации. То есть образование льда идет не с середины Земли, а из
окружающего пространства — кристаллического земного каркаса, который ее
окутывает.

К тому же, у
всего, что находится на полюсах, увеличивается вес. Хотя увеличение веса не так
уж и велико, например, 1 тонна весит на 5 кг больше. То есть кристаллизации
подвергается все, что находится на полюсах.

Вернемся к
вопросу о том, что магнитные полюса не совпадают с географическими полюсами.
Географическим полюсом считается место, где находится земная ось — воображаемая
ось вращения, которая проходит через центр Земли и пересекает земную
поверхность с координатами 0° северной и южной долготы и 0° северной и южной
широты. Земная ось наклонена на 23°30″ к собственной орбите.

Очевидно в начале
земная ось совпадала с земным магнитным полюсом и в этом месте выходило на
земную поверхность упорядоченное торсионное поле. Но вместе с упорядоченным
торсионным полем происходила постепенная кристаллизация поверхностного слоя,
что приводило к образованию вещества и его постепенное накопление.

Образованное
вещество пыталось накрыть точку пересечения земной оси, но его вращение не
позволяло это сделать. Поэтому вокруг точки пересечения образовывался желоб,
который увеличивался в диаметре и глубине. А по краю желоба в определенной
точке концентрировалось упорядоченное торсионное поле и одновременно и
магнитное поле.

Эта точка с
упорядоченным торсионным полем и магнитным полем кристаллизовала определенное
пространство и увеличивала свой вес. Поэтому она начала выполнять роль маховика
или маятника, который обеспечивал и сейчас обеспечивает непрерывное вращение
земной оси. Как только происходят небольшие сбои во вращении оси, магнитный
полюс меняет свое положение — то приближается к оси вращения, то удаляется.

И этот процесс
обеспечения непрерывного вращения земной оси не одинаков на земных магнитных
полюсах, поэтому их нельзя соединить прямой линией через центр Земли. Чтобы
стало понятно для примера возьмем координаты земных магнитных полюсов за
несколько лет.

Северный
магнитный полюс — Арктика

2004 год — 82,3°
с. ш. и 113,4° з. д.
2007 год — 83,95°
с. ш. и 120,72° з. д.
2015 год — 86,29°
с. ш. и 160,06° з. д.

Южный магнитный
полюс — Антарктика

2004 год — 63,5°
ю. ш. и 138,0° в. д.
2007 год — 64,497°
ю. ш. и 137,684° в. д.
2015 год — 64,28°
ю. ш. и 136,59° в. д.

«Вероятность смены магнитных полюсов Земли в ближайшее время. Исследования подробных физических причин этого процесса.

Как-то смотрел научно-популярный фильм по этому вопросу, снятый лет 6-7 назад.

Там приводились данные о появлении аномальной области в южной части Атлантического океана — смена полярности и слабая напряженность. Вроде как при пролете спутников над этой территорией их приходится выключать, чтобы электроника не испортилась.

Да и по времени вроде бы как этот процесс должен произойти.
Также там говорилось о планах Европейского космического агентства запустить серию спутников с целью подробного изучения напряженности магнитного поля Земли. Может быть уже опубликовали данные этого исследования, если спутники по этому поводу получилось запустить?»

Магнитные полюса Земли — это часть магнитного (геомагнитного) поля нашей планеты, которое генерируется потоками расплавленного железа и никеля, окружающего внутреннее ядро Земли (другими словами, турбулентная конвекция во внешнем ядре Земли генерирует геомагнитное поле). Поведение Магнитного поля Земли объясняют течением жидких металлов на границе земного ядра с мантией.

В 1600 году английский ученый Уильям Гильберт в своей книге «О магните, магнитных телах и большом магните — Земле». представил Землю, как гигантский постоянный магнит, ось которого не совпадает с осью вращения Земли (угол между этими осями называют магнитным склонением).

В 1702 году Э. Галлей создает первые магнитные карты Земли. Основная причина наличия магнитного поля Земли в том, что ядро Земли состоит из раскаленного железа (хорошего проводника электрических токов, возникающих внутри Земли).

Магнитное поле Земли образует магнитосферу, простирающуюся на 70-80 тыс. км в направление Солнца. Она экранирует поверхность Земли, защищает от вредного влияния заряженных частиц, высоких энергий и космических лучей, определяет характер погоды.

Еще в 1635 году Геллибранд устанавливает, что магнитное поле Земли меняется. Позднее было установлено, что существуют постоянные и кратковременные изменения магнитного поля Земли.

Причиной постоянных изменений является наличие залежей полезных ископаемых. На Земле имеются такие территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажается залеганием железных руд. Например, Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области.

Причина кратковременных изменений магнитного поля Земли — действие «солнечного ветра», т.е. действие потока заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем. Магнитное поле этого потока взаимодействует с магнитным полем Земли, возникают «магнитные бури». На частоту и силу магнитных бурь влияет солнечная активность.

В годы максимума солнечной активности (один раз в каждые 11,5 лет) возникают такие магнитные бури, что нарушается радиосвязь, а стрелки компасов начинают непредсказуемо «плясать».

Результатом взаимодействия заряженных частиц «солнечного ветра» с атмосферой Земли в северных широтах является такое явление, как «полярное сияние».

Смена магнитных полюсов Земли (инверсия магнитного поля, англ. geomagnetic reversal) происходит каждые 11,5-12,5 тысяч лет. Называют и другие цифры — 13.000 лет и даже 500 тысяч лет и более, а последняя инверсия произошла 780.000 лет назад. По всей видимости, переполюсовка Магнитного Поля Земли — явление непериодическое. На протяжении геологической истории нашей планеты земное магнитное поле изменяло свою полярность более 100 раз.

Цикл смены полюсов Земли (связанный собственно с планетой Земля) можно отнести к глобальным циклам (наряду, например, с циклом флуктуации оси прецессии), оказывающим влияние на все происходящее на Земле…

Возникает законный вопрос: когда ждать смену магнитных полюсов Земли (инверсию магнитного поля планеты), или смещение полюсов на “критический” угол (по некоторым теориям на экватор)?..

Процесс смещения магнитных полюсов регистрируется уже более века. Северный и Южный магнитные полюса (СМП и ЮМП) постоянно “мигрируют”, отдаляясь от географических полюсов Земли (угол “погрешности” сейчас составляет порядка 8 градусов по широте для СМП и 27 градусов для ЮМП). Кстати, было установлено, что Географические полюса Земли тоже движутся: ось планеты отклоняется со скоростью около 10 см в год.

Северный магнитный полюс впервые был открыт в 1831 году. В 1904 году, когда ученые вторично провели измерения, обнаружилось, что полюс переместился на 31 милю. Стрелка компаса указывает на магнитный полюс, а не на географический. Исследование показало, что за последнюю тысячу лет магнитный полюс перемещался на значительные расстояния по направлению от Канады к Сибири, но иногда и в других направлениях.

Северному магнитному полюсу Земли не сидится на месте. Впрочем, как и южному. Северный долго «блуждал» по арктической Канаде, но с 70-х годов прошлого века его движение обрело четкое направление. С растущей скоростью, достигающей сейчас 46 км в год, полюс практически по прямой устремился в Российскую Арктику. По прогнозу Канадской геомагнитной службы, к 2050 году он будет находиться в районе архипелага Северная Земля.

На скорую смену полюсов указывает факт ослабления Магнитного поля Земли около полюсов, который установил в 2002 году французский профессор геофизики Готье Юло (Gauthier Hulot). Кстати, Магнитное поле Земли ослабло почти на 10% с тех пор, как оно впервые было измерено в 30-х годах 19 века. Факт: в 1989-м жители Квебека (Канада) в результате того, что солнечные ветры прорвались через слабый магнитный щит и вызвали тяжелые поломки в электрических сетях, остались на 9 часов без света.

Из школьного курса физики мы знаем, что электрический ток нагревает проводник, по которому течет. В данном случае движение зарядов будет нагревать ионосферу. Частицы будут проникать в нейтральную атмосферу, это повлияет на систему ветров на высоте 200-400 км, а значит — и на климат в целом. Смещение магнитного полюса повлияет и на работу техники. Например, в средних широтах в летние месяцы невозможно будет пользоваться коротковолновой радиосвязью. Нарушится и работа спутниковых навигационных систем, поскольку они используют модели ионосферы, которые в новых условиях будут неприменимы. Геофизики также предостерегают, что при приближении северного магнитного полюса вырастут наведенные индуцированные токи в российских линиях электропередач и энергосетях.

Впрочем, всего этого может и не случиться. Северный магнитный полюс может в любой момент изменить направление движения или остановиться, и предвидеть этого нельзя. А для Южного полюса и вовсе нет прогноза на 2050 год. До 1986 года он двигался весьма бодро, но потом его скорость упала.

Итак, вот четыре факта, которые указывают на приближающуюся или уже начавшуюся инверсию геомагнитного поля:
1. Уменьшение на протяжении последних 2,5 тыс. лет напряженности геомагнитного поля;
2. Ускорение падения напряженности поля в последние десятилетия;
3. Резкое ускорение смещения магнитного полюса;
4. Особенности распределения магнитных силовых линий, которое становится похожим на картину, соответствующую стадии подготовки инверсии.

О возможных последствиях смены геомагнитных полюсов идет широкая дискуссия. Есть разнообразные точки зрения — от вполне оптимистичных до крайне тревожных. Оптимисты ссылаются на тот факт, что в геологической истории Земли произошли сотни инверсий, однако не удалось установить связь массовых вымираний и природных катастроф с этими событиями. Кроме того, биосфера обладает значительными способностями к адаптации, а процесс инверсии может длиться довольно долго, так что времени, чтобы подготовиться к переменам, более чем достаточно.

Противоположная точка зрения не исключает того, что инверсия может произойти при жизни ближайших поколений и окажется катастрофой для человеческой цивилизации. Надо сказать, что эта точка зрения в значительной степени скомпрометирована большим числом ненаучных и просто антинаучных высказываний. В качестве примера можно привести мнение, согласно которому во время инверсии человеческие мозги испытают перезагрузку, подобно тому, как это происходит с компьютерами, при этом произойдет полное стирание содержащейся в них информации. Несмотря на такие высказывания оптимистическая точка зрения весьма поверхностна.

Современный мир — далеко не тот, что был сотни тысяч лет назад: человек породил множество проблем, которые сделали этот мир хрупким, легко ранимым и крайне неустойчивым. Есть основания полагать, что последствия инверсии действительно будут поистине катастрофичны для мировой цивилизации. И полная потеря работоспособности Всемирной паутины из-за разрушения систем радиосвязи (а оно обязательно наступит в момент утраты радиационных поясов) — лишь один из примеров глобальной катастрофы. К примеру, вследствие разрушения систем радиосвязи выйдут из строя все спутники.

Интересный аспект воздействия геомагнитной инверсии на нашу планету, связанный с изменением конфигурации магнитосферы, рассматривает в своих недавних работах профессор В.П.Щербаков из Геофизической обсерватории Борок. В обычном состоянии благодаря тому, что ось геомагнитного диполя ориентирована приблизительно вдоль оси вращения Земли, магнитосфера служит эффективным экраном для высокоэнергетических потоков заряженных частиц движущихся от Солнца. При инверсии вполне вероятна ситуация, когда во фронтальной подсолнечной части магнитосферы в области низких широт образуется воронка, через которую солнечная плазма сможет достигать поверхности Земли. Из-за вращения Земли в каждом конкретном месте низких и отчасти умеренных широт такая ситуация будет повторяться ежесуточно по несколько часов. То есть значительная часть поверхности планеты каждые 24 часа будет испытывать сильный радиационный удар.

Однако, ученые из НАСА предполагают ошибочность утверждения, что смена полюсов может на короткое время лишить Землю магнитного поля, которое защищает нас от солнечных вспышек и других космических опасностей. Однако магнитное поле может ослабевать или усиливаться с течением времени, но нет никаких признаков того, что оно может полностью исчезнуть. Более слабое поле, конечно приведет к небольшому увеличению солнечной радиации на Земле, а также к наблюдению красивых полярных сияний на более низких широтах. Но ничего смертельно не случится, а плотная атмосфера отлично защищает Землю от опасных солнечных частиц.

Наука доказывает, что смена полюсов — с точки зрения геологической истории Земли — обычное явление, которое происходит постепенно, в течение тысячелетий.

Географические полюса тоже постоянно смещаются по поверхности Земли. Но эти смещения происходят медленно и носят закономерный характер. Ось нашей планеты, вращающейся подобно волчку, описывает конус вокруг полюса эклиптики с периодом около 26 тысяч лет, в соответствии с миграцией географических полюсов происходят и постепенные климатические изменения. Они вызываются, в основном, смещением океанических течений, переносящих тепло материкам.Другое дело — неожиданные, резкие «кувырки» полюсов. Но вращающаяся Земля представляет собой гироскоп с весьма внушительным собственным моментом количества движений, иными словами, является инерционным объектом. сопротивляющимся попыткам изменить характеристики его движения. Внезапное изменение наклона оси Земли и тем более ее «кувырок» не могут быть вызваны внутренними медленными перемещениями магмы или гравитационным взаимодействием с каким- либо проходящим мимо космическим телом.

Такой опрокидывающий момент может возникнуть только при касательном ударе астероида размером не менее 1000 километров в диаметре, под- летающего к Земле со скоростью 100 км/сек.Более реальной угрозой для жизни человечества и всего живого мира Земли представляется смена геомагнитных полюсов. Магнитное поле нашей планеты, которое наблюдается сегодня, очень схоже с тем, которое создавал бы помещенный в центре Земли гигантский стержневой магнит, ориентированный вдоль линии север-юг. Точнее, он должен быть установлен так, чтобы его Северный магнитный полюс был направлен на Южный географический полюс, а Южный магнитный полюс — на Северный географический.

Однако эта ситуация не является постоянной. Исследования последних четырех сот лет показали, что магнитные полюса вращаются вокруг своихгеографических двойников, смещаясь примерно на двенадцать градусов каждое столетие. Эта величина соответствует скоростям течений в верхнем ядре в десять-тридцать километров в год.Кроме постепенных смещений магнитных полюсов примерно каждые пятьсот тысяч лет,магнитные полюса Земли меняются местами. Изучение палеомагнитных характеристик породразного возраста позволило ученым сделать вывод, что время таких инверсий магнитных полю-сов занимало как минимум пять тысяч лет. Полной неожиданностью для ученых, занимающихся изучением жизни Земли, явились результаты анализа магнитных свойств потока лавы толщиной около километра, излившегося 16,2 миллиона лет назад и найденного недавно на востоке пустыни Орегона.

Ее исследование, проведенное Робом Коуи из Калифорнийского университета в Санта-Круз, и Мишелем Привота из университета в Монтпилиере, произвели настоящую сенсацию в геофизике. Полученные результаты магнитных свойств вулканической породы объективно показали, что нижний слой застывал при одномположении полюса, сердцевина потока — при перемещении полюса, и, наконец, верхний слой — припротивоположном полюсе. И все это произошло затринадцать дней. Орегонская находка заставляет допустить, что магнитные полюса Земли могут поменяться местами не в течение нескольких тысяч лет, а всего лишь двух недель. Последний раз это произошло около семисот восьмидесяти тысяч лет назад. Но чем это может угрожать всем нам? Сейчас магнитосфера окутывает Землю на высоте шестидесяти тысяч километров и служит своеобразным щитом на пути солнечного ветра. Если же произойдет смена полюсов, то магнитное поле во время инверсии уменьшится на 80-90%. Такое резкое изменение обязательно повлияет на различные технические приборы, животный мир и, конечно, на человека.

Правда, жителей Земли должен несколько успокоить тот факт, что во время смены полюсов Солнца, произошедшей в марте 2001 года, исчезновения магнитного поля зафиксировано не было.

Следовательно, полного исчезновения защитного слоя Земли, скорее всего, не произойдет. Инверсия магнитных полюсов не может стать глобальной катастрофой. Само наличие жизни на Земле, многократно пережившей инверсию, это подтверждает, хотя отсутствие магнитного поля иявляется неблагоприятным фактором для животного мира. Это наглядно продемонстрировали эксперименты американских ученых, еще в шестидесятых годах построивших две экспериментальные камеры. Одна из них была окружена мощным металлическим экраном, снижавшим напряженность земного магнитного поля в сотни раз. В другой камере сохранились земные условия. В них были помещены мыши и семена клевера, пшеницы. Спустя несколько месяцев оказалось, что мыши в экранированной камере быстрее теряли волосяной покров и умирали раньше, чем контрольные. Их кожа была более толстой, чем у животных другой группы. И она, разбухая, вытесняла корневые мешочки волос, что служило причиной раннего облысения. У растений в безмагнитной камере также были отмечены изменения.

Трудно придется и тем представителям животного царства, например перелетным птицам, которые обладают своеобразным встроенным компасом и используют магнитные полюса для ориентации. Но, судя по отложениям, массового вымирания видов при инверсии магнитных полюсов раньше не происходило. Не произойдет, видимо, и в будущем. Ведь даже несмотря на огромную скорость перемещения полюсов, птицам за ними не угнаться. Тем более что многие животные, как, например, пчелы, ориентируются по Солнцу, а морские мигрирующие животные используют больше магнитное поле пород на океаническом дне, чем глобальное. Навигационные системы, системы связи, созданные людьми, подвергнутся серьезным испытаниям,которые могут вывести их из строя. Совсем плохо придется многочисленным компасам — их придетсяпросто выбросить. Но при перемене полюсов могут быть и «положительные» эффекты — по всей Земле будут наблюдаться огромные северные сияния — правда, в течение всего двух недель.

Ну, а теперь немного теорий загадок цивилизаций:-) Кто то это вполне принимает всерьез…

Согласно еще одной гипотезе, мы живем в уникальное время: происходит смена полюсов на Земле и осуществляется квантовый переход нашей планеты на ее двойник, находящийся в параллельном мире четырехмерного пространства. Высшие цивилизации (ВЦ) для уменьшения последствий планетарной катастрофы этот переход осуществляют плавно, чтобы создать благоприятные условия для зарождения новой ветви Сверхцивилизации Богочеловечества. Представители ВЦ считают, что старая ветвь Человечества не разумна, поскольку она за последние десятилетия, по крайней мере, пять раз могла уничтожить все живое на планете, если бы не своевременное вмешательство ВЦ.

Сегодня среди ученых, нет единого мнения относительно того, как долго может продлиться процесс перемены полюсов. По одной версии, на это уйдет несколько тысяч лет, в течение которых Земля будет беззащитна перед солнечной радиацией. По другой — на смену полюсов уйдет всего несколько недель. А вот дату Апокалипсиса, по мнению некоторых ученых, подсказывают нам древние народности майя и атланты — 2050 год.

В 1996 году американский популяризатор науки С. Ранкорн сделал вывод, что ось вращения перемещалась отнюдь не однажды в геологической истории Земли вместе с магнитным полем. Он предполагает, что последняя геомагнитная инверсия произошла около 10 450 года до н. э. Именно об этом и сообщали нам атланты, оставшиеся в живых после потопа, отправив в будущее свое послание. Они знали о регулярной периодической смене полярности полюсов Земли примерно через каждые 12 500 лет. Если к 10450 году до н. э. приплюсовать 12 500 лет, то опять получится 2050 год н. э. — год ближайшего гигантского природного катаклизма. Эту дату специалисты вычислили в ходе разгадки расположения в долине Нила трех египетских пирамид — Хеопса, Хефрена и Микерина.

Российские ученые полагают, что мудрейшие атланты выводили нас на знания о периодической смене полярности полюсов Земли через знание законов прецессии, которые заложены в расположении этих трех пирамид. Атланты, судя по всему, были полностью уверены, что когда-нибудь в далеком для них будущем появится на Земле новая высокоразвитая цивилизация, а ее представители заново откроют прецессионные законы.

По одной из гипотез, именно атланты скорее всего руководили возведением трех крупнейших пирамид в долине Нила. Все они построены на 30-м градусе северной широты и сориентированы по сторонам света. Каждая грань сооружения нацелена на север, на юг, на запад или на восток. Не известно ни одного другого строения на Земле, которое было бы столь же точно с погрешностью всего 0,015 градуса сориентировано по сторонам света. Поскольку древние строители достигли своей цели, значит, они обладали соответствующей квалификацией, знаниями, первоклассным оборудованием и приборами.

Идем далее. Пирамиды установлены по сторонам света с отклонением в три минуты шесть секунд от меридиана. А числа 30 и 36 — знаки прецессионного кода! 30 градусов небесного горизонта соответствуют одному знаку Зодиака, 36 — число лет, за которые картинка неба смещается на полградуса.

Учеными были также установлены определенные закономерности и совпадения, связанные с размерами пирамиды, углами наклона их внутренних галерей, углом возрастания винтовой лестницы молекулы ДНК, закрученной спиралью, и т. д. и т. п. Стало быть, решили ученые, атланты всеми доступными им способами указывали нам на строго определенную дату, которая совпала с крайне редким астрономическим явлением. Оно повторяется один раз в 25 921 год. В тот момент три звезды Пояса Ориона пребывали в самом нижнем своем прецессионном положении над линией горизонта в день весеннего равноденствия. Это бьио в 10 450 году до н. э. Вот так древние мудрецы усиленно выводили человечество на эту дату через мифологические коды, через карту участка звездного неба, нарисованную в долине Нила с помощью трех пирамид.

И вот в 1993 году бельгийский ученый Р. Бьювэлл воспользовался законами прецессии. Путем компьютерного анализа он выявил, что три крупнейшие египетские пирамиды установлены на местности так, как располагались на небе три звезды Пояса Ориона в 10 450 году до н. э., когда они находились в нижней, то есть исходной точке своего прецессионного движения по небу.

Современные геомагнитные исследования показали, что около 10450 года до н. э. произошла мгновенная смена полярности полюсов Земли и ока сместилась на 30 градусов относительно своей оси вращения. В результате наступил общепланетный глобальный мгновенный катаклизм. Геомагнитные исследования, проведенные в конце 1980-х годов американскими, английскими и японскими учеными, показали и другое. Эти кошмарные катаклизмы постоянно происходили в геологической истории Земли с регулярностью примерно в 12 500 лет! Это они, очевидно, погубили и динозавров, и мамонтов, и Атлантиду.

Оставшиеся в живых после предыдущего потопа в 10 450 году до н. э. и отправившие нам свое послание через пирамиды атланты очень надеялись, что новая высокоразвитая цивилизация появится на Земле задолго до тотального ужаса и конца света. И может быть, успеет подготовиться к тому, чтобы встретить бедствие во всеоружии. По одной из гипотез, их науке не удалось сделать открытие об обязательном «кувырке» планеты на 30 градусов в момент переполюсовки. В результате произошло смещение всех континентов Земли именно на 30 градусов и Атлантида очутилась на Южном полюсе. И тут же все ее население мгновенно замерзло, как мгновенно замерзли в тот же момент на другом конце планеты мамонты. Остались в живых только те представители высокоразвитой атлантической цивилизации, которые пребывали в ту пору на других континентах планеты в высокогорной местности. Им посчастливилось избежать Всемирного потопа. И вот они ре шили предупредить нас, людей далекого для них будущего, что каждая смена полюсов сопровождается «кувырком» планеты и непоправимыми последствиями.

В 1995 году были проведены новые дополнительные исследования с помощью современных приборов, созданных специально для исследований такого рода. Ученым удалось внести важнейшее уточнение в прогноз предстоящей смены полярности полюсов и более точно обозначить дату жуткого события — 2030 год.

Американский ученый Г. Хэнкок называет дату всеобщего конца света еще более близкую — 2012 год. Свое предположение он основывает на одном из календарей южно-американской цивилизации индейцев майя. По мнению ученого, календарь, возможно, достался индейцам в наследство от атлантов.

Так вот, согласно Длинному счету майя, наш мир циклически создается и уничтожается с периодом в 13 бактунов (или приблизительно 5120 лет). Текущий цикл начался 11 августа 3113 года до н. э. (0.0.0.0.0) и завершится 21 декабря 2012 года н. э. (13.0.0.0.0). Майя считали, что в этот день наступит конец света. А после этого, если верить им, наступит начало нового цикла и начало нового Мира.

По данным других палеомагнитологов, смена магнитных полюсов Земли произойдет вот-вот. Но не в обывательском понимании — завтра, послезавтра. Одни исследователи называют одну тысячу лет, другие — две тысячи. Вот тогда и наступит Конец Света, Страшный суд, Всемирный потоп, который описан в Апокалипсисе.

Но человечеству уже предрекали конец света в 2000 году. А жизнь все равно продолжается — и она прекрасна!

источники

«Наша всеобщая мать Земля — это большой магнит!» — сказал английский физик и врач Уильям Гильберт, живший в XVI веке. Четыреста с лишним лет назад он сделал правильный вывод о том, что Земля представляет собой шарообразный магнит и её магнитные полюса — это точки, где магнитная стрелка ориентируется вертикально. Но Гильберт ошибался, полагая, что магнитные полюса Земли совпадают с её географическими полюсами. Они не совпадают. Более того, если положения географических полюсов неизменны, то положения магнитных полюсов со временем изменяются.

1831 год: первое определение координат магнитного полюса в Северном полушарии

В первой половине XIX века были предприняты первые поиски магнитных полюсов на основе прямых измерений магнитного наклонения на местности. (Магнитное наклонение — угол, на который отклоняется стрелка компаса под действием магнитного поля Земли в вертикальной плоскости. — Прим. ред.
)

Английский мореплаватель Джон Росс (1777–1856) отплыл в мае 1829 года на небольшом пароходе «Виктория» от берегов Англии, направляясь к арктическому побережью Канады. Как и многие смельчаки до него, Росс надеялся найти северо-западный морской путь из Европы в Восточную Азию. Но в октябре 1830 года льды сковали «Викторию» у восточной оконечности полуострова, который Росс назвал Землёй Бутия (в честь спонсора экспедиции Феликса Бута).

Зажатая во льдах у побережья Земли Бутия «Виктория» вынуждена была задержаться здесь на зимовку. Помощником капитана в этой экспедиции был молодой племянник Джона Росса Джеймс Кларк Росс (1800–1862). В то время уже стало обычным делом брать с собой в подобные путешествия все необходимые инструменты для магнитных наблюдений, и Джеймс воспользовался этим. На протяжении долгих зимних месяцев он ходил по побережью Бутии с магнитометром и проводил магнитные наблюдения.

Он понимал, что магнитный полюс должен быть где-то поблизости — ведь магнитная стрелка неизменно показывала очень большие наклонения. Нанося на карту измеренные значения, Джеймс Кларк Росс вскоре понял, где следует искать эту уникальную точку с вертикальным направлением магнитного поля. Весной 1831 года он вместе с несколькими членами экипажа «Виктории» прошёл 200 км в сторону западного побережья Бутии и 1 июня 1831 года на мысе Аделаиды с координатами 70°05′ с. ш. и 96°47′ з. д. обнаружил, что магнитное наклонение составило 89°59′. Так впервые были определены координаты магнитного полюса в Северном полушарии — иначе говоря, координаты Южного магнитного полюса.

1841 год: первое определение координат магнитного полюса в Южном полушарии

В 1840 году повзрослевший Джеймс Кларк Росс отправился на судах «Эребус» и «Террор» в своё знаменитое путешествие к магнитному полюсу в Южном полушарии. 27 декабря корабли Росса впервые встретились с айсбергами и уже в новогоднюю ночь 1841 года пересекли Южный полярный круг. Очень скоро «Эребус» и «Террор» оказались перед паковыми льдами, растянувшимися от края до края горизонта. 5 января Росс принял смелое решение идти вперёд, прямо на льды, и углубиться настолько, насколько это окажется возможным. И уже через несколько часов такого штурма корабли неожиданно вышли в более свободное ото льда пространство: паковый лёд сменился разбросанными там и тут отдельными льдинами.

9 января утром Росс неожиданно для себя обнаружил впереди по курсу свободное ото льда море! Таково было его первое открытие в этом путешествии: он открыл море, которое впоследствии было названо его собственным именем, — море Росса. Справа по курсу обнаружилась гористая, покрытая снегом земля, которая вынуждала корабли Росса плыть на юг и которая, казалось, не собиралась кончаться. Плывя вдоль берега, Росс, конечно, не упускал возможности открывать самые южные земли во славу Британского королевства; так была открыта Земля Королевы Виктории. В то же время его беспокоило, что на пути к магнитному полюсу берег может стать непреодолимым препятствием.

Между тем поведение компаса становилось всё более странным. Росс, обладавший богатым опытом магнитометрических измерений, понимал, что до магнитного полюса осталось не более 800 км. Так близко к нему ещё никто не приближался. Вскоре стало ясно, что Росс опасался не зря: магнитный полюс явно находился где-то справа, а берег упорно направлял корабли всё дальше и дальше на юг.

Пока путь был открыт, Росс не сдавался. Ему было важно собрать, по крайней мере, как можно больше магнитометрических данных в разных точках побережья Земли Виктории. 28 января экспедицию ожидал самый удивительный сюрприз за всё время путешествия: на горизонте вырос огромный проснувшийся вулкан. Над ним висело тёмное облако дыма, окрашиваемого огнём, который столбом вырывался из жерла. Этому вулкану Росс дал имя Эребус, а соседнему — потухшему и несколько меньшему — дал имя Террор.

Росс попытался идти ещё дальше на юг, но очень скоро перед его глазами возникла совершенно невообразимая картина: вдоль всего горизонта, куда хватает глаз, простиралась белая полоса, которая по мере приближения к ней становилась всё выше и выше! Когда корабли подошли поближе, стало ясно, что перед ними справа и слева огромная бесконечная ледяная стена 50-метровой высоты, совершенно плоская сверху, без каких-либо трещин на обращённой к морю стороне. Это была кромка шельфового ледника, носящего ныне имя Росса.

В середине февраля 1841 года после 300-километрового плавания вдоль ледяной стены Росс принял решение прекратить дальнейшие попытки найти лазейку. С этого момента впереди оставалась лишь дорога домой.

Экспедицию Росса никак нельзя считать неудачной. Ведь ему удалось измерить магнитное наклонение в очень многих точках вокруг побережья Земли Виктории и установить тем самым положение магнитного полюса с высокой точностью. Росс указал такие координаты магнитного полюса: 75°05′ ю. ш., 154°08′ в. д. Минимальное расстояние, отделявшее корабли его экспедиции от этой точки, составляло всего 250 км. Именно измерения Росса нужно считать первым достоверным определением координат магнитного полюса в Антарктиде (Северного магнитного полюса).

Координаты магнитного полюса в Северном полушарии в 1904 году

Прошло 73 года с момента определения Джеймсом Россом координат магнитного полюса в Северном полушарии, и вот теперь поиск магнитного полюса в этом полушарии предпринял знаменитый норвежский полярный исследователь Руаль Амундсен (1872–1928). Впрочем, поиск магнитного полюса не был единственной целью экспедиции Амундсена. Главной целью было открытие северо-западного морского пути из Атлантического океана в Тихий. И он достиг этой цели — совершил в 1903–1906 годах плавание из Осло, мимо берегов Гренландии и Северной Канады до Аляски на небольшом промысловом судне «Йоа».

Впоследствии Амундсен писал: «Я хотел, чтобы моя детская мечта о северо-западном морском пути соединилась в этой экспедиции с другой, гораздо более важной научной целью: нахождением нынешнего местоположения магнитного полюса».

Он подошёл к этой научной задаче со всей серьёзностью и тщательно подготовился к её выполнению: изучал теорию геомагнетизма у ведущих специалистов Германии; там же приобрёл магнитометрические приборы. Практикуясь в работе с ними, Амундсен летом 1902 года объездил всю Норвегию.

К началу первой зимы своего путешествия, в 1903 году, Амундсен достиг острова Кинг-Уильям, который находился совсем недалеко от магнитного полюса. Магнитное наклонение здесь составляло 89°24′.

Решив провести зимовку на острове, Амундсен одновременно создал здесь настоящую геомагнитную обсерваторию, которая выполняла непрерывные наблюдения в течение многих месяцев.

Весна 1904 года была посвящена наблюдениям «в поле» с целью определения координат полюса настолько точно, насколько это было возможно. Амундсен достиг успеха и обнаружил, что положение магнитного полюса заметно сместилось к северу по отношению к той точке, в которой его нашла экспедиция Джеймса Росса. Оказалось, что с 1831 по 1904 год магнитный полюс переместился на 46 км к северу.

Забегая вперёд, заметим, что есть данные о том, что за этот 73-летний период магнитный полюс не просто немного переехал на север, а скорее описал небольшую петлю. Где-то к 1850 году он сначала прекратил своё движение с северо-запада на юго-восток и лишь потом начал новое путешествие на север, продолжающееся и сегодня.

Дрейф магнитного полюса в Северном полушарии с 1831 по 1994 год

В следующий раз местоположение магнитного полюса в Северном полушарии было определено в 1948 году. Многомесячная экспедиция в канадские фьорды не понадобилась: ведь теперь до места можно было добраться всего за несколько часов — по воздуху. На этот раз магнитный полюс в Северном полушарии был обнаружен на берегу озера Аллен на острове Принца Уэльского. Максимальное наклонение составляло здесь 89°56′. Оказалось, что со времён Амундсена, то есть с 1904 года, полюс «уехал» к северу на целых 400 км.

С тех пор точное местоположение магнитного полюса в Северном полушарии (Южного магнитного полюса) определялось канадскими магнитологами регулярно с периодичностью около 10 лет. Последующие экспедиции состоялись в 1962, 1973, 1984, 1994 годах.

Неподалёку от точки пребывания магнитного полюса в 1962 году, на острове Корнуоллис, в местечке Резолют-Бей (74°42′ с. ш., 94°54′ з. д.), была построена геомагнитная обсерватория. В наше время путешествие на Южный магнитный полюс — это всего лишь достаточно короткая прогулка на вертолёте от Резолют-Бей. Неудивительно, что с развитием средств сообщения в XX столетии этот удалённый городок на севере Канады всё чаще и чаще стали посещать туристы.

Обратим внимание на то, что, говоря о магнитных полюсах Земли, мы на самом деле говорим о неких усреднённых точках. Ещё со времени экспедиции Амундсена стало ясно, что даже на протяжении одних суток магнитный полюс не стоит на месте, а совершает небольшие «прогулки» вокруг некоторой средней точки.

Причина таких перемещений, конечно, Солнце. Потоки заряженных частиц от нашего светила (солнечный ветер) входят в магнитосферу Земли и порождают в земной ионосфере электрические токи. Те, в свою очередь, порождают вторичные магнитные поля, которые возмущают геомагнитное поле. В результате этих возмущений магнитные полюса и вынуждены совершать свои ежесуточные прогулки. Их амплитуда и скорость, естественно, зависят от силы возмущений.

Маршрут таких прогулок близок к эллипсу, причём полюс в Северном полушарии совершает обход по часовой стрелке, а в Южном полушарии — против. Последний даже в дни магнитных бурь уходит от средней точки не более чем на 30 км. Полюс же в Северном полушарии в такие дни может уйти от средней точки на 60–70 км. В спокойные дни размеры суточных эллипсов для обоих полюсов существенно сокращаются.

Дрейф магнитного полюса в Южном полушарии с 1841 по 2000 год

Следует отметить, что исторически с измерением координат магнитного полюса в Южном полушарии (Северного магнитного полюса) дело всегда обстояло достаточно сложно. Во многом виновата его труднодоступность. Если от Резолют-Бей до магнитного полюса в Северном полушарии можно добраться на маленьком аэроплане или вертолёте за несколько часов, то от южной оконечности Новой Зеландии до побережья Антарктиды надо лететь более 2000 км над океаном. А после этого нужно проводить исследования в тяжёлых условиях ледового континента. Чтобы должным образом оценить труднодоступность Северного магнитного полюса, вернёмся в самое начало XX столетия.

Довольно долго после Джеймса Росса никто не осмеливался в поисках Северного магнитного полюса уходить в глубь Земли Виктории. Первыми это сделали члены экспедиции английского полярного исследователя Эрнеста Генри Шеклтона (1874–1922) во время его путешествия в 1907–1909 годах на старом китобойном судне «Нимрод».

16 января 1908 года судно вошло в море Росса. Слишком толстые паковые льды у побережья Земли Виктории долго не давали возможности найти подход к берегу. Лишь 12 февраля удалось перенести на берег необходимые вещи и магнитометрическое оборудование, после чего «Нимрод» взял курс обратно на Новую Зеландию.

Оставшимся на берегу полярникам потребовалось несколько недель, чтобы соорудить более или менее приемлемые жилища. Пятнадцать смельчаков учились есть, спать, общаться, работать и вообще жить в невероятно тяжёлых условиях. Впереди была долгая полярная зима. Всю зиму (в Южном полушарии она наступает одновременно с нашим летом) члены экспедиции занимались научными исследованиями: метеорологией, геологией, измерением атмосферного электричества, изучением моря через трещины во льду и самих льдов. Конечно, к весне люди уже оказались достаточно вымотанными, хотя главные цели экспедиции были ещё впереди.

29 октября 1908 года одна группа во главе с самим Шеклтоном отправилась в запланированную экспедицию к Южному географическому полюсу. Правда, экспедиция так и не смогла до него дойти. 9 января 1909 года всего в 180 км от Южного географического полюса ради спасения голодных и измученных людей Шеклтон принимает решение оставить флаг экспедиции здесь и повернуть группу обратно.

Вторая группа полярников во главе с австралийским геологом Эджвортом Дэвидом (1858–1934) независимо от группы Шеклтона отправилась в путешествие к магнитному полюсу. Их было трое: Дэвид, Моусон и Маккей. В отличие от первой группы они не имели опыта полярных исследований. Выйдя 25 сентября, они уже к началу ноября выбились из графика и из-за перерасхода пищи вынуждены были сесть на строгий паёк. Антарктида преподавала им суровые уроки. Голодные и обессиленные, они проваливались почти в каждую расселину во льду.

11 декабря едва не погиб Моусон. Он провалился в одну из бесчисленных расселин, и только надёжная верёвка спасла жизнь исследователю. Несколько дней спустя в расселину провалились 300-килограммовые сани, едва не утянувшие за собой трёх обессилевших от голода людей. К 24 декабря серьёзно ухудшилось состояние здоровья полярников, они страдали одновременно и от обморожения, и от солнечных ожогов; у Маккея к тому же развилась снежная слепота.

Но 15 января 1909 года они всё-таки достигли своей цели. Компас Моусона показал отклонение магнитного поля от вертикали всего в пределах 15′. Оставив почти всю поклажу на месте, они одним броском в 40 км достигли магнитного полюса. Магнитный полюс в Южном полушарии Земли (Северный магнитный полюс) был покорён. Водрузив на полюсе британский флаг и сфотографировавшись, путешественники трижды прокричали «ура!» королю Эдуарду VII и объявили эту землю собственностью британской короны.

Теперь им предстояло только одно — остаться в живых. По расчётам полярников, для того, чтобы поспеть к отходу «Нимрода» 1 февраля, они должны были проходить по 17 миль в сутки. Но они всё равно опоздали на четыре дня. К счастью, «Нимрод» сам задержался. Так что вскоре трое отважных исследователей наслаждались горячим ужином на борту корабля.

Итак, Дэвид, Моусон и Маккей были первыми людьми, ступившими на магнитный полюс в Южном полушарии, который в тот день оказался в точке с координатами 72°25′ ю. ш., 155°16′ в. д. (в 300 км от точки, измеренной в своё время Россом).

Понятно, что ни о какой-либо серьёзной измерительной работе здесь даже не было и речи. Вертикальное наклонение поля было зафиксировано лишь однажды, и это послужило сигналом не к дальнейшим измерениям, а лишь к скорейшему возвращению на берег, где экспедицию ожидали тёплые каюты «Нимрода». Такую работу по определению координат магнитного полюса нельзя даже близко сравнить с работой геофизиков в арктической Канаде, по нескольку дней ведущих магнитные съёмки из нескольких точек, окружающих полюс.

Однако последняя экспедиция (экспедиция 2000 года) была проведена на достаточно высоком уровне. Поскольку Северный магнитный полюс уже давно сошёл с материка и находился в океане, эта экспедиция проводилась на специально оборудованном судне.

Измерения показали, что в декабре 2000 года Северный магнитный полюс находился напротив побережья Земли Адели в точке с координатами 64°40′ ю. ш. и 138°07′ в. д.

Фрагмент из книги: Тарасов Л. В. Земной магнетизм. — Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2012.

Действие магнитного поля на ток. Правило левой руки.

Поместим между полюсами магнита проводник, по кото­рому протекает постоянный электрический ток. Мы тотчас же заметим, что проводник будет выталкиваться полем магнита из междуполюсного пространства.

Объяснить это можно следующим образом. Вокруг провод­ника с током (Рисунок 1.) образуется собственное магнитное поле, силовые линии которого по одну сторону проводника направ­лены так же, как и силовые линии магнита, а по другую сто­рону проводника — в противопо­ложную сторону. Вследствие это­го с одной стороны проводника (на рисунке 1 сверху) маг­нитное поле оказывается сгущен­ным, а с другой его стороны (на рисунке 1 снизу) — разрежен­ным. Поэтому проводник испыты­вает силу, давящую на него вниз. И если проводник не закреплен, то он будет перемещаться.

Рисунок 1. Действие магнитного поля на ток.

Правило левой руки

Для быстрого определения направления движения провод­ника с током в, магнитном поле существует так называемое правило левой руки (рисунок 2.).

Рисунок 2. Правило левой руки.

Правило левой руки состоит в следую­щем: если поместить левую руку между полюсами маг­нита так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца ру­ки совпадали с направлением тока в проводнике, то боль­шой палец покажет направ­ление движения проводника.

Итак, на проводник, по которому протекает электри­ческий ток, действует сила, стремящаяся перемещать его перпендикулярно магнитным силовым линиям. Опытным путем можно определить величину этой силы. Оказы­вается, что сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, прямо пропорциональна силе тока в проводнике и длине той части проводника, которая нахо­дится в магнитном поле (рисунок 3 слева).

Это правило справедливо, если проводник расположен под прямым углом к магнитным силовым линиям.

Рисунок 3. Сила взаимодействия магнитного поля и тока.

Если же проводник расположен не под прямым углом к магнитным силовым линиям, а, например, так, как изобра­жено на рисунке 3 справо, то сила, действующая на проводник, будет пропорциональна силе тока в проводнике и длине проекции части проводника, находящейся в магнитном поле, на плос­кость, перпендикулярную магнитным силовым ли­ниям. Отсюда следует, что если проводник паралле­лен магнитным силовым линиям, то сила, дейст­вующая на него, равна нулю. Если же проводник перпендикулярен направ­лению магнитных силовых линий, то сила, действую­щая на него, достигает наибольшей величины.

Сила, действующая на проводник с током, зави­сит еще и от магнитной индукции. Чем гуще рас­положены магнитные си­ловые линии, тем больше сила, действующая на проводник с током.

Подводя итог всему изложенному выше, мы можем действие магнитного поля на проводник с током выразить следующим правилом:

Сила, действующая на проводник с током, прямо пропорциональна магнитной индукции, силе тока в проводнике и длине проекции части проводника, находящейся в магнитном поле, на плоскость, перпендикулярную маг­нитному потоку.

Необходимо отметить, что действие магнитного поля на ток не зависит ни от вещества проводника, ни от его сечения. Дей­ствие магнитного поля на ток можно наблюдать даже при от­сутствии проводника, пропуская, например, между полюсами магнита поток быстро несущихся электронов.

Действие магнитного поля на ток широко используется в науке и технике. На использовании этого действия основано устройство электродвигателей, превращающих электрическую энергию в механическую, устройство магнитоэлектрических приборов для измерения напряжения и силы тока, электроди­намических громкоговорителей, превращающих электрические колебания в звук, специальных радиоламп — магнетронов, катодно-лучевых трубок и т. д. Действием магнитного поля на ток пользуются для измерения массы и заряда электрона и даже для изучения строения вещества.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Тест по физике Электромагнитные явления 8 класс

Тест по физике Электромагнитные явления для учащихся 8 класса с ответами. Тест состоит из 4 вариантов в каждом по 15 заданий.

1 вариант

1. На столе находится электроскоп, шару которого сообщен по­ложительный заряд. Какое поле существует вокруг него? Как его можно обнаружить?

1) В этом случае поле отсутствует
2) Электрическое; по изменению положения листочков элек­троскопа при поднесении к его шару наэлектризованного тела
3) Магнитное; по действию на железные опилки
4) И электрическое, и магнитное; по взаимодействию с на­электризованным телом и железными опилками

2. Какой опыт свидетельствует о существовании магнитного поля вокруг проводника с током?

1) Опыт Эрстеда
2) Опыт Кулона
3) Опыт Ома
4) Опыт Иоффе и Милликена

3. Какую линию называют магнитной линией магнитного поля?

1) Ту, которая видна благодаря железным опилкам
2) Ту, вдоль которых располагаются в магнитном поле оси магнитных стрелочек
3) Любую линию в магнитном поле, по которой движется к магниту притягиваемое им тело

4. Укажите картину магнитного поля, которая соответствует на рисунке магнитному полю прямого проводника с током.

1) №1
2) №2
3) №3

5. Какие места катушки с током называют полюсами? Сколько их у каждой катушки?

1) Находящиеся в средней части катушки; столько, сколько витков провода в этой части
2) Расположенные в средней части катушки; один — северный
3) Находящиеся вблизи концов катушки; два — северный и южный
4) Концы катушки; два — северный и южный

6. На каком рисунке направление магнитных линий магнитного поля катушки с током показано правильно?

1) №1
2) №2
3) №3

7. Как изменить магнитное поле катушки с током, имея в сво­ем распоряжении железный стержень, диаметр которого чуть меньше диаметра ее отверстия? Как оно изменится при этом?

1) Положить стержень рядом с катушкой; усилится
2) Вставить стержень в катушку; ослабнет
3) Вставить стержень в катушку; усилится
4) Подвесить стержень над катушкой; усилится

8. Как взаимодействуют одноименные полюсы магнитов?

1) Отталкиваются друг от друга
2) Притягиваются друг к другу
3) Они не взаимодействуют
4) Отталкиваются только тогда, когда находятся очень близко друг от друга

9. Где находится южный магнитный полюс Земли?

1) Там, где расположен ее южный географический полюс
2) Там, где находится северный географический полюс Земли
3) Вблизи северного географического полюса нашей планеты
4) Вблизи ее южного географического полюса

10. Какой из представленных здесь рисунков соответствует кар­тине магнитного поля при взаимодействии разноименных по­люсов магнита?

1) №1
2) №2
3) №3

11. По виду магнитных линий магнитных полей между полюсами магнитов определите их правый полюс.

1) На рис. №1 — южный, на рис. №2 — северный
2) На обоих рисунках — северный
3) На обоих рисунках — южный
4) На рис. №1 — северный, на рис. №2 — южный

12. На какой проводник с током — прямой, в форме спирали, ка­тушки, рамки — действует магнитное поле?

1) На прямой
2) На катушку
3) На рамку
4) На все проводники с током

13. Придет ли в движение проводник, изображенный на рисунке, если замкнуть ключ? Почему?

1) Нет, так как в цепи не возникнет ток
2) Да, поскольку на проводник АВ подействует магнитное поле
3) Нет, потому что последовательно с проводником АВ вклю­чен реостат
4) Да, так как цепь будет замкнута

14. Какой механизм действует благодаря использованию в его устройстве принципа вращения рамки с током в магнитном поле?

1) Электромагнит
2) Электродвигатель
3) Электрический чайник

15. Какая физическая величина характеризует энергетическую эффективность электродвигателя?

1) Его мощность
2) Произведенная им работа
3) КПД двигателя
4) Масса и размеры двигателя

2 вариант

1. Проводник включен в работающую электрическую цепь. Какое поле существует вокруг него?

1) Электрическое
2) Магнитное
3) Электромагнитное
4) Поле в этом случае не возникает

2. Что служит источником электрического поля?

1) Электрический ток
2) Положительный электрический заряд
3) Отрицательный электрический заряд
4) Любой электрический заряд

3. Какова форма магнитных линий магнитного поля прямого проводника с током?

1) Замкнутые кривые вокруг проводника
2) Отходящие от проводника радиальные линии
3) Замкнутые кривые вокруг проводника, расположенные в перпендикулярных ему плоскостях
4) Концентрические окружности, охватывающие проводник

4. На каком рисунке представлена картина магнитного поля ка­тушки с током?

1) №1
2) №2
3) №3

5. На каком рисунке направление магнитных линий магнитного поля катушки с током показано стрелками неправильно?

1) №1
2) №2
3) №3

6. Как можно усилить магнитное поле катушки с током?

1) Увеличить силу тока в ней
2) Сделать ее более длинной
3) Увеличить радиус катушки
4) Намотать провод на каркас менее плотно

7. Электромагнит удерживал притянувшийся к нему железный лом. При размыкании электрической цепи тот отпал от элек­тромагнита. Притянется ли он вновь, если цепь замкнуть, из­менив направление тока?

1) Нет
2) Да
3) Однозначный ответ дать нельзя

8. Какое из названных ниже веществ не притянется к маг­ниту?

1) Чугун
2) Кобальт
3) Стекло
4) Сталь

9. Магнитная буря — это

1) изменение магнитного поля Земли
2) неожиданное усиление магнитного поля планеты
3) резкое кратковременное изменение магнитного поля Земли
4) несуществующее явление

10. На каком рисунке изображена картина магнитного поля при взаимодействии одноименных полюсов магнитов?

1) №1
2) №2
3) №3

11. На рисунках показаны две картины магнитных полей между полюсами магнитов. Определите их левый полюс.

1) На обоих рисунках — северный
2) На обоих рисунках — южный
3) На рис. №1 — южный, на рис. №2 — северный
4) На рис. №1 — северный, на рис. №2 — южный

12. Собрана электрическая цепь, в которой один проводник поме­щен между полюсами дугообразного магнита. При замыкании цепи он отклонился вправо, а экспериментатору надо было, чтобы проводник отклонился влево. Что ему надо для этого изменить?

1) Силу тока в цепи
2) Направление тока или расположение полюсов магнита
3) И направление тока, и расположение полюсов магнита
4) Напряжение на концах этого проводника

13. Будет ли двигаться проводник АВ, если ключ зам­кнуть? Почему?

1) Да, так как цепь будет замкнута
2) Нет, поскольку отсутствует магнитное поле
3) Да, потому что в проводнике АВ возникнет электриче­ский ток
4) Нет, так как включенный в цепь реостат уменьшит силу тока

14. Как — прямолинейно, криволинейно, поворачиваясь вокруг оси — может двигаться в магнитном поле рамка с током?

1) Прямолинейно
2) Криволинейно
3) Поворачиваясь вокруг оси
4) Ответ неоднозначен

15. По какому из названных здесь признаков электродвигатели превосходят тепловые двигатели?

1) Экологичности
2) Мощности
3) Массе
4) Размеру

3 вариант

1. Вокруг каких зарядов существует электрическое поле?

1) Вокруг неподвижных электрических зарядов
2) Вокруг упорядоченно движущихся зарядов
3) Вокруг любых электрических зарядов
4) Вокруг хаотически движущихся зарядов

2. Когда вокруг зарядов можно обнаружить магнитное поле?

1) Когда движутся положительные заряды
2) Когда движутся отрицательные заряды
3) Если заряды распределились по поверхности наэлектризо­ванного тела
4) В случае упорядоченного движения любых зарядов

3. Какова форма магнитных линий магнитного поля катушки с током?

1) Замкнутые кривые вокруг катушки
2) Замкнутые кривые, проходящие внутри и снаружи катуш­ки
3) Замкнутые кривые, охватывающие все ее витки, проходя внутрь через отверстия

4. На каком из рисунков направление магнитных линий магнит­ного поля обозначено правильно?

1) №1
2) №2
3) №3
4) На все рисунках неправильно

5. Выберите правильно показанную на рисунке картину магнит­ного поля прямого проводника с током.

1) №1
2) №2
3) №3
4) Такой здесь нет

6. Три катушки различаются только числом имеющихся у них витков провода: у одной их 150, у другой 75, у третьей 200. Какую из них нужно включить, чтобы получить самое слабое поле?

1) Первую
2) Вторую
3) Третью

7. Что нужно сделать, чтобы прекратить удержание электромаг­нитом железного предмета?

1) Уменьшить напряжение на обмотке электромагнита
2) Увеличить силу тока в ней
3) Слегка встряхнуть электромагнит
4) Разомкнуть электрическую цепь его обмотки

8. Как взаимодействуют разноименные полюсы магнитов?

1) Притягиваются друг к другу
2) Отталкиваются друг от друга
3) Они не взаимодействуют
4) Притягиваются только тогда, когда находятся очень близ­ко друг к другу

9. Где находится северный магнитный полюс Земли?

1) Там же, где расположен ее северный географический полюс
2) Там, где находится южный географический полюс плане­ты
3) Около ее северного географического полюса
4) Недалеко от южного географического полюса Земли

10. Какой рисунок показывает картину магнитного поля, суще­ствующего между одноименными полюсами магнитов?

1) №1
2) №2
3) №3

11. На рисунках изображены картины магнитных полей между полюсами магнитов. Определите их правые полюсы.

1) На рис. №1 — северный, на рис. №2 — южный
2) На рис. №2 — южный, на рис. №2 — северный
3) На обоих рисунках — северный
4) На обоих рисунках — южный

12. Как можно изменить направление движения проводника с то­ком на противоположное в поле дугообразного магнита?

1) Одновременным изменением направления электрического тока в проводнике и расположения полюсов магнита
2) Изменением направления тока или расположения полюсов магнита на обратное
3) Изменением силы тока или напряжения

13. Придет ли в движение проводник АВ в установке, показанной на рисунке, при замыкании ключа? Почему?

1) Да, поскольку по цепи пойдет электрический ток
2) Нет, так как у такого магнита поле во внутреннем пространстве отсутствует
3) Да, потому что в проводнике АВ возникнет электрический ток, на который будет действовать поле магнита

14. Кто изобрел первый электродвигатель, получивший широкое практическое применение?

1) Э.Х. Ленц
2) Георг Ом
3) Шарль Кулон
4) Б.С. Якоби

15. Какие преимущества электродвигателя перед тепловыми дви­гателями обеспечили ему применение в бытовой технике — пылесосах, кофемолках и т.д.?

1) Быстрота включения и разнообразие внешней формы
2) Широкий диапазон мощности и удобство пользования
3) Разнообразие его размеров и окраски

4 вариант

1. Вокруг каких зарядов образуется магнитное поле?

1) Любых электрических зарядов
2) Вокруг всех однонаправленно движущихся зарядов
3) Только вокруг упорядоченно перемещающихся электронов
4) Вокруг неподвижных электрических зарядов

2. О чем свидетельствует опыт Эрстеда?

1) О нагревании проводника электрическим током
2) Об отклонении магнитной стрелки, находящейся около проводника с током, в определенную сторону
3) О существовании вокруг проводника с током магнитного поля.

3. Правильно ли обозначено на рисунке направление линий магнитного поля проводника с током?

1) Да
2) Нет
3) Определить нельзя, так как неизвестно направление тока в проводнике

4. Чем катушка с током похожа на магнитную стрелку?

1) Наличием полюсов
2) Формой
3) Тем, что тоже имеет два полюса и при возможности свобод­но поворачиваться устанавливается в направлении «север — юг»

5. Каким образом можно изменить направление магнитного поля катушки на противоположное?

1) Изменив направление тока и перевернув ее полюсы
2) Изменив направление тока или поменяв местами ее по­люсы
3) Повысив напряжение или силу тока в катушке

6. Какой из названных ниже приборов применяется для регули­рования силы притяжения магнитом железных предметов?

1) Магнитная стрелка
2) Амперметр
3) Вольтметр
4) Реостат

7. Притягивается к магниту

1) резина
2) шерсть
3) сталь
4) шелк

8. Как называют явление существования необычно сильного магнитного поля в какой-либо местности Земли?

1) Магнитное поле Земли
2) Магнитная буря
3) Магнитное взаимодействие
4) Магнитная аномалия

9. Укажите, какая из картин магнитного поля, изображенных на рисунках, соответствует магнитному полю катушки с то­ком.

1) №1
2) №2
3) №3

10. Какой полюс магнита — северный или южный — расположен слева?

1) На обоих рисунках — северный
2) На обоих рисунках — южный
3) На рис. №1 — северный, на рис. №2 — южный
4) На рис. №1 — южный, на рис. №2 — северный

11. Что представляет собой электромагнит?

1) Навитый на каркас провод
2) Катушку с проволочной обмоткой и сердечником из железа :
3) Катушку с проволочной обмоткой и сердечником из намагниченного материала
4) Катушку с любым сердечником

12. Как изменится направление движения проводника с током под действием магнитного поля, если переключить полюсы источника тока и поменять местами полюсы магнитов?

1) Не изменится
2) Изменится на обратное
3) Проводник не придет в движение
4) Среди ответов нет правильного

13. При каком условии магнитное поле действует на проводник?

1) Если он заряжен
2) Если по нему течет ток
3) Если в нем большая сила тока

14. Почему электродвигатели не применяются так широко, как двигатели внутреннего сгорания, в автомобилях?

1) Потому что их КПД ниже
2) Из-за того, что на трассах везде есть бензоколонки, а не станции зарядки аккумуляторов
3) Потому что современные аккумуляторы не обеспечивают электродвигатели энергией длительное время

15. Какой из названных здесь двигателей обладает наибольшим КПД?

1) Реактивный двигатель
2) Газовая турбина
3) Двигатель внутреннего сгорания
4) Электродвигатель

Ответы на тест по физике Электромагнитные явления
1 вариант
1-2
2-1
3-2
4-3
5-4
6-2
7-3
8-1
9-3
10-2
11-4
12-4
13-1
14-2
15-3
2 вариант
1-3
2-4
3-4
4-2
5-1
6-1
7-2
8-3
9-3
10-1
11-2
12-2
13-2
14-3
15-1
3 вариант
1-3
2-4
3-3
4-3
5-3
6-2
7-4
8-1
9-4
10-2
11-1
12-2
13-3
14-4
15-2
4 вариант
1-2
2-3
3-3
4-3
5-2
6-4
7-3
8-4
9-2
10-1
11-2
12-1
13-2
14-3
15-4

Отслеживание изменений магнитных полюсов Земли | Новости

Поскольку магнитное поле Земли меняется со временем, положение Северного и Южного магнитных полюсов постепенно меняется. Магнитное склонение — угол между магнитным севером и истинным севером — в данном месте также меняется со временем. Наш просмотрщик карт исторического магнитного склонения отображает расположение геомагнитных полюсов и исторические линии склонения, рассчитанные для 1590–2020 годов.

Магнитная история Земли

Сэр Джеймс Кларк Росс впервые открыл Северный магнитный полюс на севере Канады в 1831 году.С 1831 года полюс движется через канадскую Арктику в сторону России. Ученые NCEI из Совместного института исследований в области наук об окружающей среде (CIRES) Университета Колорадо в Боулдере рассчитали движение как Северного, так и Южного магнитных полюсов с 1590 по 2025 год, используя две модели: gufm1 и IGRF. Gufm1 включает в себя тысячи магнитных наблюдений, сделанных моряками, занятыми в торговом и военно-морском судоходстве. IGRF является результатом совместных усилий специалистов по моделированию магнитного поля и институтов, занимающихся сбором и распространением данных о магнитном поле со спутников, обсерваторий и исследований по всему миру. Исследование, проведенное в 2007 году канадско-французским международным сотрудничеством, показало, что Северный магнитный полюс перемещается примерно на северо-северо-запад со скоростью 55 км в год. Согласно последним данным IGRF, полюс в настоящее время движется в том же направлении, но с несколько меньшей скоростью — около 45 км в год.

Ученые NCEI и CIRES создали анимацию , показывающую изменения положения склонения и «блуждание» Северного магнитного полюса за последние 50 лет.Посмотрите, как изогонические линии сходятся на полюсе. Просмотрите исторические данные до 1590 года с помощью нашего Map Viewer .

Плиты и полярность: синхронность

Магнитное поле Земли медленно менялось на протяжении всего ее существования. Когда вдоль океанических хребтов формируются тектонические плиты, существующее магнитное поле «вмораживается» в скалы, когда они остывают ниже примерно 700°C. Медленно движущиеся пластины действуют как своего рода магнитофон, оставляя информацию о силе и направлении прошлых магнитных полей. Взяв образцы этих пород и используя методы радиометрического датирования, стало возможным реконструировать историю магнитного поля Земли примерно за последние 160 миллионов лет. Если «прокрутить ленту в обратном направлении», запись покажет, как магнитное поле Земли усиливается, ослабевает и часто меняет полярность. Магнитные северный и южный полюса даже поменялись местами или «перевернулись», что известно как инверсия геомагнитных полюсов.

Смена геомагнитных полюсов происходила на протяжении всей истории Земли. Последнее произошло 780 000 лет назад.Хотя это звучит пугающе, перевороты полюсов могут происходить через много времени и не представляют непосредственной угрозы. Ученые определили, что в краткосрочной перспективе реальных изменений в окружающей среде Земли и угрозы для жизни из-за переворота полюсов не произойдет.

Магнитные перевороты

---

Что мы подразумеваем под магнитным переворотом или магнитным «переворотом» Земли?

Земля имеет магнитное поле, в чем можно убедиться с помощью магнитного компаса. Это в основном
образовались в очень горячем расплавленном ядре планеты и, вероятно, существовали на протяжении большей части
жизни Земли.Магнитное поле в значительной степени является полем диполя, под которым мы подразумеваем
что у него есть один северный полюс и один южный полюс. На эти места укажет стрелка компаса
прямо вниз или вверх соответственно. Его часто описывают как нечто похожее по своей природе на
поле барного (например, холодильника) магнита. Однако существует множество мелких вариаций в
Поле Земли, которое сильно отличается от поля стержневого магнита. В любом случае мы можем
говорят, что в настоящее время на поверхности Земли наблюдаются два полюса, один в
Северном полушарии и один в Южном полушарии.

Под обращением магнитного поля или «переворотом» мы подразумеваем процесс, посредством которого Северный полюс трансформируется.
в Южный полюс, а Южный полюс становится Северным полюсом. Интересно, что магнитное поле
иногда может произойти только «экскурсия», а не обращение. Здесь он страдает большим
уменьшение его общей силы, то есть силы, которая двигает стрелку компаса. В течение
экскурсию поле не меняет на противоположное, а позже восстанавливает себя с той же полярностью,
то есть Север остается Севером, а Юг остается Югом.

Вернуться к началу.

Как часто происходят развороты?

Согласно геологическим данным, магнитное поле Земли претерпело многочисленные инверсии.
полярности. Мы можем видеть это в магнитных узорах, обнаруженных в вулканических породах, особенно
те, что были извлечены со дна океана. За последние 10 миллионов лет были,
в среднем 4 или 5 инверсий за миллион лет. В другие периоды истории Земли
например, в меловой период были гораздо более длительные периоды, когда не
произошли реверсы.Инверсии непредсказуемы и, конечно, не являются периодическими по своей природе.
Следовательно, мы можем говорить только о среднем интервале разворота.

Вернуться к началу.

Магнитное поле Земли сейчас меняет направление? Откуда нам знать?

Измерения магнитного поля Земли проводились более или менее непрерывно с тех пор, как
около 1840 года. Некоторые измерения даже восходят к 1500-м годам, например, в Гринвиче в Лондоне.
Если мы посмотрим на тенденцию силы магнитного поля за это время (например,
так называемый «дипольный момент», показанный на графике ниже), мы можем видеть тенденцию к снижению.Действительно, спроецировав это вперед во времени, можно предположить, что дипольный момент равен нулю примерно через 1500-1600
лет время. Это одна из причин, по которой некоторые люди считают, что эта область может находиться на ранних стадиях.
разворота. Мы также знаем из исследований намагниченности минералов в древней глине
горшки, что магнитное поле Земли было примерно в два раза сильнее в римские времена, чем
сейчас.

Тем не менее, текущая напряженность магнитного поля не особенно низка с точки зрения диапазона значений, которые она имела за последние 50 000 лет, а с момента последнего обращения прошло почти 800 000 лет.А также подшипник
помня о том, что мы сказали об «экскурсиях» выше, и зная, что мы делаем со свойствами
математических моделей магнитного поля далеко не ясно, мы можем легко экстраполировать
до 1500 лет отсюда.

Вернуться к началу.

Как быстро «переворачиваются» столбы?

У нас нет полной записи истории любого разворота, поэтому любые заявления, которые мы можем сделать,
в основном на основе математических моделей поведения поля и частично на ограниченных
доказательства из горных пород, которые сохраняют отпечаток древнего магнитного поля, присутствующего, когда они
были сформированы.Например, математическое моделирование, по-видимому, предполагает, что полный разворот
может занять от одной до нескольких тысяч лет. Это быстро геологически
стандартами, но медленными по человеческим меркам.

Вернуться к началу.

Что происходит во время разворота? Что мы видим на поверхности Земли?

Как и выше, у нас есть ограниченные данные геологических измерений о характере изменений.
в магнитном поле во время инверсии.Мы могли бы ожидать увидеть, основываясь на моделях поля
работать на суперкомпьютерах, гораздо более сложная картина поля на поверхности Земли, с
возможно, более одного Северного и Южного полюсов в любой момент времени. Мы также можем увидеть полюса
«блуждающие» со временем от своего текущего положения к экватору и через него.
Общая напряженность поля в любой точке Земли может составлять не более одной десятой его
силы сейчас.

Вернуться к началу.

Есть ли опасность для жизни?

Почти наверняка нет.Магнитное поле Земли содержится в области космоса,
известной как магнитосфера, под действием солнечного ветра. Магнитосфера отклоняет многих,
но не все высокоэнергетические частицы, которые текут от Солнца в солнечном ветре и от
другие источники в галактике. Иногда Солнце особенно активно, например, когда
много солнечных пятен, и он может посылать облака высокоэнергетических частиц в направлении Солнца.
Земной шар. Во время таких солнечных «вспышек» и «корональных выбросов массы» астронавты на околоземной орбите могут
нуждаются в дополнительном укрытии, чтобы избежать более высоких доз радиации.Поэтому мы знаем, что Земля
магнитное поле оказывает лишь некоторое, а не полное сопротивление излучению частиц из
космос. Действительно, частицы высокой энергии действительно могут ускоряться внутри магнитосферы.

На поверхности Земли атмосфера действует как дополнительное одеяло, чтобы остановить все, кроме самых
энергии солнечного и галактического излучения. В отсутствие магнитного поля,
атмосфера по-прежнему останавливала бы большую часть радиации. Действительно, атмосфера защищает нас от
излучение высокой энергии так же эффективно, как слой бетона толщиной около 13 футов.

Люди и их предки живут на Земле уже несколько миллионов лет, в течение которых
было много поворотов, и нет никакой очевидной корреляции между человеческим развитием и
развороты. Точно так же модели реверсирования не совпадают с моделями вымирания видов во время
геологическая история.

Некоторые животные, такие как голуби и киты, могут использовать магнитное поле Земли для определения направления.
найти. Если предположить, что обращение происходит в течение нескольких тысяч лет, т. е. в течение многих
поколений каждого вида, каждое животное может хорошо адаптироваться к меняющейся магнитной среде,
или разработать различные методы навигации.

Вернуться к началу.

Меня интересует более техническое описание. Можете ли вы рассказать мне больше?

Источником магнитного поля является богатое железом жидкое внешнее ядро ​​Земли. Этот
жидкость движется сложным образом в результате конвекции тепла глубоко внутри ядра
и вращения планеты. Движение основной жидкости непрерывно и никогда не останавливается,
даже во время реверса. Он может остановиться только тогда, когда источник энергии выйдет из строя.Производится тепло
по крайней мере частично из-за затвердевания жидкого ядра на твердом внутреннем ядре
который находится в центре Земли. Этот процесс работал непрерывно на протяжении миллиардов
лет. В верхней части жидкого ядра, примерно в 3000 км под нашими ногами и ниже скалистого
мантии жидкость может перемещаться с горизонтальной скоростью в десятки километров в год. Движение
этой металлической жидкости через существующие силовые линии магнитного поля производит электрические
токи, которые, в свою очередь, создают больше магнитного поля.Это процесс, известный как
адвекция. Чтобы сбалансировать любой рост поля и, таким образом, стабилизировать то, что мы называем
«геодинамо» нужна диффузия, когда поле «утекает» из ядра и разрушается.
В конечном счете, поток жидкости в ядре создает сложную картину магнитного поля на Земле.
поверхность со сложной временной вариацией.

Моделирование геодинамо на суперкомпьютерах продемонстрировало сложную природу
поле и его поведение во времени.Моделирование также выявило изменение полярности,
где северный магнитный полюс сменяется южным полюсом, и наоборот. В таких симуляциях
сила основного диполя, по-видимому, ослабевает, возможно, примерно до 10% от его нормального значения.
(но не исчезают), а существующие полюса могут блуждать по земному шару и присоединяться к другим
временные северный и южный магнитные полюса («недипольное поле»).

Эти модели показали, что твердое железное внутреннее ядро ​​Земли играет важную роль.
в контроле обратного процесса.Поскольку это твердое тело, внутреннее ядро ​​не может генерировать
магнитное поле за счет адвекции, но любое поле, создаваемое во внешнем ядре жидкости, может
диффундировать или распространяться во внутреннее ядро. Процесс генерации поля (адвекция) в
внешнее ядро, кажется, регулярно пытается развернуться. Но если поле не заперто в
внутреннее ядро ​​сначала диффундирует, истинное перевернутое поле не может установиться повсюду.
ядро. По сути, внутреннее ядро ​​сопротивляется проникновению любого «нового» поля и, возможно, только
каждая десятая такая попытка разворота оказывается успешной.

Стоит подчеркнуть, что эти результаты, хотя и увлекательные сами по себе, неизвестны.
быть строго верным для «настоящей» Земли. Однако у нас есть математические модели Земли.
магнитного поля за последние 400 лет, причем ранние модели основывались в основном на наблюдениях, сделанных
моряками, занятыми в торговом и военно-морском судоходстве. Из этих моделей и экстраполяции вниз
в Землю известно, что области обратного потока на границе ядра и мантии имеют
выросли со временем.В этих регионах компас указывает в противоположном направлении, внутри или вне
ядра по сравнению с окружающими территориями. Это рост площади такого перевернутого
пятно потока под южной Атлантикой, которое в первую очередь ответственно за распад в главном
диполярное поле. Это обратное пятно также отвечает за минимум напряженности поля.
называется Южно-Атлантической аномалией, в настоящее время сосредоточенной над Южной Америкой. В этом регионе энергетически
частицы могут приближаться к Земле ближе, вызывая повышенный радиационный риск для низкой Земли.
орбитальные спутники.

Предстоит еще много работы, чтобы понять свойства недр Земли. Это
мир, где сокрушительные силы и температура ядра подобны тем, что на поверхности
Солнце доводит наше научное понимание до предела.

Вернуться к началу.

Ссылки на другие описания магнитного поля Земли.

1. Неспециалист
Часто задаваемые вопросы о геомагнетизме
«Когда север идет на юг»
Исследование магнитосферы
«Великий магнит, Земля»

2.Более технический
Группа глубоководных исследований, Школа Земли и окружающей среды, Университет Лидса
«Земля: магнитное поле и магнитосфера»

Вернуться к началу.

20.1 Магнитные поля, силовые линии и сила — физика

Раздел Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Обобщить свойства магнитов и описать, как некоторые немагнитные материалы могут стать намагниченными
• Описывать и интерпретировать рисунки магнитных полей вокруг постоянных магнитов и проводов с током
• Расчет величины и направления магнитной силы в магнитном поле и силы, действующей на проводник с током в магнитном поле

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим ученикам освоить следующие стандарты:

• (5) Учащийся знает природу сил в физическом мире.Ожидается, что студент:
  • (G) исследуют и описывают взаимосвязь между электрическими и магнитными полями в таких приложениях, как генераторы, двигатели и трансформаторы.

Кроме того, руководство по физике для средней школы рассматривает содержание этого раздела лабораторной работы под названием «Магнетизм», а также следующие стандарты:

• (5) Научные концепции. Учащийся знает природу сил в физическом мире. Ожидается, что студент:
  • (Г)
    исследовать и описывать взаимосвязь между электрическими и магнитными полями в таких приложениях, как генераторы, двигатели и трансформаторы.

Основные термины раздела

Магниты и намагничивание

Люди знали о магнитах и ​​магнетизме тысячи лет.Самые ранние записи относятся к древним временам, особенно в регионе Малой Азии, называемом Магнезия — название этого региона является источником таких слов, как магнит . Магнитные породы, найденные в Магнезии, которая сейчас является частью западной Турции, вызывали интерес в древние времена. Когда люди впервые открыли магнитные породы, они, вероятно, обнаружили, что некоторые части этих пород сильнее притягивают кусочки железа или других магнитных пород, чем другие части. Эти области называются полюсами магнита.Магнитный полюс — это часть магнита, оказывающая наибольшую силу на другие магниты или магнитный материал, например железо. Например, полюса стержневого магнита, показанного на рис. 20.2, находятся там, где сосредоточены скрепки.

Рис. 20.2. Стержневой магнит со скрепками притягивается к двум полюсам.

Если стержневой магнит подвешен так, что он свободно вращается, один полюс магнита всегда будет повернут к северу, а противоположный полюс будет обращен к югу. Это открытие привело к созданию компаса, который представляет собой просто небольшой удлиненный магнит, установленный так, чтобы он мог свободно вращаться.Пример компаса показан на рис. 20.3. Полюс магнита, обращенный на север, называется северным полюсом, а противоположный полюс магнита называется южным полюсом.

Рис. 20.3 Компас представляет собой удлиненный магнит, установленный в устройстве, позволяющем магниту свободно вращаться.

Открытие того, что один конкретный полюс магнита ориентирован на север, тогда как другой полюс ориентирован на юг, позволило людям идентифицировать северный и южный полюса любого магнита. Затем было замечено, что северные полюса двух разных магнитов отталкивают друг друга, а также южные полюса.И наоборот, северный полюс одного магнита притягивает южный полюс другого магнита. Эта ситуация аналогична ситуации с электрическим зарядом, когда одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. В магнитах мы просто заменяем заряд на полюс : Одинаковые полюса отталкиваются, а разные полюса притягиваются. Это обобщено на рис. 20.4, на котором показано, как сила между магнитами зависит от их взаимной ориентации.

Рис. 20.4 В зависимости от взаимной ориентации полюса магнита будут либо притягиваться, либо отталкиваться друг от друга.

Рассмотрим еще раз тот факт, что полюс магнита, обращенный на север, называется северным полюсом магнита. Если разные полюса притягиваются, то магнитный полюс Земли, близкий к географическому Северному полюсу, должен быть магнитным южным полюсом! Точно так же магнитный полюс Земли, близкий к географическому Южному полюсу, должен быть магнитным северным полюсом. Эта ситуация изображена на рис. 20.5, на котором Земля представлена ​​как содержащая гигантский внутренний стержневой магнит с его южным магнитным полюсом на географическом северном полюсе и наоборот.Если бы мы каким-то образом подвесили гигантский стержневой магнит в космосе рядом с Землей, то северный полюс космического магнита притянулся бы к южному полюсу внутреннего магнита Земли. По сути, это то, что происходит со стрелкой компаса: ее северный магнитный полюс притягивается к южному полюсу магнита внутреннего магнита Земли.

Рис. 20.5 Землю можно представить как содержащую гигантский магнит, пронизывающий ее ядро. Магнитный южный полюс магнита Земли находится на географическом Северном полюсе, поэтому северный полюс магнитов притягивается к Северному полюсу, поэтому северный полюс магнитов получил свое название.Точно так же южный полюс магнитов притягивается к географическому Южному полюсу Земли.

Что произойдет, если разрезать стержневой магнит пополам? Вы получаете один магнит с двумя южными полюсами и один магнит с двумя северными полюсами? Ответ отрицательный: каждая половина стержневого магнита имеет северный полюс и южный полюс. Вы даже можете продолжать разрезать каждый кусок стержневого магнита пополам, и вы всегда будете получать новый, меньший магнит с двумя противоположными полюсами. Как показано на рис. 20.6, вы можете продолжить этот процесс вплоть до атомного масштаба и обнаружите, что даже мельчайшие частицы, ведущие себя как магниты, имеют два противоположных полюса.На самом деле, ни в одном эксперименте не было найдено ни одного объекта с одним магнитным полюсом, от мельчайших субатомных частиц, таких как электроны, до самых больших объектов во Вселенной, таких как звезды. Поскольку магниты всегда имеют два полюса, их называют магнитными диполями: di означает два . Ниже мы увидим, что магнитные диполи обладают свойствами, аналогичными электрическим диполям.

Рис. 20.6 Все магниты имеют два противоположных полюса, от самых маленьких, таких как субатомные частицы, до самых больших, таких как звезды.

Смотреть физику

Введение в магнетизм

В этом видео представлено интересное введение в магнетизм и обсуждается, в частности, какой вклад электронов вокруг атомов в наблюдаемые нами магнитные эффекты.

Проверка захвата

К какому магнитному полюсу Земли притягивается северный полюс стрелки компаса?

1. Северный полюс стрелки компаса притягивается к северному магнитному полюсу Земли, который расположен вблизи географического Северного полюса Земли.
2. Северный полюс стрелки компаса притягивается к южному магнитному полюсу Земли, который расположен вблизи географического Северного полюса Земли.
3. Северный полюс стрелки компаса притягивается к северному магнитному полюсу Земли, который расположен вблизи географического Южного полюса Земли.
4. Северный полюс стрелки компаса притягивается к южному магнитному полюсу Земли, который расположен вблизи географического Южного полюса Земли.

Только некоторые материалы, такие как железо, кобальт, никель и гадолиний, проявляют сильные магнитные эффекты.Такие материалы называются ферромагнитными, от латинского слова ferrum для железа. Другие материалы проявляют слабые магнитные эффекты, которые можно обнаружить только с помощью чувствительных приборов. Мало того, что ферромагнетики сильно реагируют на магниты — подобно тому, как железо притягивается к магнитам, — они также могут намагничиваться сами, то есть их можно сделать магнитными или превратить в постоянные магниты (рис. 20.7). Постоянный магнит — это просто материал, который сохраняет свои магнитные свойства в течение длительного времени, даже при воздействии размагничивающих воздействий.

Рис. 20.7 Ненамагниченный кусок железа помещают между двумя магнитами, нагревают, а затем охлаждают или просто постукивают в холодном состоянии. Железо становится постоянным магнитом с полюсами, выровненными, как показано: его южный полюс примыкает к северному полюсу исходного магнита, а его северный полюс примыкает к южному полюсу исходного магнита. Обратите внимание, что силы притяжения создаются между центральным магнитом и внешними магнитами.

Когда магнит подносится к ранее ненамагниченному ферромагнитному материалу, он вызывает локальное намагничивание материала с ближайшими разноименными полюсами, как показано в правой части рисунка 20.7. Это вызывает силу притяжения, поэтому ненамагниченное железо притягивается к магниту.

То, что происходит в микроскопическом масштабе, показано на рис. 7(а). Области внутри материала, называемые доменами, действуют как маленькие стержневые магниты. Внутри доменов магнитные полюса отдельных атомов выровнены. Каждый атом действует как крошечный стержневой магнит. Домены малы и беспорядочно ориентированы в ненамагниченном ферромагнитном объекте. В ответ на внешнее магнитное поле домены могут увеличиваться до миллиметрового размера, выстраиваясь, как показано на рисунке 7(b).Эту индуцированную намагниченность можно сделать постоянной, если материал нагреть, а затем охладить, или просто постучать в присутствии других магнитов.

Рис. 20.8 (a) Ненамагниченный кусок железа или другого ферромагнитного материала имеет случайно ориентированные домены. (б) При намагничивании внешним магнитом домены демонстрируют большее выравнивание, и одни растут за счет других. Отдельные атомы выровнены внутри доменов; каждый атом действует как крошечный стержневой магнит.

И наоборот, постоянный магнит можно размагнитить сильными ударами или нагреванием в отсутствие другого магнита.Увеличение теплового движения при более высокой температуре может нарушить и рандомизировать ориентацию и размер доменов. Для ферромагнетиков существует четко определенная температура, называемая температурой Кюри, выше которой они не могут намагничиваться. Температура Кюри для железа составляет 1043 К (770°С°С), что значительно выше комнатной температуры. Есть несколько элементов и сплавов, которые имеют температуру Кюри намного ниже комнатной температуры и являются ферромагнитными только при этих температурах.

Snap Lab

Магниты на холодильник

Мы знаем, что одинаковые магнитные полюса отталкиваются, а противоположные притягиваются. Посмотрите, сможете ли вы показать это для двух магнитов на холодильник. Прилипнут ли магниты, если их перевернуть? Почему они все равно прилипают к дверце холодильника? Что можно сказать о магнитных свойствах двери холодильника возле магнита? Прилипают ли магниты на холодильник к металлическим или пластиковым ложкам? Они прилипают ко всем типам металлов?

Подставка для учителя

Подставка для учителя

Поднесение магнита к ненамагниченному ферромагнитному материалу приводит к магнитной поляризации ферромагнитного материала, в результате чего атомные магнитные диполи ориентируются в сторону внешнего магнита.Это похоже на электрическую поляризацию. Таким образом, ферромагнитный материал намагничивается в присутствии внешнего магнита, и два магнита притягиваются друг к другу. Чтобы магнит прилипал к двери холодильника, дверь должна содержать ферромагнитный материал. Магниты будут прилипать к ложкам из черных металлов, например к ложкам с железом внутри, но не к ложкам из цветных металлов, например ложкам из алюминия или серебра, и не будут прилипать к магниту. Магниты также не будут прилипать к пластиковым ложкам.

Проверка захвата

У вас есть один магнит с обозначенными северным и южным полюсами.Как можно использовать этот магнит для определения северного и южного полюсов других магнитов?

1. Если северный полюс известного магнита отталкивается полюсом неизвестного магнита при их сближении, то этот полюс неизвестного магнита является его северным полюсом; в противном случае это его южный полюс.
2. Если северный полюс известного магнита притягивается к полюсу неизвестного магнита при их сближении, то этот полюс неизвестного магнита является его северным полюсом; в противном случае это его южный полюс.

Магнитные поля

Таким образом, мы увидели, что между магнитами и между магнитами и ферромагнитными материалами могут действовать силы без какого-либо контакта между объектами.Это напоминает электрические силы, которые также действуют на расстояниях. Электрические силы описываются с использованием концепции электрического поля, которое представляет собой силовое поле вокруг электрических зарядов, описывающее силу, действующую на любой другой заряд, помещенный в поле. Точно так же магнит создает вокруг себя магнитное поле, которое описывает силу, действующую на другие магниты, находящиеся в этом поле. Как и в случае с электрическими полями, графическое изображение силовых линий магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля.

Как показано на рис. 20.9, направление силовых линий магнитного поля определяется как направление, в котором указывает северный полюс стрелки компаса. Если вы поместите компас рядом с северным полюсом магнита, северный полюс стрелки компаса будет отталкиваться и указывать в сторону от магнита. Таким образом, силовые линии магнитного поля направлены от северного полюса магнита к его южному полюсу.

Рис. 20.9 Черные линии представляют линии магнитного поля стержневого магнита.Линии поля указывают в том направлении, куда указывал бы северный полюс маленького компаса, как показано слева. Линии магнитного поля никогда не останавливаются, поэтому линии поля фактически проникают в магнит, образуя полные петли, как показано справа.

Линии магнитного поля можно нанести на карту с помощью небольшого компаса. Компас перемещается от точки к точке вокруг магнита, и в каждой точке проводится короткая линия в направлении стрелки, как показано на рис. 20.10. Соединение линий вместе показывает путь линии магнитного поля.Другой способ визуализировать силовые линии магнитного поля — рассыпать железные опилки вокруг магнита. Опилки будут ориентироваться вдоль силовых линий магнитного поля, образуя узор, подобный показанному справа на рис. 20.10.

Виртуальная физика

Использование компаса для определения магнитного поля

Эта симуляция представляет собой стержневой магнит и небольшой компас. Начните с перетаскивания компаса вокруг стержневого магнита, чтобы увидеть, в каком направлении указывает магнитное поле.Обратите внимание, что сила магнитного поля представлена ​​яркостью значков магнитного поля в сетке вокруг магнита. Используйте измеритель магнитного поля, чтобы проверить напряженность поля в нескольких точках вокруг стержневого магнита. Вы также можете изменить полярность магнита или поместить Землю на изображение, чтобы увидеть, как ориентируется компас.

Проверка захвата

С помощью ползунка в правом верхнем углу окна моделирования установите напряженность магнитного поля на 100 процентов.Теперь используйте измеритель магнитного поля, чтобы ответить на следующий вопрос: Вблизи магнита, где магнитное поле самое сильное, а где самое слабое? Не забудьте заглянуть внутрь стержневого магнита.

1. Магнитное поле самое сильное в центре и самое слабое между двумя полюсами сразу за пределами стержневого магнита. Линии магнитного поля имеют наибольшую плотность в центре и наименьшую плотность между двумя полюсами сразу за пределами стержневого магнита.
2. Магнитное поле самое сильное в центре и самое слабое между двумя полюсами сразу за пределами стержневого магнита.Линии магнитного поля наименее плотны в центре и наиболее плотны между двумя полюсами сразу за пределами стержневого магнита.
3. Магнитное поле самое слабое в центре и самое сильное между двумя полюсами сразу за пределами стержневого магнита. Линии магнитного поля имеют наибольшую плотность в центре и наименьшую плотность между двумя полюсами сразу за пределами стержневого магнита.
4. Магнитное поле является самым слабым в центре и самым сильным между двумя полюсами сразу за пределами стержневого магнита, а линии магнитного поля наименее плотны в центре и наиболее плотны между двумя полюсами сразу за пределами стержневого магнита.

Рис. 20.10 Линии магнитного поля можно нарисовать, перемещая небольшой компас от точки к точке вокруг магнита. В каждой точке нарисуйте короткую линию в направлении стрелки компаса. Соединение точек вместе показывает путь силовых линий магнитного поля. Другой способ визуализировать силовые линии магнитного поля — рассыпать железные опилки вокруг магнита, как показано справа.

Когда два магнита сближаются, силовые линии магнитного поля возмущаются, точно так же, как это происходит с силовыми линиями электрического поля, когда сближаются два электрических заряда.Сближение двух северных полюсов или двух южных полюсов вызовет отталкивание, и силовые линии магнитного поля отклонятся друг от друга. Это показано на рис. 20.11, на котором показаны силовые линии магнитного поля, создаваемые двумя близко расположенными северными полюсами стержневого магнита. Когда противоположные полюса двух магнитов сближаются, силовые линии магнитного поля соединяются и становятся более плотными между полюсами. Эта ситуация показана на рис. 20.11.

Рисунок 20.11 (a) Когда два северных полюса сближаются вместе, силовые линии магнитного поля отталкиваются друг от друга, и два магнита испытывают силу отталкивания.То же самое происходит, если два южных полюса приближаются друг к другу. б) если сблизить противоположные полюса, силовые линии магнитного поля между полюсами становятся более плотными, и магниты испытывают силу притяжения.

Как и электрическое поле, магнитное поле сильнее там, где линии плотнее. Таким образом, между двумя северными полюсами на рис. 20.11 магнитное поле очень слабое, потому что плотность магнитного поля почти равна нулю. Компас, помещенный в эту точку, будет вращаться свободно, если мы проигнорируем магнитное поле Земли.И наоборот, силовые линии магнитного поля между северным и южным полюсами на рис. 20.11 очень плотные, что указывает на то, что магнитное поле в этой области очень сильное. Компас, размещенный здесь, быстро выровняется по магнитному полю и укажет на южный полюс справа.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Предупреждение о неправильном понимании

Плотность силовых линий магнитного поля на рис. 20.11 показывает величину силы, которая будет приложена к маленькому тестовому магниту, помещенному в это поле.Плотность не указывает на силу между двумя магнитами, создающими поле. Величина силы между двумя магнитами одинакова в обоих случаях на рис. 20.11. Это можно понять, представив, что вы помещаете один из магнитов в поле другого магнита. Эта ситуация симметрична: магнитные поля выглядят одинаково — за исключением направления — для обеих ситуаций, показанных на рис. 20.11. Поскольку магниты имеют одинаковую силу, они возмущают магнитное поле противоположного магнита, поэтому магнитное поле необходимо исследовать с помощью небольшого магнита, такого как компас.

Обратите внимание, что не только магниты создают магнитные поля. В начале девятнадцатого века люди обнаружили, что электрические токи вызывают магнитные эффекты. Первое значительное наблюдение было сделано датским ученым Гансом Христианом Эрстедом (1777–1851), который обнаружил, что стрелка компаса отклоняется проводом с током. Это было первое серьезное доказательство того, что движение электрических зарядов имеет какую-либо связь с магнитами. Электромагнит — это устройство, которое использует электрический ток для создания магнитного поля.Эти временно индуцированные магниты называются электромагнитами. Электромагниты используются во всем: от подъемного крана, который поднимает сломанные автомобили, до управления лучом ускорителя частиц с окружностью 90 км и магнитов в медицинских аппаратах визуализации (см. рис. 20.12).

Рис. 20.12 Прибор для магнитно-резонансной томографии (МРТ). В устройстве используется электромагнит с цилиндрической катушкой для создания основного магнитного поля. Больной отправляется в тоннель на каталке.(кредит: Билл Макчесни, Flickr)

Магнитное поле, создаваемое электрическим током в длинном прямом проводе, показано на рис. 20.13. Линии магнитного поля образуют концентрические окружности вокруг проволоки. Направление магнитного поля можно определить с помощью правила правой руки . Это правило проявляется в нескольких местах при изучении электричества и магнетизма. Применительно к прямому проводу с током правило правой руки гласит, что если большой палец правой руки направлен в направлении тока, магнитное поле будет направлено в том направлении, в котором сгибаются пальцы правой руки, как показано на рисунке 20.13. Если провод очень длинный по сравнению с расстоянием r от провода, напряженность магнитного поля B определяется выражением

.
Bпрямой провод=μ0I2πrBпрямой провод=μ0I2πr

20,1

, где I — сила тока в проводе в амперах. Единицей измерения магнитного поля в системе СИ является тесла (Тл). Символ μ0μ0 — читается как «мю-ноль» — является константой, называемой «проницаемостью свободного пространства», и задается как

.
μ0=4π×10−7Т⋅м/А.μ0=4π×10−7Т⋅м/А.

20,2

Рисунок 20.13 На этом изображении показано, как использовать правило правой руки для определения направления магнитного поля, создаваемого током, протекающим по прямому проводу. Направьте большой палец правой руки в направлении тока, и магнитное поле будет направлено в том направлении, в котором сгибаются ваши пальцы.

Watch Physics

Магнитное поле, создаваемое электрическим током

В этом видеоролике описывается магнитное поле, создаваемое прямым проводом с током. Он использует правило правой руки для определения направления магнитного поля, а также представляет и обсуждает формулу для напряженности магнитного поля из-за прямого провода с током.

Проверка захвата

Длинный прямой провод кладут на столешницу, и электрический ток течет по проводу справа налево. Если вы посмотрите на конец провода с левого конца, магнитное поле движется по часовой стрелке или против часовой стрелки?

1. Если направить большой палец правой руки в направлении, противоположном направлению тока, пальцы правой руки свернутся против часовой стрелки, поэтому магнитное поле будет направлено против часовой стрелки.
2. Если направить большой палец правой руки в направлении, противоположном направлению тока, пальцы правой руки свернутся по часовой стрелке, поэтому магнитное поле будет направлено по часовой стрелке.
3. Если вы направите большой палец правой руки в направлении тока, пальцы правой руки свернутся против часовой стрелки, поэтому магнитное поле будет направлено против часовой стрелки.
4. Если указать большим пальцем правой руки в направлении тока, пальцы правой руки свернутся по часовой стрелке, поэтому магнитное поле будет направлено по часовой стрелке.

Теперь представьте, что проволока намотана на цилиндр, а цилиндр снят. В результате получится проволочная катушка, как показано на рисунке 20.14. Это называется соленоид. Чтобы найти направление магнитного поля, создаваемого соленоидом, примените правило правой руки к нескольким точкам на катушке. Вы должны быть в состоянии убедить себя, что внутри катушки магнитное поле направлено слева направо. На самом деле, еще одно применение правила правой руки состоит в том, чтобы согнуть пальцы правой руки вокруг катушки в направлении, в котором течет ток. Затем большой палец правой руки указывает направление магнитного поля внутри катушки: в данном случае слева направо.

Рис. 20.14 Проволочная катушка с током, как показано, создает магнитное поле в направлении, указанном красной стрелкой.

Каждый виток провода вносит свой вклад в магнитное поле внутри соленоида. Поскольку силовые линии магнитного поля должны образовывать замкнутые петли, силовые линии замыкают петлю вне соленоида. Силовые линии магнитного поля внутри соленоида гораздо плотнее, чем снаружи соленоида. Результирующее магнитное поле очень похоже на поле стержневого магнита, как показано на рисунке 20.15. Напряженность магнитного поля глубоко внутри соленоида равна

.
Bsolenoid=μ0NIℓ,Bsolenoid=μ0NIℓ,

20,3

, где N — количество витков проволоки в соленоиде, а ℓℓ — длина соленоида.

Рис. 20.15. Железные опилки показывают картину магнитного поля вокруг (а) соленоида и (б) стержневого магнита. Картины полей очень похожи, особенно вблизи концов соленоида и стержневого магнита.

Виртуальная физика

Электромагниты

Используйте эту симуляцию, чтобы визуализировать магнитное поле, создаваемое соленоидом.Обязательно нажмите на вкладку с надписью «Электромагнит». Вы можете управлять переменным или постоянным током через соленоид, выбрав соответствующий источник тока. Используйте измеритель поля для измерения силы магнитного поля, а затем измените количество витков в соленоиде, чтобы увидеть, как это влияет на напряженность магнитного поля.

Проверка захвата

Выберите батарею в качестве источника тока и установите количество витков проводов равным четырем. При ненулевом токе, проходящем через соленоид, измерьте напряженность магнитного поля в точке.Теперь уменьшите количество проволочных петель до двух. Как изменится напряженность магнитного поля в выбранной вами точке?

1. Напряженность магнитного поля не изменится при уменьшении количества витков с четырех до двух.
2. Напряженность магнитного поля уменьшается до половины от первоначального значения при уменьшении количества витков с четырех до двух.
3. Напряженность магнитного поля увеличивается в два раза по сравнению с исходным значением при уменьшении количества витков с четырех до двух.
4. Напряженность магнитного поля увеличивается в четыре раза по сравнению с исходным значением, когда число витков уменьшается с четырех до двух.

Магнитная сила

Если движущийся электрический заряд, то есть электрический ток, создает магнитное поле, которое может воздействовать на другой магнит, то согласно третьему закону Ньютона должно быть верно обратное. Другими словами, заряд, движущийся через магнитное поле, создаваемое другим объектом, должен испытывать силу — и это именно то, что мы находим.В качестве конкретного примера рассмотрим рис. 20.16, на котором изображен заряд q , движущийся со скоростью v→v→ через магнитное поле B→B→ между полюсами постоянного магнита. Магнитуда F силы, действующей на этот заряд, равна

.
F=qvBsinθ, F=qvBsinθ,

20,4

, где θθ — угол между скоростью заряда и магнитным полем.

Направление силы можно найти, используя другую версию правила правой руки: сначала мы соединяем хвосты вектора скорости и вектора магнитного поля, как показано в шаге 1 на рисунке 20.16. Затем сгибаем пальцы правой руки от v→v→ к B→B→, как показано в шаге (2) на рис. 20.16. Направление, в котором указывает большой палец правой руки, является направлением силы. Для заряда на рис. 20.16 мы видим, что сила направлена ​​на страницу.

Обратите внимание, что коэффициент sinθsinθ в уравнении F=qvBsinθF=qvBsinθ
означает, что к заряду, движущемуся параллельно магнитному полю, приложена нулевая сила, потому что θ=0θ=0 и sin0=0sin0=0 . Максимальная сила, которую может испытывать заряд, возникает, когда он движется перпендикулярно магнитному полю, потому что θ = 90 ° θ = 90 °.
и sin90°=1.sin90°=1.

Рис. 20.16 (а) Протон движется в однородном магнитном поле. (б) Используя правило правой руки, находим, что сила, действующая на протон, направлена ​​на страницу.

Ссылки на физику

Магнитогидродинамический двигатель

В романе Тома Клэнси времен холодной войны «Охота за Красным Октябрем» Советский Союз построил подводную лодку (см. надводные корабли. Единственная мыслимая цель создания такой подводной лодки заключалась в том, чтобы дать Советскому Союзу возможность нанести первый удар, потому что эта подводная лодка могла подкрасться к побережью Соединенных Штатов и запустить свои баллистические ракеты, уничтожив ключевые военные и правительственные объекты, чтобы предотвратить американскую контратаку. .

Рис. 20.17 Российская подводная лодка с баллистическими ракетами класса «Тайфун», на которой базировалась вымышленная подводная лодка «Красный Октябрь».

Магнитогидродинамический привод считается бесшумным, поскольку в нем нет движущихся частей. Вместо этого он использует силу, которую испытывают заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле. Основная идея такого привода изображена на рис. 20.18. Соленая вода течет по каналу, идущему от носа к корме подводной лодки. Магнитное поле прикладывается горизонтально к каналу, а напряжение прикладывается к электродам в верхней и нижней части канала, чтобы заставить нисходящий электрический ток проходить через воду.Носителями заряда являются положительные ионы натрия и отрицательные ионы хлора соли. По правилу правой руки сила, действующая на носители заряда, направлена ​​к задней части сосуда. Ускоренные заряды сталкиваются с молекулами воды и передают свой импульс, создавая струю воды, которая выбрасывается из задней части канала. По третьему закону Ньютона на сосуд действует сила равной величины, но противоположного направления.

Рис. 20.18. Схематический чертеж магнитогидродинамического привода, показывающий водный канал, направление тока, направление магнитного поля и результирующую силу.

К счастью для всех участников, оказывается, что такая двигательная установка не очень практична. Некоторые приблизительные расчеты показывают, что для питания подводной лодки потребуются либо чрезвычайно сильные магнитные поля, либо чрезвычайно высокие электрические токи, чтобы получить приемлемую тягу. Кроме того, прототипы магнитогидродинамических приводов показывают, что они совсем не бесшумные. Электролиз, вызванный пропусканием тока через соленую воду, создает пузырьки водорода и кислорода, что делает эту силовую установку довольно шумной.Система также оставляет след из ионов хлора и хлоридов металлов, который можно легко обнаружить, чтобы найти подводную лодку. Наконец, ионы хлорида чрезвычайно реактивны и очень быстро разъедают металлические детали, такие как электрод или сам водяной канал. Таким образом, «Красный Октябрь» остается в области фантастики, но физика здесь вполне реальна.

Проверка захвата

Представьте себе лодку, которая приводится в движение силой заряженных частиц, движущихся в магнитном поле. Если магнитное поле направлено вниз, в каком направлении должен течь ток заряженных частиц, чтобы получить силу, направленную назад?

1. Течение должно течь вертикально сверху вниз, если смотреть сзади лодки.
2. Течение должно течь вертикально снизу вверх, если смотреть с задней части лодки.
3. Течение должно течь горизонтально слева направо, если смотреть сзади лодки.
4. Течение должно течь горизонтально справа налево, если смотреть сзади лодки.

Вместо одиночного заряда, движущегося через магнитное поле, рассмотрим теперь постоянный ток I , движущийся по прямому проводу.Если мы поместим эту проволоку в однородное магнитное поле, как показано на рис. 20.19, какова сила, действующая на проволоку или, точнее, на электроны в проволоке? В электрическом токе участвуют движущиеся заряды. Если заряды q перемещаются на расстояние ℓℓ за время t , то их скорость равна v=ℓ/t.v=ℓ/t. Вставка этого в уравнение F=qvBsinθF=qvBsinθ дает

F=q(ℓt)Bsinθ=(qt)ℓBsinθ. F=q(ℓt)Bsinθ=(qt)ℓBsinθ.

20,5

Множитель q / t в этом уравнении есть не что иное, как ток в проводе.Таким образом, используя I=q/tI=q/t, мы получаем

F=IℓBsinθ(1.4).F=IℓBsinθ(1.4).

20,6

Это уравнение дает силу, действующую на прямолинейный проводник с током длиной ℓℓ в магнитном поле напряженностью B . Угол θθ — это угол между вектором тока и вектором магнитного поля. Обратите внимание, что ℓℓ — это длина провода, находящегося в магнитном поле и для которого θ≠0,θ≠0, как показано на рис. 20.19.

Направление силы определяется так же, как и для одиночного заряда.Согните пальцы правой руки от вектора I к вектору B , и большой палец правой руки укажет в направлении силы, действующей на провод. Для проволоки, показанной на рис. 20.19, сила направлена ​​на страницу.

Рис. 20.19 Прямой провод с током I в магнитном поле B . Сила, действующая на проволоку, направлена ​​на страницу. Длина ℓℓ — это длина провода, равная в магнитном поле.

В этом разделе вы могли заметить симметрию между магнитными и электрическими эффектами.Все эти эффекты подпадают под эгиду электромагнетизма, изучающего электрические и магнитные явления. Мы видели, что электрические заряды создают электрические поля, а движущиеся электрические заряды создают магнитные поля. Магнитный диполь создает магнитное поле, и, как мы увидим в следующем разделе, движущиеся магнитные диполи создают электрическое поле. Таким образом, электричество и магнетизм — два тесно связанных и симметричных явления.

Рабочий пример

Траектория электрона в магнитном поле

Протон входит в область постоянного магнитного поля, как показано на рисунке 20.20. Магнитное поле выходит из страницы. Если электрон движется со скоростью 3,0×106 м/с3,0×106 м/с, а напряженность магнитного поля составляет 2,0 Тл, какова величина и направление силы, действующей на протон?

Рис. 20.20 Протон входит в область однородного магнитного поля. Магнитное поле выходит из страницы — круги с точками представляют векторные стрелки, выходящие из страницы.

Стратегия

Используйте уравнение F=qvBsinθF=qvBsinθ, чтобы найти величину силы, действующей на протон.Угол между векторами магнитного поля и вектором скорости протона равен 90°.90°. Направление силы можно найти по правилу правой руки.

Решение

Заряд протона q=1,60×10-19Cq=1,60×10-19C . Ввод этого значения и данных скорости и напряженности магнитного поля в уравнение F=qvBsinθF=qvBsinθ дает

F=qvBsinθ=(1,60×10-19C)(3,0×106м/с)(2,0T)sin(90°)=9,6×10-13N.F=qvBsinθ=(1,60×10-19C)(3,0×106м/ с) (2..

Обсуждение

Кажется, это очень маленькая сила. Однако масса протона составляет 1,67×10-27 кг1,67×10-27 кг, поэтому его ускорение равно ×10−13N1,67×10−27 кг=5,7×1014 м/с2, или примерно в десять тысяч миллиардов раз больше ускорения свободного падения!

Мы обнаружили, что начальное ускорение протона при входе в магнитное поле направлено вниз в плоскости страницы. Обратите внимание, что по мере ускорения протона его скорость остается перпендикулярной магнитному полю, поэтому величина силы не меняется.Кроме того, по правилу правой руки направление силы остается перпендикулярным скорости. Эта сила есть не что иное, как центростремительная сила: она имеет постоянную величину и всегда перпендикулярна скорости. Таким образом, величина скорости не меняется, и протон совершает круговое движение. Радиус этой окружности можно найти, используя кинематическое соотношение.

F=ma=mv2ra=v2rr=v2a=(3,0×106 м/с)25,7×1014 м/с2=1,6 смF=ma=mv2ra=v2rr=v2a=(3,0×106 м/с)25.7×1014 м/с2=1,6 см

20,8

Путь протона в магнитном поле показан на рис. 20.22.

Рис. 20.22 При движении перпендикулярно постоянному магнитному полю заряженная частица будет совершать круговое движение, как показано здесь для протона.

Рабочий пример

Провод с током в магнитном поле

Теперь предположим, что мы пропускаем провод через однородное магнитное поле из предыдущего примера, как показано на рисунке. Если по проводу течет ток 1.-направление, а длина области с магнитным полем 4,0 см, чему равна сила, действующая на провод?

Стратегия

Используйте уравнение F=IℓBsinθF=IℓBsinθ, чтобы найти величину силы, действующей на провод. Длина провода внутри магнитного поля составляет 4,0 см, а угол между направлением тока и направлением магнитного поля составляет 90°. Чтобы найти направление силы, используйте правило правой руки, как описано сразу после уравнения F=IℓBsinθ.F=IℓBsinθ.

Решение

Вставьте данные значения в уравнение F=IℓBsinθF=IℓBsinθ, чтобы найти величину силы

F=IℓBsinθ=(1. -направлении.-направление. Сила, действующая на провод с током в магнитном поле, является основой всех электрических двигателей, как мы увидим в следующих разделах.

Практические задачи

1.

Какова величина силы, действующей на электрон, движущийся со скоростью 1,0 × 106 м/с перпендикулярно магнитному полю напряженностью 1,0 Тл?

1. 0,8 × 10 ^–13 Н
2. 1,6 × 10 ^–14 Н
3. 0,8 × 10 ^–14 Н
4. 1,6 × 10 ^–13 Н

2.

Прямой провод длиной 10 см несет ток 0,40 А и ориентирован перпендикулярно магнитному полю. Если сила, действующая на провод, равна 0,022 Н, какова величина магнитного поля?

1. 1,10 × 10 ^–2 Т
2. 0,55 × 10 ^–2 Т
3. 1,10 т
4. 0,55 Т

Проверьте свое понимание

3.

Если два магнита отталкивают друг друга, какой вывод можно сделать об их взаимной ориентации?

1. Либо южный полюс магнита 1 ближе к северному полюсу магнита 2, либо северный полюс магнита 1 ближе к южному полюсу магнита 2.
2. Либо южные полюса магнита 1 и магнита 2 ближе друг к другу, либо северные полюса магнита 1 и магнита 2 ближе друг к другу.
3. Недостаточно информации, чтобы сделать вывод об ориентации магнитов.

4.

Описать методы размагничивания ферромагнетика.

1. путем охлаждения, нагревания или погружения в воду
2. нагреванием, ковкой и вращением во внешнем магнитном поле
3. ударом молотка, нагреванием и протиранием тканью
4. путем охлаждения, погружения в воду или протирания тканью

5.

Что такое магнитное поле?

1. Направленные линии внутри и снаружи магнитного материала, которые указывают величину и направление магнитной силы.
2. Направленные линии внутри и снаружи магнитного материала, указывающие на величину магнитной силы.
3. Направленные линии внутри магнитного материала, которые указывают величину и направление магнитной силы.
4. Направленные линии снаружи магнитного материала, которые указывают величину и направление магнитной силы.

6.

Какой из следующих рисунков правильный?

магнитных полюсов: определение и сдвиги — видео и расшифровка урока

Магнитное поле Земли

Одно время ученые рассматривали возможность того, что планета действительно содержит огромный стержневой магнит, возникший в результате выравнивания атомов железа в твердом внутреннем ядре Земли .Но по мере того, как наше понимание внутренней структуры Земли улучшалось, стало очевидно, что магнитное поле на самом деле создавалось в расплавленном внешнем ядре .

Механизм известен как динамо-машина , а магнитное поле создается электрическими токами, возникающими в результате вращения и взбалтывания расплавленного железа и никеля во внешнем ядре. (Возможно, вы уже знаете, что электроны, движущиеся по проводу, также создают магнитное поле).

Магнитное поле Земли различается по силе и ориентации, потому что оно создается этими постоянно меняющимися токами.И оно не симметрично, как поле стержневого магнита; магнитные силовые линии не одинаковы по всей оси магнитного поля.

Магнитные полюса Земли

Даже учитывая его изменчивость, самый простой способ приблизить форму и поведение магнитного поля Земли — представить себе, что оно на самом деле создается стержневым магнитом внутри планеты. Северный магнитный полюс и южный магнитный полюс — это места на поверхности земли, представляющие противоположные концы поля (хотя они не точно противоположны друг другу из-за асимметрии поля).

Магнитное поле

Поскольку динамо-токи создают поле, которое совпадает с осью вращения Земли, ни один из магнитных полюсов не расположен на географических полюсах , которые являются точками на поверхности, отмечающими положение оси вращения планеты ( 90 градусов северной и южной широты).

Магнитные полюса — это места на поверхности земли, где сила магнитного поля действует перпендикулярно поверхности. Северный магнитный полюс — это место, где поле действует прямо вниз; на южном магнитном полюсе он действует прямо вверх.

Другой способ сказать, что на северном магнитном полюсе северная стрелка вашего компаса хотела бы указывать вниз; в то время как на Южном магнитном полюсе северный конец компаса будет указывать прямо вверх. Вы должны были заметить что-то странное в этом объяснении. Ты поймал это?

Помните: северный полюс компаса называется так только потому, что он указывает на север.Другими словами, притягивает к «Северному магнитному полюсу». Это означает, что магнитный полюс северного полушария на самом деле является южным полюсом магнитного поля Земли (потому что разные полюса притягиваются)! Разве физика не забавна?

Геомагнитные полюса

Однако использование аналогии со стержневым магнитом создает небольшую проблему. Линия, проведенная по оси стержневого магнита, пересекает поверхность планеты в двух местах, называемых геомагнитными полюсами .

Если бы магнитное поле Земли было совершенно симметричным и если бы оно имело такую ​​же идеализированную форму, как у простого стержневого магнита, геомагнитные полюса совпадали бы с магнитными полюсами.Но это не так. Это потому, что поле асимметрично, а стержневой магнит не является точной моделью динамо. Итак, геомагнитные полюса расположены в двух других точках на поверхности. Однако если вы продолжите эту воображаемую линию в космос, полярные сияния в каждом полушарии будут более или менее центрированы вокруг оси этого геомагнитного полюса.

Магнитный дрейф

Магнитный дрейф

Ни магнитные полюса, ни геомагнитные полюса не находятся на постоянных местах.Со временем токи во внешнем ядре меняются, и когда они меняются, магнитное поле меняет свое положение. В результате магнитные полюса перемещаются с течением времени, очерчивая несколько беспорядочные пути на поверхности.

В последние несколько лет дрейф, похоже, ускорился. Что это обозначает? Мы не знаем. Это может означать, что мы приближаемся к инверсии магнитного поля . Или это может быть просто вариация.

Итоги урока

Давайте повторим. Магнитное поле Земли генерируется во внешнем ядре электрическими токами, возникающими при движении расплавленного железа и никеля; этот механизм называется , динамо-машина .Магнитное поле не совсем симметрично из-за изменчивости динамо-токов, что приводит к возникновению двух разных полюсов поля. Магнитные полюса находятся там, где силовые линии направлены прямо вверх или вниз от поверхности. Геомагнитные полюса являются осью гипотетического стержневого магнита, используемого для аппроксимации формы поля. Оба набора полюсов со временем смещаются, вероятно, из-за изменений токов, создающих магнитное поле.

Результаты обучения

После завершения этого урока вы сможете:

• Объяснять, что создает магнитное поле Земли
• Кратко объясните, почему магнитное поле Земли несимметрично
• Определение магнитных полюсов и геомагнитных полюсов
• Опишите причины смещения магнитного поля Земли

Магнитное поле Земли: что произойдет, если полюса перевернутся?

Что вызывает магнитное поле Земли?

Магнитные поля генерируются электрическими зарядами в движении.В стержневом магните движущиеся заряды представляют собой электроны, вращающиеся вокруг атомов. На Земле это электроны, переносимые циркулирующими потоками расплавленного железа.

Детали не совсем понятны. Но, по сути, горячий материал во внешнем жидком железном ядре Земли расширяется, становясь менее плотным, чем его окружение, и поэтому поднимается. Охлаждая и становясь менее плотным, он должен снова опускаться вниз. Но вращение Земли мешает этому.

Следовательно, вокруг ядра циркулирует жидкость, и трение между разными его слоями заряжает их — как пластиковый гребешок, трущийся о нейлоновый свитер.Именно эти движущиеся заряды генерируют магнитное поле Земли.

Таким образом, два требования к планетарному магнетизму — это жидкое ядро ​​и вращение. Мы знаем это, потому что Венера, хотя и размером примерно с Землю, практически не имеет магнитного поля. Планета имеет жидкое ядро, но вращается медленно — всего один раз в 243 земных дня.

Почему двигаются магнитные полюса Земли?

© Алами

Хотя магнитное поле Земли очень похоже на магнитное поле стержневого магнита с северным и южным полюсами, оно не столь стабильно, поскольку создается сложными процессами внутри Земли.Это приводит к смещению магнитных полюсов.

Исторически Северный полюс перемещался примерно на 15 километров в год. Но с 1990-х годов он ускорился и теперь движется со скоростью около 55 километров в год в сторону Сибири. Это предположение, но оно может предвещать «переворот магнитного поля», при котором северный и южный магнитные полюса меняются местами. Это случалось 171 раз за последние 71 миллион лет — и мы запоздали с переворотом.

Модели магнитного поля Земли, основанные на спутниковых наблюдениях, показали, что нынешнее блуждание является результатом битвы между «каплями» необычайно интенсивных магнитных полей глубоко внутри планеты.Что касается переворота магнитного поля Земли, никто на 100% не уверен, почему это происходит.

Что произойдет, если исчезнет магнитное поле?

© Getty Images

Ученые обнаружили инверсию магнитного поля, измерив магнитное поле по обе стороны срединно-атлантических хребтов, из которых расплавленная порода выдавливается, как зубная паста из тюбика. Когда он затвердевает, его кристаллы выстраиваются вдоль направления магнитного поля Земли в то время, оставляя «ленточную запись» инверсий.

Считается, что инверсии происходят в течение от 1000 до 10000 лет, в течение которых поле сжимается до нуля, прежде чем снова возрастет с противоположной полярностью. Поэтому были времена — может быть, даже столетия — когда у Земли практически не было магнитного поля.

Это опасно для жизни, поскольку магнитное поле планеты простирается далеко в космос и создает защитный пузырь вокруг Земли, ограждая поверхность планеты от урагана частиц солнечного ветра и частиц космических лучей более высокой энергии из дальнего космоса. .

Обычно они благополучно направляются вниз к полюсам, создавая полярные сияния. Без защитного поля такая смертельная радиация увеличила бы скорость мутаций живых клеток, что привело бы к раку у животных. Тем не менее, жизнь уже пережила большое количество таких событий, но не была уничтожена.

Насколько стабильно магнитное поле Земли?

© Getty Images

Тот факт, что магнитное поле Земли зависит от электрических токов, переносимых расплавленным материалом, циркулирующим в турбулентных недрах планеты, означает, что оно по своей природе изменчиво, о чем свидетельствует нынешнее блуждание северного магнитного полюса (южный магнитный полюс, как это ни удивительно, не блуждает). настолько быстро).

Но что примечательно, так это то, что магнитное поле, создаваемое такими сильными внутренними конвульсиями, относительно стабильно в течение 99,9% времени. Именно стабильность магнитного поля Земли и надежность обеспечиваемой им защиты позволили жизни на Земле существовать в течение почти 3,8 миллиардов лет.

Как животные используют магнитное поле для навигации?

© Getty Images

Многие существа демонстрируют замечательные навыки навигации.Поэтому возникло подозрение, что у них есть какое-то магнитное чутье, позволяющее им обнаруживать силовые линии магнитного поля между полюсами. Однако определить механизм оказалось непросто. Но прогресс был достигнут в 2021 году японскими учеными, исследующими процесс, открытый много лет назад.

В 1970-х годах Ричард Блейкмор, аспирант из США, наблюдал одноклеточные организмы, движущиеся в определенном направлении в грязном пруду, и показал, что они реагируют на магнитное поле.Позже биологи обнаружили, что такие одноклеточные организмы содержат крошечные мешочки с магнитным оксидом железа или сульфидом железа.

Теперь Нобору Икея и Джонатан Вудворд из Токийского университета показали, что магнитное поле вызывает химические изменения, которые могут повлиять на поведение клеток. Они достигли этого с помощью клеточного химического вещества, которое флуоресцирует в зависимости от внешнего магнитного поля. Когда они махали магнитом рядом с клетками, химическое вещество тускнело до 3,5%.

Подробнее:

Магнитные поля — обзор

32.1 Магнетизм

Большинство из нас когда-то интересовались магнитами. Если вы когда-нибудь играли с магнитной игрушкой, использовали компас или прикрепляли записки к холодильнику с помощью магнита, вы, вероятно, задавались вопросом, как работают магниты. Интерес человечества к магнетизму можно проследить до открытия греков около 2000 лет назад, что магниты из Магнезии (называемые магнетитом ) воздействуют друг на друга. С тех пор появилось бесчисленное количество технологических приложений, связанных с магнитными явлениями.Одним из наиболее важных из них является магнитный навигационный компас, впервые использовавшийся в Китае около 1000 г. н.э. и используется до сих пор.

Магниты обладают определенным очарованием для многих из нас, возможно, потому, что можно действительно почувствовать магнитную силу. Например, если вы держите в руке магнит, стоя рядом с железным или стальным предметом, вы чувствуете, как ваша рука тянется к этому предмету. Если вы держите по магниту в каждой руке, вы чувствуете силу, с которой один магнит действует на другой, даже когда магниты не соприкасаются; и если вы поместите изолирующий материал, такой как стекло, между двумя магнитами, силы сохранятся.На самом деле силы существуют, даже если магниты находятся в вакууме.

Если вы продолжите экспериментировать с магнитами таким образом, то вскоре узнаете, что источники магнитной силы в магните сосредоточены в областях, называемых полюсами . Вы также обнаружите, что силы между магнитами могут быть притягивающими или отталкивающими. Мы можем объяснить это притяжение и отталкивание, определив два типа полюсов, N и S. Два полюса N или два полюса S отталкивают друг друга, но полюс N и полюс S притягивают друг друга (рис. 32.1). Поскольку Земля ведет себя как гигантский магнит с полюсами, расположенными вблизи ее географических полюсов, мы определяем полюс N как полюс свободно подвешенного магнита, который притягивается и, следовательно, указывает на магнитный полюс Земли, расположенный недалеко от севера. географический полюс. Поскольку только 90 809 непохожих друг на друга 90 198 полюсов притягиваются друг к другу, магнитный полюс вблизи северного географического полюса должен быть полюсом S.

Рисунок 32.1. Два N-полюса или два S-полюса раздвигаются магнитными силами, но N-полюс и S-полюс притягиваются магнитными силами.

Если мы попытаемся изолировать магнитный полюс, разрезав магнит на две части, мы не получим отдельный полюс N и отдельный полюс S, а вместо этого получим два меньших магнита, каждый из которых имеет полюс N и полюс S (рис. 32.2). Это происходит независимо от того, сколько раз мы разрезаем магниты, и изолированный магнитный полюс никогда не получается . Несмотря на редкие заявления об открытии магнитного монополя, 90 550 * 90 551 исчерпывающих экспериментов с магнитами приводят нас к заключению, что элементарная магнитная сущность представляет собой магнитный диполь, имеющий один N-полюс и один S-полюс.

Рисунок 32.2. Железный гвоздь намагничивается, если положить его на полюса магнита. Кусок железной опилки притягивается к концам намагниченного гвоздя, но в середине притяжения нет. Если разрезать гвоздь пополам, получится два магнита. Концы, которые были ближе к середине неотрезанного гвоздя, теперь являются магнитными полюсами.

Если мы посыпаем железные опилки вблизи стержневого магнита, опилки намагничиваются и создают узор, очень похожий на тот, который создается крошечными кусочками нити, рассеянными вблизи электрического диполя (рис. 32.3а,б). Стрелка магнитного компаса, помещенная вблизи магнита, совпадет с железными опилками (рис. 32.3в). Полюса стержневого магнита обеспечивают это выравнивание, воздействуя на полюса намагниченных железных опилок. Мы можем представить, как эти силы передаются на железные опилки и компас через магнитное поле, создаваемое магнитом. Но поскольку изолированных полюсов не существует, мы не можем исследовать магнитные поля, как мы исследовали электрические поля со статическими зарядами.Невозможно исследовать ни силу между изолированными полюсами, ни магнитное поле, создаваемое изолированным полюсом. Вместо этого мы рассматриваем силы и моменты, связанные с магнитными диполями и движущимися зарядами.

Рисунок 32.3а. Рисунок силовых линий электрического поля электрического диполя, показанный совмещением крошечных кусочков нити.

Рисунок 32.3б. Рисунок силовых линий магнитного поля магнитного диполя, выявленный путем выравнивания крошечных кусочков железа.

Рисунок 32.3в. Компас выравнивается по касательной к линии магнитного поля.

Хотя между электрическими и магнитными явлениями существует много общего, до 21 июля 1820 года не предполагалось никакой физической связи. Во время демонстрации лекции в этот день датский ученый Ганс Христиан Эрстед случайно обнаружил, что компас под проводом с током ориентируется сам по себе. перпендикулярно проводу (рис. 32.4). Эрстед изменил направление тока в проводе и заметил, что северное и южное положения стрелки компаса поменялись местами.Он впервые установил взаимодействие между движущимися зарядами (электрическим током) и магнитным диполем. Если бы Эрстед посыпал кусочками железа лист бумаги и вставил провод с током через центр и перпендикулярно плоскости бумаги, он увидел бы, что кусочки выстраиваются в четкие круговые узоры с центром на оси провода. рис. 32.5), указывающий на существование магнитного поля. Стрелка компаса на любом круге была бы выровнена перпендикулярно радиусу.Крутящий момент, испытываемый стрелкой компаса, возникает в результате взаимодействия магнитной стрелки и магнитного поля, создаваемого током в проводе. Движущийся заряд, создающий магнитное поле, называется эффектом Эрстеда. Мы рассмотрим создание магнитных полей движущимися зарядами в следующей главе. Теперь обратимся к силе, с которой существующее магнитное поле действует на движущийся заряд.

Рисунок 32.4. Компас под проводом с током испытывает крутящий момент и ориентируется перпендикулярно проводу.

Рисунок 32.5. Токонесущий провод проходит через плоский пластиковый лист, ориентированный перпендикулярно проводу. Железные опилки, насыпанные на лист, ориентированы вдоль круговых силовых линий магнитного поля, создаваемых током в проводе.

Вопросы

1.

Две железки внешне идентичны. Однако один является магнитным диполем, а другой нет. Наблюдая за силами, которые две части действуют друг на друга, как вы можете сказать, какая из них не намагничена?

2.

Какая польза может быть в том, чтобы называть полюса магнита положительными и отрицательными, а не N и S?

3.

Предположим, что у вас есть большое количество крошечных постоянных магнитов. Как вы могли собрать их так, чтобы получился длинный тонкий стержневой магнит? Как можно использовать постоянный стержневой магнит для выравнивания?

4.

Как заставить железные гвозди, не обладающие начальным магнетизмом, висеть встык на постоянном магните?

5.

Простые магнитные компасы могут свободно вращаться только вокруг одной оси. Какие изменения произошли бы в ориентации стрелки компаса, если бы стрелка могла свободно вращаться вокруг любой оси, проходящей через ее центр?

Изучение магнитных полей и взаимодействий магнитных полюсов

Наблюдение за действием магнитного поля и взаимодействием между магнитными полюсами

Узнайте о магнитных полях и взаимодействиях между магнитными полюсами.

Британская энциклопедия, Inc.

---

Стенограмма

Когда мы накрываем магнит бумагой и посыпаем сверху железными опилками, опилки выстраиваются в линию с силами, которые создают невидимое магнитное поле. Опилки позволяют легко увидеть, как эти силы концентрируются на двух концах магнита.

Теперь на бумаге показано плоское изображение магнитного поля. Но мы знаем, что поле населяет все пространство вокруг магнита. Он сильнее всего на полюсах.

Итак, что такое магнитные полюса? Магнитные полюса — это противоположные концы магнита, где магнитное поле наиболее сильное.

Посмотрим, что произойдет, если подложить под бумагу два магнита. Когда два магнита приближаются друг к другу, линии, сделанные железными опилками, меняют форму. Две магнитные силы взаимодействуют!

Все магниты имеют северный полюс и южный полюс. Мы можем увидеть это, подвешивая магнит так, чтобы он мог свободно вращаться. Сам по себе магнит выравнивает свои полюса с полюсами Земли.На самом деле мы знаем, что Земля — это гигантский магнит.

Когда мы кладем рядом новый магнит, подвешенный магнит реагирует на силу нового магнита. Новый магнит может притягивать или отталкивать подвешенный магнит. Когда противоположные полюса магнитов сближаются, они притягиваются друг к другу.