Как возникает магнитное поле: Из-за чего образуется магнитное поле

Из-за чего образуется магнитное поле

Действие магнитного поля распространяется на все виды жизни на Земле и жизни планет. Эта материя, с помощью которой взаимодействуют заряженные частицы. 

Магнит – это предмет, который долгое время находится в одном состоянии, в намагниченном состоянии. С помощью этого свойства такие предметы, как магниты притягивают другие предметы, состоящие из железа и их сплавов. Магниты имеют два полюса – северный и южный, самое сильное магнитное поле располагается около полюсов. 

Магниты бывают натуральными, сделанные из железной руды магнитного железняка. Также магниты бывают искусственными, произведенные человеком. Их делают путем внесения железа в магнитное поле. 

Магнитное поле бывает отрицательным и положительным. Два отрицательных поля и два положительных поля отталкиваются друг от друга, а два поля с разными полюсами будут притягиваться. Это происходит из-за взаимодействия друг с другом магнитных полей. Магнитное поле – вещь не постоянная. Оно может внезапно появиться и внезапно пропасть, все зависит от внешних факторов, влияющих на магнитное поле. 

Элементарные магнитные поля создаются благодаря движению электронов вокруг ядра атома и движению вокруг своей оси. Само магнитное поле образуется благодаря внесению железного предмета во внешнее магнитное поле, тогда элементарные магнитные поля в железном предмете ориентируются во внешнем магнитном поле абсолютно одинаково. После этих небольших преобразований обычный предмет из железа становится магнитом, со своими магнитными полями. 

Действие магнитного поля влияет только на самого себя, а на электрическое поле оно никак не влияет. Есть электрическая заряженная частица, которая непременно движется, вокруг этой частицу и существует магнитное поле. Есть вторая электрическая заряженная частица, вокруг которой также существует магнитное поле. И эти два магнитных поля друг с другом взаимодействуют. 

Действие магнитного поля – это взаимодействия нескольких тел, такие как притягивание и отталкивание. Различаются эти взаимодействия только по интенсивности действия. Например, все электрические двигатели работают по принципу взаимного магнитного отталкивания. 

Наша планета, Земля, как и многие другие планеты, имеет магнитное поле. Магнитное поле Земли возникло из-за того, что наше планета постоянно движется вокруг Солнца и вокруг своей оси. Ядро нашей планеты состоит металла и является проводником электричества. Магнитное поле оказывает благотворное влияние на жизнь целой планеты и взаимодействия около земного пространства. Например, магнитное поле защищает все живое на земле от неблагоприятных воздействий солнца. Также защищает искусственные спутники Земли. Даже красивые полярные сияния вызваны магнитным полем Земли.

Магнитное поле — определение, виды

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Магнитное поле

Люди только и делают, что говорят про какие-то магнитные бури, привозят магнитики на холодильник, ходят в походы с компасом, который показывает, где север, а где юг. В основе всего этого лежит магнитное поле.

Магнитное поле — это материя, за счет которой осуществляется взаимодействие зарядов.

У нее есть несколько условий для существования:

• магнитное поле материально, то есть существует независимо от наших знаний о нем;
• порождается только движущимся электрическим зарядом;
• обнаружить магнитное поле можно по действию на движущийся электрический заряд (или проводник с током) с некоторой силой;
• магнитное поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.

У любого магнита есть два полюса — северный и южный.

Любое магнитное поле описывается магнитными линиями, которые выходят из северного поля и приходят в южный. Эти линии всегда замкнуты, даже если у них бесконечная длина. Вот так это выглядит:

Северный полюс обозначается латинской буквой N (от английского слова North). А южный — буквой S (от английского слова South).

Опыт Эрстеда

Самое главное экспериментальное доказательство того, что магнитное поле возникает из-за движения зарядов — это опыт Эрстеда. В1820 году Эр­стед опыт­ным пу­тём свя­зал элек­три­че­ст­во и маг­не­тизм с по­мо­щью экс­пе­ри­мен­та с от­кло­не­ни­ем стрел­ки ком­па­са.

Это явление использовали, когда создавали первые ам­пер­мет­ры, так как от­кло­не­ние стрел­ки про­пор­цио­наль­но ве­ли­чи­не то­ка. Оно ле­жит в ос­но­ве лю­бо­го элек­тро­маг­ни­та.

Курсы подготовки к ОГЭ по физике помогут снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.

Ученые исследовали разрыв в магнитном поле Земли

6 февраля 2017

Автор фото, Science Photo Library

Підпис до фото,

Земная магнитосфера защищает планету от неостановимого потока космической радиации (рисунок)

Ученым удалось отследить события, развернувшиеся после того, как в магнитном поле Земли образовался временный разрыв.

Пробелы, которые иногда возникают в магнитном поле планеты, не являются чем-то необычным. Однако собрать информацию о том, что происходит в это время, удается редко.

Аппаратура, которая отслеживает космические лучи, зафиксировала, что разрыв связан с резким ростом интенсивности таких лучей.

Разрыв в магнитном поле возник из-за того, что заряженные частицы, которые летели от Солнца на высокой скорости, бомбардировали Землю.

Мюонный телескоп GRAPES-3, расположенный в Лаборатории космических лучей (ЛКП) в городе Ути, что на юге Индии, 22 июня 2015 года зафиксировал импульс галактических космических лучей с энергией 20 гигаэлектронвольт (ГэВ).

Автор фото, TIFR

Підпис до фото,

Разрыв в магнитном поле зафиксировали с помощью мюонного телескопа GRAPES-3

«В этом случае в магнитном поле возник разрыв всего на два часа, а потом все вернулось в обычное состояние. Сила магнитного поля уменьшилась только на 2%», — рассказал ВВС доктор Сунил Гупта, ведущий ученый в ЛКП.

Магнитное поле земли, известное как магнитосфера, имеет радиус около миллиона километров. Оно защищает биосферу планеты от постоянного потока радиации, поступающей с Солнца и из космоса.

На Солнце периодически происходят так называемые корональные выбросы массы, когда звезда выбрасывает в космос массивные облака заряженных частиц. Каждый такой выброс может содержать миллиарды тонн заряженного газа или плазмы.

Гигантское облако плазмы, которую в 2015 году выбросила солнечная корона, сильно сжала магнитосферу Земли и вызвала мощную геомагнитную бурю. Это, в свою очередь, вызвало северное сияние, а также привело к перебоям с радиосигналами во многих странах, расположенных в северных широтах.

Автор фото, NASA/SDO/AIA

Підпис до фото,

Солнце регулярно выбрасывает в космос огромные облака заряженных частиц

Математическая симуляция этого события, которую выполнила команда с GRAPES-3, показала, что под натиском солнечной плазмы магнитное поле Земли временно приоткрылось, позволив галактическим космическим лучам с более низкими энергиями проникнуть в атмосферу.

По словам доктора Гупта, замеры этого двухчасового разрыва, проведенные в Лаборатории космических лучей, «дают нам более глубокую информацию о значительно большем участке космоса, чем способны охватить приборы, работающие на спутниках».

Автор фото, DR P. MARAZZI/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Підпис до фото,

Северное сияние — одно из последствий геомагнитных бурь

Такое масштабное событие, которое потенциально будет иметь влияние на человеческую инфраструктуру, может повториться в любое время. Поэтому ученые пытаются улучшить прогнозы так называемой космической погоды.

«Они могут вызывать короткие замыкания в энергосетях, например, в высоковольтных трансформаторах, которые поставляют электроток в наши города, вызвать сбой в работе спутников связи, влиять, например, на интернет и мобильные телефоны, и влияют на все, что использует электричество», — говорит доктор Ричард Гаррисон из Лаборатории Рутфорда Апплтона в Оксфордшире, Великобритания.

Ученые из ЛКП надеются, что огромное количество новых данных, ставших теперь доступными им, помогут лучше предусматривать такие события и готовиться к ним.

как оно устроено и как защищает жизнь на планете. Читайте на UKR.NET

Как возникает магнитное поле Земли

Земля — это, фактически, огромный электромагнит. Течение жидкого металла во внешнем ядре Земли порождает хаотические электрические токи. Вращение Земли вокруг своей оси заставляет эти токи образовывать магнитное поле, которое распространяется вокруг всей планеты. В свою очередь, магнитное поле упорядочивает токи. В результате такой  обратной связи процесс становится самоподдерживающимся.

Магнитное поле Земли простирается от ядра до верхних слоев атмосферы, ограничивая область, известную как магнитосфера. Она состоит из невидимых силовых линий, исходящих из одного полюса и входящих в другой.

Магнитное поле Земли довольно слабое — порядка 10-5 Тл (тесла). Для сравнения, бытовой холодильник образует магнитное поле с магнитной индукцией 0,05 Тл, магниты Большого адронного коллайдера способны «выдать» 8,3 Тл, а магнитные поля нейтронных звезд составляют от 106 до 108 Тл.

Почему магнитное поле Земли так важно для жизни на ней

Силовые линии магнитного поля препятствуют проникновению в атмосферу Земли «солнечного ветра» — потоков заряженных частиц, опасных для всего живого. Магнитное поле отклоняет солнечный ветер от Земли, как камень в ручье или лобовое стекло автомобиля отклоняют поток воды или воздуха. Кроме того, магнитное поле препятствует испарению земной атмосферы в космос под воздействием ультрафиолетового излучения.

То, что произошло бы с Землей в отсутствие магнитного поля, можно увидеть на примере Марса. Поскольку в ядре Марса в какой-то момент стало слишком мало текучего жидкого металла, магнитное поле ослабело, атмосферу унесли солнечными ветрами, и Марс стал непригодным для жизни.

Различные возмущения в атмосфере – от гроз до вспышек солнечной активности — вызывают колебания магнитного поля Земли. Метеочувствительные люди в такие дни жалуются на головные боли и общее недомогание. Большинство людей магнитных бурь не замечают. Но их можно «услышать». Международная группа ученых, используя данные миссии Европейского космического агентства Cluster, создала запись магнитной «песни» Земли, когда на нее обрушивается солнечная буря. Напоминает звуковые эффекты из фантастического фильма.

Как Северное сияние связано с магнитным полем Земли

Когда заряженные частицы солнечного ветра сталкивается с атомами газа в земной атмосфере, они тормозятся при ударе, и, сбавив скорость, начинают двигаться по силовым линиям магнитного поля Земли. Избыток энергии излучается в виде света (фотонов). Так получается световое шоу, известное как Северное сияние. Северное сияние характерно для полярных регионов, но в короткие промежутки времени оно может наблюдаться и в других частях мира.

Почему географический и магнитный полюса не совпадают

Географические полюса обозначают условную ось вращения Земли. Но на течение жидкого металла в ядре Земли, помимо вращения планеты, влияют также процессы в самом ядре и литосфере. При этом ядро не строго симметрично, а процессы в нем бывают локальными.  Поэтому координаты географического полюса и магнитного полюса не совпадают. Кроме того, магнитные полюса постоянно дрейфуют относительно географических полюсов со скоростью несколько километров в год. В 2020 году координаты Южного магнитного полюса были такими: 64,07 ° ю.ш., 135,88 ° в.д. (на фото сверху). Северный же магнитный полюс в настоящее время находится примерно в десяти градусах от географического Северного полюса, в Северном Ледовитом океане недалеко от Аляски. Таким образом, северный конец компаса в настоящее время указывает примерно на Аляску, а не точно на географический север.

Любопытный курьез: по традиции конец магнита, указывающий на север, называется северным. Начало этой традиции положил французский ученый XIII века Пьер Пелерен де Марикур, который подписывал свои труды псевдонимом Пётр Перегрин. Он одним из первых изучил и описал свойства магнита, сделал инструкцию, как намагнитить иглу (компас), и заметил, что магнит всегда ориентируется по линии север-юг. Перегрин назвал концы стрелки компаса соответственно северным и южным. В современных учебниках концы постоянных магнитов всегда изображают красным (N, North) и синим (S, South).

Естественно, Петр Перегрин ничего не знал ни о природе магнитных полей, ни о наличии у Земли магнитных полюсов. Однако теперь каждый школьник знает, что у магнитов притягиваются противоположные полюса, и «северный» полюс магнита в стрелке компаса, по логике названия, притягивается к южному, а не северному, магнитному полюсу Земли. Таким образом, магнитный полюс, расположенный в Северном полушарии, является фактически южным по магнитной полярности.

В любой точке земной поверхности вектор напряженности магнитного поля Земли направлен по касательной к его силовым линиям. На экваторе он направлен горизонтально относительно уровня моря и ровной земной поверхности, у магнитных полюсов — вертикально. Это позволяет говорить о вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля Земли. Как видно из рисунка, вблизи от магнитных полюсов горизонтальная составляющая магнитного поля Земли крайне мала.   Поэтому магнитные компасы в полярных широтах работают плохо.

Угол между географическим и магнитным меридианами, в каждой точке земной поверхности, который показывает отличие между показаниями магнитного компаса и истинным направлением на географический север, называют магнитным склонением. Значение магнитного склонения указывается на магнитных картах и используется для определения истинного меридиана по показанию магнитного компаса.

Почему магнитные полюса Земли время от времени меняются местами

Да, магнитное поле Земли периодически меняет свою полярность: северный и южный магнитные полюса меняются местами. Последний раз это случилось 781 тыс лет назад. Информация об изменениях полярности — инверсиях магнитного поля — зафиксирована в горных породах и рудах, содержащих ферромагнитные минералы. Изучая остаточную намагниченность, приобретенную в момент формирования этих пород, ученые могут судить о состоянии магнитного поля Земли в прошлом.

С тех пор, как родилась Земля, магнитные полюса менялись местами минимум несколько сот раз. Происходило это  с разными временными интервалами: от 30 тысяч лет до нескольких десятков миллионов. Сначала геофизики не могли найти никакой закономерности. Сейчас считается, что интервал зависит от скорости глобальной субдукции – погружения в мантию одних литосферных плит земной коры под другие. Субдукция воздействует на устоявшиеся течения во внешнем ядре Земли, замедляя и изменяя их. Это, в конечном итоге, и может привести к остановке «планетарного динамо» и его перезапуску в обратном направлении.

Предполагается, что в этот момент напряженность магнитного поля резко падает, и Земля оказывается беззащитной перед космическим излучением; затем напряженность магнитного поля восстанавливается , но через десятки тысяч лет. И этого времени вполне достаточно, чтобы на Земле погибла значительная часть живых существ. Инверсии магнитного поля  считаются одной из вероятных причин массовых вымираний.

Магнитное поле Земли слабеет из-за загадочной аномалии

Ядро Земли оказалось асимметричным. Как это влияет на магнитное поле?

Магнитное поле Земли не может жить без никеля

По размерам ядро Земли сопоставимо с Луной, а по температуре — с поверхностью Солнца. Давление в ядре составляет сотни гигапаскалей, как если несколько товарных локомотивов давили бы на точку площадью в один квадратный миллиметр. Воссоздать такие условия в лаборатории сложно, но компьютерное моделирование позволяет рассчитать, как поведет себя металл в ядре Земли на квантомеханическом уровне.

Жар, который испускает ядро Земли, выходит из недр планеты. Горячее вещество поднимается до внешних слоев земного шара, создавая конвекционные токи. В то же время из-за вращения Земли возникает сила Кориолиса. В сочетании эти эффекты создают сложный спиральный поток горячего вещества, в результате чего возникает электрический ток. Далее благодаря электрическому возникает магнитное поле, и впоследствии оно достигает такой мощности, что его можно измерить даже на поверхности планеты.

Раньше никто не мог объяснить, как именно возникают конвекционные токи: железо очень хорошо проводит тепло, а при высоком давлении делает это еще лучше. Если бы ядро Земли состояло только из железа, то его свободные электроны могли бы сами вырабатывать тепло, и у Земли бы не было магнитного поля.

Однако ядро состоит еще и из никеля, но ученые долгое время не придавали этому никакого значения. Под давлением никель ведет себя иначе, чем железо. При высоком давлении электроны в этом металле рассеиваются намного больше, чем электроны в железе. В результате теплопроводность никеля и, как следствие, теплопроводность ядра в целом намного ниже, чем в ядре, которое состояло бы только из железа.

В ходе эксперимента были проанализированы различные металлические структуры, а также рассчитано поведение их электронов. Компьютерное моделирование позволило оценить поведение не только железа и никеля, но и их сплавов. Полученные результаты помогут лучше понять природу магнитного поля Земли и выяснить, как электроны рассеиваются в разных материалах.

Постоянное магнитное поле и его физиотерапевтическое воздействие на организм

Что такое физиотерапия?

Не всегда даже медики – профессионалы четко понимают, что такое физиотерапия.  Физис – природа, т.е. использование природных факторов в лечебных, профилактических и реабилитационных целях.

А что такое природные или физические факторы? Вы хорошо их знаете. Они делятся на так называемые естественные – это солнце, воздух, вода, лечебные грязи и вторую часть – это преформированные (т.е. видоизмененные) – по сути это те же природные факторы, но они видоизменены при помощи аппаратов. Это — электрическая энергия, магнитные поля, все это есть в природе, та же световая энергия, но при помощи аппарата они подводятся к человеку, это составляет второй раздел физиотерапии – аппаратная физиотерапия, которая и используется в кабинетах физиотерапии каждой поликлиники. 115 лет назад профессором Штанге была создана Санкт-Петербургская кафедра физиотерапии. Сразу хочу обратить внимание, что наряду с тем, что физиотерапия это была медицинская специальность, всегда существовала домашняя физиотерапия. Хотя, по большому счету, домашняя физиотерапия присутствовала у человечества всегда: во-первых, это лёд, который прикладывали к ушибам и травмам, это и грелки для прогревания. Естественно, с развитием цивилизации, под влиянием технического прогресса появилась аппаратная физиотерапия и для домашнего применения. Человек дома всегда использовал методы физиотерапии и знал, что это поможет. Кстати, очень важный вопрос: «А это поможет?» Вроде дозы такие небольшие. Вы должны четко понимать: «Да, это поможет.»

Это связано с жизнью в целом. Дело в том, что Вы хорошо знаете, что человек живет в различных условиях от Сахары до Арктики. Наш организм всегда подвергается воздействию всевозможных факторов: то дождь льет, то жара, то холод и пр. Это очень серьёзная нагрузка на защитные силы организма. Несмотря на это, мы живы и наш организм нормально работает в пределах каких-то величин. У нас постоянная температура тела, постоянное давление (у здоровых, конечно), нормально работает желудок. Т.е. организм работает в системе, какого-то постоянства. Это состояние было названо гомеостазом. Гомеостаз — это постоянство каких-то величин, которые позволяют организму существовать независимо от того, что происходит в окружающей среде, а иногда и внутри организма.

Как же организм приспосабливается, в результате чего? Дело в том, что приспособиться можно по-разному. Эволюция, т.е. развитие, привела к тому, что наш организм приспосабливается по-разному. Во-первых, можно просто не реагировать на изменения. Но все живые организмы, ткани выбрали другое направление — это реагирование и настройка на изменяющиеся условия. Наверное, самая интересная реакция живого организма на внешние какие-то раздражители была открыта доктором Селье в 1932 году. Он обратил внимание, что первая реакция организма практически на любые раздражители — это реакция стресса.

Кто из нас не знает, что все болезни от стрессов? И действительно, стресс крайне важная реакция организма. Но она возникает на мощные раздражители, воздействующие на нас. При этом стресс бывает также и хроническим, если раздражители не только сильные, но и продолжительные. Наша жизнь, её темп, мы должны всё успеть. Как Вы понимаете, это как раз и способствует такому состоянию. Мы сидим за компьютерами, пользуемся мобильными телефонами и смотрим телевизор. И всё это время на нас действуют электромагнитные поля. Особенно интенсивные поля на нас действуют в метрополитене, там доза электромагнитных излучений превышает норму на 500 пдн. Организм, естественно, реагирует на такое воздействие и реакция — это стресс. Стресс протекает фазно, и при этом происходят различные изменения в организме, причем некоторые приводят к разрушениям тканей. При начальной фазе могут возникать даже язвы в желудочно-кишечном тракте, что в дальнейшем может привести к тяжелым заболеваниям. Нашими отечественными специалистами в 69-м году были выделены другие системы реакции организма. Такими системами является реакция на малые раздражители. Это так называемая реакция тренировки. И на раздражители средней степени – это реакции активации. Я бы хотела обратить внимание на реакцию тренировки, т.е. ответ организма на раздражения малой силы по своей величине.

А стоит ли использовать раздражения малой величины? А зачем они нам нужны? Так вот, нашими исследователями, физиологами было доказано, что даже на малые раздражители организм реагирует. Причем он тоже реагирует, как и на стресс – есть три стадии. Первое, что организм всегда спрашивает: «А что это такое?», т.е. стадия ориентировки, он должен сориентироваться в этот момент. Как и при стрессе у нас немного увеличивается щитовидная железа, изменяется соотношение в крови форменных элементов, но все эти изменения не выходят за пределы нормы. При настоящем стрессе все показатели далеко выходят за рамки нормы, а здесь они всего лишь достигают верхних границ нормы. Меняется соотношение в гормональной системе, но эти изменения незначительны. Если слабый фактор действует на протяжении нескольких дней, то организм, разобравшись, что ничего страшного не происходит, просто перестаёт реагировать. Если же этот слабый фактор каждый день действует, но чуть выше, т.е. сегодня в одной дозе воздействует, а завтра чуть в большей дозе. Что происходит? Возникает реакция тренированности для организма. Эту стадию назвали стадией тренировки, организм на этой стадии начинает функционировать на чуть более высоком физиологическом уровне.

Что же меняется? Повышается устойчивость защитных сил организма к неблагоприятным условиям, а их у нас более чем достаточно. Вот на этом принципе и основано наше так называемое профилактическое направление физиотерапии, т.е. закаливание организма. И неважно чем закаливаться, можно холодной водой, можно заниматься на тренажерах. Однако при всей видимой простоте кто из нас выполняет эти нехитрые процедуры? Мы предлагаем Вам проводить тренировки с помощью магнитного поля аппликатора магнитостимулирующего НЕВОТОН.

Магнитное поле.

Почему именно магнитное поле? Дело в том, что именно магнитное поле наиболее близко нам по своей природе и его воздействие максимально физиологично. Что же такое магнитное поле, и как оно возникает? Многие из Вас, так или иначе, связаны с техникой и знают, что там, где есть электрические заряды, там есть электрический ток и, соответственно, электромагнитное поле. Но это искусственно созданное магнитное поле. С другой стороны, наша Земля также обладает магнитным полем и имеет соответственно Северный и Южный полюса. Мы с Вами живём в своеобразной электромагнитной колыбели, и если вдруг человеческий организм или любую живую клетку лишить этой колыбели, она перестает функционировать и погибает достаточно быстро. Магнитное поле Земли чутко реагирует на все изменения, происходящие в космосе. Так называемые вспышки на Солнце становятся причиной электромагнитных бурь на Земле. Эти бури становятся настоящим врагом для не очень здоровых людей. На сегодняшний день известно, что в дни магнитных бурь резко ухудшается самочувствие, особенно у тех, кто страдает заболеваниями сердечно-сосудистой системы. В частности, было установлено, что накануне магнитных бурь происходит смена погоды, резко увеличивается количество гипертонических кризов, инфарктов миокарда, кровоизлияний, легочных кровотечений, нарушается реакция вегетативной нервной системы, т.е. той нервной системы, которая осуществляет регуляцию работы всех внутренних органов. Вегетативная система обеспечивает всю нашу жизнедеятельность. Таким образом, перед нами встает необходимость постоянно поддерживать и усиливать устойчивость организма к неблагоприятным факторам внешней среды.

Воздействие магнитного поля на организм.

Я недаром Вам рассказывала про реакции тренировки. Повышать устойчивость организма можно большим количеством способов. Однако на сегодняшний день современная жизнь не позволяет нам уделять много времени на здоровье, а молодым и красивым хочется быть всегда. В этом отношении магнитное поле, создаваемое приборами, позволяет восстановить нарушенные функции организма. Почему? Потому что было установлено, что магнитное поле, влияя на организм, вызывает в нём те же самые физические и химические процессы. Когда магнитное поле проникает в ткани человека, оно вызывает упорядочивание движения электрически заряженных частиц в жидких средах. Меняются свойства крови, она становится более текучей, перераспределяются форменные элементы: эритроциты и лейкоциты, тромбоциты. Меняется так называемая реология крови, и это, по существу, профилактика ИБС и прочих сердечно-сосудистых заболеваний, бронхитов, тромбозов и т.д. Одновременно с изменениями крови в клетках тканей происходят удивительные процессы: меняется соотношение ядерного вещества, ферментов, активнее начинают работать митохондрии (так называемые энергетические станции клетки), меняется проницаемость клеточной оболочки, и соответственно, газообмен, и обмен веществ клетки. Особенно подвержены воздействию магнитного поля центральная и периферическая нервная система.

Что это даёт? В нервном волокне улучшается проведение нервного импульса, человек легче реагирует на всевозможные изменения окружающей среды. Улучшение работы головного мозга, прежде всего, выражается в своевременном проявлении важной реакции торможения. Реагируя на всевозможные воздействия, человек приходит в состояние возбуждения. И длительное пребывание в этом состоянии приводит к серьёзному истощению организма. Становится очевидно, что реакция торможения жизненно необходима для нормального функционирования организма. И именно эту реакцию восстанавливает и усиливает магнитное поле, т.е. поддерживает жизненные силы организма и защищает от истощения.

Хотелось бы также обратить внимание на то, что магнитное поле благотворно влияет на саму сосудистую стенку, повышает ее тонус. В зоне действия поля в активный кровоток включаются резервные сосуды и капилляры, просвет сосудов расширяется, и кровоснабжение тканей значительно увеличивается.

Этим свойством нередко пользуются косметологи, они говорят: «Хотите быть красивой?» Что надо для этого сделать? Чтобы личико всегда имело здоровый розовый цвет, необходимо улучшить кровоток в тканях лица. Таким образом, обеспечивается доставка питательных веществ, кислорода и в итоге усиливаются обменные процессы, накапливается белок в тканях, т.е. строительный материал для молодых клеток. По этому же принципу осуществляется лечение магнитным полем трофических язв, дряблости кожи и пр. Кстати, существуют методики электромагнитного стимулирования по формированию красивых, рельефных мышц. В то же время наблюдается противовоспалительный эффект магнитного поля. Однако в первую очередь магнитное поле влияет на форменные элементы крови. Ведь именно они и создают так называемый иммунитет. Причиной нарушений в иммунной системе организма являются нехватка форменных элементов крови, их плохое функционирование. Форменные элементы крови вырабатываются стволовыми клетками, которые располагаются в костях. В силу разных причин у каждого человека возникают проблемы с иммунитетом, а воздействие магнитным полем на области стволовых клеток позволяют увеличить количество вырабатываемых лимфоцитов и, следовательно, повысить иммунологический ответ организма. Расположение прибора в медальонной зоне, в месте традиционной китайской точки, которая ответственна за кроветворение, повышает иммунологическую реактивность. В чем же феномен этой зоны? Дело в том, что в медальонной зоне находится грудина. Это губчатая кость, где формируется большое количество стволовых клеток. Поэтому, воздействуя на эту зону, мы непосредственно стимулируем кроветворение и, соответственно, иммунитет.

Хочу обратить Ваше внимание, что при любом физиотерапевтическом воздействии крайне важна дозировка, т.к. результаты могут быть не только положительные, но и разрушительные для организма.

Для постоянного магнитного поля показательной величиной является напряженность порядка 1 мТл. 1 мТл – это та величина, которая уже вызывает значимые лечебные изменения на уровне тканей нашего организма, т. е. улучшения со стороны кроветворения, проведения нервных импульсов и пр. В изделиях фирмы НЕВОТОН напряженность магнитного поля составляет 12 мТл. Эта величина появилась не случайно. Т.к. напряженность магнитного поля падает пропорционально квадрату расстояния от прибора, то для локального воздействия она оптимальна. Официально Минздравом РФ разрешено применение гражданами в домашних условиях без контроля врача магнитных полей до 30 мТл. Однако, чем больше напряженность, тем более внимательно нужно следить за дозировкой. 12 мТл – это та величина, которая позволяет применение аппликатора без опасности передозировки: она не окажет повреждающего воздействия на человека, поле проникает в глубину в пределах нескольких сантиметров. Естественно, что при применении такого мягкого воздействия максимальный лечебный эффект проявится при воздействии на самые чувствительные точки, т.е. точки акупунктуры. Хотелось бы подчеркнуть мысль о том, что при воздействии слабым фактором организм к нему привыкает и перестает на него реагировать. Чтобы этого не происходило, чтобы организм постоянно реагировал на воздействие надо постоянно повышать дозу. Что такое доза? Это сила воздействия и время. Т.к. силу воздействия изменить мы не можем, увеличение дозировки производится за счет увеличения времени проведения процедуры. В нашем случае применение НЕВОТОНА мы рекомендуем начинать с 1,5 – 2 часов, через два-три дня увеличить дозу до 3-4 часов и т.д. Однако, когда проблема стоит остро, к примеру сильные боли, то аппликатор закрепляется на длительный срок 5-12 часов и боль проходит. Как долго необходимо пользоваться прибором? Реакция тренировки может формироваться в течение 15-20 процедур, максимум 25, поэтому постоянно носить аппарат нет необходимости. Через 20-30 дней обычно проводят повторный курс. При решении более сложных проблем курс лечения подобран для каждого заболевания индивидуально и указан в подробной инструкции. Поскольку применение НЕВОТОНА выполняет как профилактические, так и лечебные функции, то пользоваться прибором можно практически всю жизнь.

Магнитное поле и его свойства

Магнитное поле это материя, которая возникает вокруг источников электрического тока, а также вокруг постоянных магнитов. В пространстве магнитное поле отображается как совокупление сил, которые способны оказать воздействие на намагниченные тела. Это действие объясняется наличием движущих разрядов на молекулярном уровне.

Магнитное поле формируется только вокруг электрических зарядов, которые находятся в движении. Именно поэтому магнитное и электрическое поле являются, неотъемлемыми и вместе формируют электромагнитное поле. Компоненты магнитного поля взаимосвязаны и воздействуют друг на друга, изменяя свои свойства.

Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле возникает под воздействие движущих зарядов электрического тока.
2. В любой своей точке магнитное поле характеризуется вектором физической величины под названием магнитная индукция, которая является силовой характеристикой магнитного поля.
3. Магнитное поле может воздействовать только на магниты, на токопроводящие проводники и движущиеся заряды.
4. Магнитное поле может быть постоянного и переменного типа
5. Магнитное поле измеряется только специальными приборами и не может быть воспринятым органами чувств человека.
6. Магнитное поля является электродинамическим, так как порождается только при движении заряженных частиц и оказывает влияние только на заряды, которые находятся в движении.

7. Заряженные частицы двигаются по перпендикулярной траектории.

Размер магнитного поля зависит от скорости изменения магнитного поля. Соответственно этому признаку существуют два вида магнитного поля: динамичное магнитное поле и гравитационное магнитное поле. Гравитационное магнитное поле возникает только вблизи элементарных частиц и формируется в зависимости от особенностей строения этих частиц.

Магнитный момент возникает в том случае, когда магнитное поле воздействует на токопроводящую раму. Другими словами, магнитный момент это вектор, который расположен на ту линию, которая идет перпендикулярно раме.

Магнитное поле можно изобразить графически с помощью магнитных силовых линий. Эти линии проводятся в таком направлении, так чтобы направление сил поля совпало с направлением самой силовой линии. Магнитные силовые линии являются непрерывными и замкнутыми одновременно.

Направление магнитного поля определяется с помощью магнитной стрелки. Силовые линии определяют также полярность магнита, конец с выходом силовых линий это северный полюс, а конец, с входом этих линий, это южный полюс.

Очень удобно наглядно оценить магнитное поле с помощью обычных железных опилок и листка бумаги.
Если мы на постоянный магнит положим лист бумаги, а сверху насыпим опилок, то частички железа выстроятся соответственно силовым линиям магнитного поля.

Направление силовых линий для проводника удобно определять по знаменитому правилу буравчика или правилу правой руки. Если мы обхватим проводник рукой так, чтобы большой палец смотрел по направлению тока(от плюса к минусу), то 4 оставшиеся пальцы покажут нам направление силовых линий магнитного поля.

А направление силы Лоренца — силы, с которой действует магнитное поле на заряженную частицу или проводник с током, по правилу левой руки.
Если мы расположим левую руку в магнитном поле так, что 4 пальца смотрели по направлению тока в проводнике , а силовые линии входили в ладонь, то большой палец укажет направление силы Лоренца, силы действующей на проводник помещенный в магнитное поле.

На этом собственно всё. Появившиеся вопросы обязательно задавайте в комментариях.

Заметка: учите инглиш? — рейтинг школ английского языка (http://www.schoolrate.ru/) будет вам полезен при выборе.

Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

Что создает магнитное поле Земли?

Путешествие, чтобы увидеть северное или южное сияние, вошло в список почти каждого. Но большинству неизвестно, что эти прекрасные проявления света вызваны опасными космическими лучами, которые были отклонены магнитным полем нашей Земли.

Магнитные поля вокруг планет ведут себя так же, как стержневой магнит. Но при высоких температурах металлы теряют свои магнитные свойства.Итак, ясно, что горячее железное ядро ​​Земли не создает магнитное поле вокруг нашей планеты.

Вместо этого магнитное поле Земли вызвано эффектом динамо.

Эффект работает так же, как динамо-фонарь на велосипеде. Магниты в динамо-машине начинают вращаться, когда велосипед крутится, создавая электрический ток. Затем электричество используется для включения света.

Этот процесс работает и в обратном порядке. Если у вас есть вращающийся электрический ток, он создаст магнитное поле.

На Земле течение жидкого металла во внешнем ядре планеты генерирует электрические токи. Вращение Земли вокруг своей оси заставляет эти электрические токи формировать магнитное поле, распространяющееся вокруг планеты.

Магнитное поле чрезвычайно важно для поддержания жизни на Земле. Без него мы подвергались бы воздействию большого количества солнечной радиации, и наша атмосфера могла бы свободно просачиваться в космос.

Вероятно, это то, что произошло с атмосферой на Марсе.Поскольку в ядре Марса нет жидкого металла, он не производит такого динамо-эффекта. Это оставило планету с очень слабым магнитным полем, что позволило солнечным ветрам разрушить ее атмосферу, сделав ее непригодной для жизни.

Земное магнитное поле, аналогичное магнитному полю стержневого магнита, наклоненного на 11 градусов от оси вращения Земли. Предоставлено: Dea/D’Arco Editor/Getty Images

Получайте обновления научных статей прямо на свой почтовый ящик.

У Королевского института Австралии есть образовательный ресурс, основанный на этой статье. Вы можете получить к нему доступ здесь.

Вишну Варма Р.

Веджаян

Вишну Варма Р. Веджаян — студент-физик Лондонского университета королевы Марии, интересуется научными работами и исследованиями в области физики. Стажировался в «Космосе» в начале 2017 года.

Читайте научные факты, а не художественную литературу…

Никогда не было более важного времени, чтобы объяснять факты, ценить знания, основанные на фактических данных, и демонстрировать последние научные, технологические и инженерные достижения.Cosmos издается Королевским институтом Австралии, благотворительной организацией, призванной связывать людей с миром науки. Финансовые взносы, большие или малые, помогают нам предоставлять доступ к достоверной научной информации в то время, когда мир больше всего в ней нуждается. Пожалуйста, поддержите нас, сделав пожертвование или купив подписку сегодня.

Что магнитные поля делают с вашим мозгом и телом

От магнитных полей никуда не деться — они повсюду вокруг нас. Во-первых, сама Земля похожа на гигантский магнит. Вращающийся шар из жидкого железа в ядре нашей планеты генерирует обширное магнитное поле, которое перемещает стрелки компаса и направляет внутренние компасы перелетных птиц, летучих мышей и других животных. Вдобавок ко всему, вечно трудолюбивые люди создали искусственные магнитные поля с помощью линий электропередач, транспортных систем, электроприборов и медицинского оборудования.

Возможно, мы не можем видеть, слышать, чувствовать или ощущать магнитные поля, которые нас окружают, но некоторые могут задаться вопросом, могут ли они по-прежнему оказывать влияние на наши тела и мозг.Этот вопрос становится все более актуальным, а ответы — более заманчивыми, поскольку сила рассматриваемого магнитного поля возрастает.

Ежедневное воздействие

Магнитное поле возникает всякий раз, когда заряженная частица, такая как электрон или протон, движется вокруг. Поскольку электрические токи, проходящие через блендеры, фены и провода в стенах наших домов, состоят из протекающих электронов, все они генерируют магнитные поля. Через эти источники средний человек подвергается воздействию магнитных полей, достигающих 0.1 микротесла в силе ежедневно. Для сравнения, магнитное поле Земли, которому мы постоянно подвергаемся (пока остаемся на поверхности планеты), примерно в 500 раз сильнее. Это означает, что магнитная сила, проникающая в ваше тело, когда вы бездельничаете дома или проводите день в офисе, решительно незначительна.

Время от времени научные исследования обнаруживают связь между проживанием вблизи высоковольтных линий электропередач и болезнями. Повышенный риск детской лейкемии является наиболее часто упоминаемым потенциальным последствием для здоровья, но трудно определить, реален ли этот риск.Одна вопиющая проблема заключается в том, что ученым еще предстоит выяснить механизм, с помощью которого такие слабые магнитные поля, которые все еще находятся в диапазоне микротесла для домов рядом с линиями электропередач, могут неблагоприятно влиять на человеческое тело. В 2010 году Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения пришла к выводу, что доказательства того, что жизнь рядом с линиями электропередач увеличивает риск смертельного рака крови, «слишком слабы, чтобы служить основой для рекомендаций по воздействию».

Аппарат МРТ. (Фото: В.И. Леви/Shutterstock)

Что такое порог?

Тем временем группа ученых из Консорциума инициативы по порогу коммунальных услуг (UTIC) работала над определением порога, при котором человеческое тело проявляет физиологическую реакцию на магнитное поле.По словам Александра Легроса, медицинского биофизика из Научно-исследовательского института здоровья Лоусона и Западного университета в Лондоне, Онтарио, и ученого UTIC, наименьшее магнитное поле, которое, как достоверно было показано, вызывает реакцию у людей, составляет от 10 000 до 20 000 микротесла.

Но самое главное, чтобы произвести эффект, поле не может быть статичным, как магнитное поле Земли; скорее, он должен изменить направление с течением времени. Когда эти сильные, меняющие направление магнитные поля направляются на человека, в теле начинают пульсировать слабые электрические токи.Выше этого порога токи могут стимулировать сверхчувствительные клетки сетчатки, известные как нейроны с градуированным потенциалом, создавая иллюзию мерцания белого света, даже когда пострадавший находится в темноте; эти визуальные проявления известны как магнитофосфены.

Пороговое значение в 10 000 мкТл значительно превышает силу любого магнитного поля, встречающегося в повседневной жизни. Итак, в каких ситуациях могут возникать магнитофосфены?

Медицинские магниты

«Есть только одно обстоятельство, при котором вы можете почувствовать магнетофосфены, — говорит Легрос, — если вы находитесь в аппарате МРТ [магнитно-резонансная томография] и быстро двигаете головой.

МРТ-сканер — это, по сути, большой магнит, который создает мощное магнитное поле около 3 тесла (или 3 миллиона микротесла) — в миллионы раз больше, чем поля, которым мы обычно подвергаемся. Но поскольку это статическое магнитное поле, МРТ-сканеры не оказывают заметного влияния на организм. Однако это изменилось бы, если бы пациент внутри сканера быстро двигал головой вперед и назад.

«Быстрое движение индуцирует изменяющееся во времени поле, поэтому, делая это, вы индуцируете токи в различных структурах вашего мозга», — говорит Легрос.Эти токи могут привести к тошноте, потере равновесия, металлическому привкусу во рту или, в некоторых случаях, к магнитофосфенам.

Наравне с магнитным полем МРТ создается медицинская процедура, известная как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Но в отличие от МРТ, которая делает детальные снимки тела изнутри, цель ТМС — стимулировать мозг. Для этой задачи требуется электрический ток, поэтому TMS полагается на магнитный импульс, а не на статическое магнитное поле.Когда этот импульс передается через электромагнитную катушку, помещенную на кожу головы, результирующий ток воздействует на определенную часть мозга с целью лечения неврологических заболеваний, таких как депрессия.

Магнитные поля не от мира сего

Магнитные поля, связанные с МРТ и ТМС, являются самыми сильными, которым реально может подвергаться человек. Тем не менее, они «до смешного ничтожны» по сравнению с теми, что находятся за пределами нашей планеты, говорит Пол Саттер, астрофизик из Университета штата Огайо и главный научный сотрудник Научного центра COSI в Колумбусе, штат Огайо.В крайнем случае находится метко названный магнетар, который представляет собой редкий тип нейтронной звезды с магнитным полем в тысячу триллионов раз сильнее, чем у Земли.

Впечатление художника от магнетара. (Фото: ESO/L. Calçada/Wikipedia)

Если бы хоть один человек когда-либо приблизился к магнетару, он быстро оказался бы в отчаянном положении. «Сильные магнитные поля могут начать делать удивительные вещи», — говорит Саттер. Он объясняет, что на атомном уровне сильное магнитное поле будет перемещать все положительные заряды в вашем теле в одном направлении, а отрицательные — в другом. сферические атомы вытянутся в эллипсы и вскоре станут напоминать тонкие карандаши.

Такое резкое изменение формы помешает основным химическим процессам, что приведет к нарушению нормальных сил и взаимодействий между атомами и молекулами в теле. «Первое, что вы заметите, это то, что вся ваша нервная система, основанная на электрических зарядах, движущихся по всему телу, перестанет работать», — говорит Саттер. «И тогда вы в основном растворяетесь».

Саттер гарантирует, что наш район, который он определяет как радиус в несколько сотен световых лет вокруг Земли, был обследован и сертифицирован как свободный от магнитаров. Ни один из этих экзотических объектов не приближается к нам, и ни одна из близлежащих массивных звезд вряд ли превратится в магнетары, когда умрет. Ближайший магнетар находится на безопасном расстоянии в десятки тысяч световых лет. Так что, по крайней мере, на данный момент мы можем спать спокойно и утешаться собственным скудным магнитным полем нашей планеты.

Дополнительная информация о геомагнитных полях

Магнитосфера имеет форму кометы в ответ на динамическое давление
солнечный ветер.Со стороны, обращенной к Солнцу, он сжат примерно до 10 земных радиусов и
вытянутый в виде хвоста в сторону от Солнца более чем на 100 земных радиусов. То
магнитосфера отклоняет поток большинства частиц солнечного ветра вокруг Земли, в то время как
Линии геомагнитного поля направляют движение заряженных частиц в магнитосфере.

Дифференциальный поток ионов и электронов внутри магнитосферы и в
ионосферы образуют токовые системы, вызывающие вариации
в напряженности магнитного поля Земли. Эти ВНЕШНИЕ токи в ионизированном
верхние слои атмосферы и магнитосферы различаются на гораздо более короткие
шкала времени , чем ВНУТРЕННЯЯ Основная
Поле и могут создавать магнитные поля размером до 10% от основного поля .

Это компонент основного поля, который моделируется Международным геомагнитным справочником.
Поле (IGRF) и магнитная модель мира
(ВММ). Другими важными источниками являются поля, возникающие
электрические токи, протекающие в ионизированных верхних слоях атмосферы, и поля, индуцированные
токи, протекающие в земной коре.Компонента главного поля медленно меняется во времени и
можно грубо описать как стержневой магнит с северным и южным полюсами глубоко внутри
Земля и силовые линии магнитного поля, простирающиеся далеко в космос. Магнитное поле Земли
изменяется как в пространстве, так и во времени .

В Интернете есть несколько хороших сайтов, предоставляющих информацию о Земле.
геомагнитное поле. Некоторые из сайтов, которые, по нашему мнению, стоит посетить, включают
наши собственные ответы на часто задаваемые вопросы,
журнала Scientific American
Спросите у экспертов,
геологический
Обзор Канады и США.С. Геологический
Опрос. На сайте AGU размещено несколько статей ученых.

Информационно-пропагандистская деятельность
Плакат группы геомагнетизма
Геомагнетизм Tri-Fold

Странная наука: магнитное поле Земли

Странная наука: магнитное поле Земли | manoa.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth

Подходит для печати

NGSS Crosscutting Concepts:

Основные дисциплинарные идеи NGSS:

Магнитное поле — это трехмерная область вокруг магнита, в которой магнит воздействует на другие объекты. Невидимое магнитное поле простого стержневого магнита можно визуализировать, поместив вокруг него железные опилки (рис. 7.5). Магнит воздействует на железные опилки, заставляя их двигаться и выравниваться с линиями магнитного поля магнита. У каждого магнита есть северный полюс (часто окрашенный в красный цвет и обозначенный буквой «N») и южный полюс (часто окрашенный в синий цвет и обозначенный буквой «S»). Противоположные магнитные полюса притягиваются друг к другу. Например, северный полюс одного магнита будет притягиваться к южному полюсу второго магнита.

Земля имеет сильное магнитное поле (SF рис. 7.6) с магнитными полюсами. Магнитное поле Земли возникает в ее ядре, которое в основном состоит из магнитного материала железа. Магнитное поле Земли создается и поддерживается жидким внешним ядром, движущимся вокруг твердого внутреннего ядра, индуцируя электрические токи. Эти электрические токи генерируют магнитные поля, перпендикулярные потоку электрического заряда. Этот процесс описывается теорией динамо и применим ко многим другим небесным телам.

Путники уже давно могут перемещаться с места на место с помощью простых магнитных компасов. Стрелки компаса ориентируются на магнитные полюса Земли. Так называемый «Северный полюс» за Полярным кругом на самом деле является южным полюсом магнитного поля Земли. Его называют Северным полюсом, потому что на него указывает северный полюс стрелки компаса. Точно так же южный полюс стрелки магнитного компаса притягивается к северному полюсу магнитного поля Земли, обнаруженному у побережья Антарктиды.Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими полюсами Земли.

Набор вопросов: 

1. Используйте свои слова для определения следующих терминов:
   
   1. магнитное поле
   2. магнитный столб
       
2. Если бы вы находились в Канаде, красный кончик стрелки вашего магнитного компаса (обозначенный буквой «N») указывал бы на Полярный круг. Как это повлияет на то, как вы ориентируетесь по компасу в этой части мира?
    
3. Если бы вы стояли в Австралии, в каком направлении указывала бы красная буква N стрелки вашего компаса? Объясните свои рассуждения, используя термины «магнитное поле» и «магнитный полюс».
4. Магнитное поле Земли находится не точно на географическом северном полюсе. Как вы думаете, почему люди до сих пор пользуются простым магнитным компасом?
    
5. Исследуйте, как магнитное поле Земли меняется в разных местах на поверхности планеты.

Изучение нашей жидкой Земли, продукт Группы исследований и разработок учебных программ (CRDG) Педагогического колледжа. Гавайский университет, 2011 г.Этот документ может свободно воспроизводиться и распространяться в некоммерческих образовательных целях.

Что такое магнитное поле?

Все знают, какими забавными могут быть магниты. Кому из нас в детстве не нравилось смотреть, сможем ли мы склеить столовое серебро? А как насчет тех маленьких магнитных камней, которым мы могли придать любую форму, потому что они слипались? Что ж, магнетизм — это не просто бесконечный источник удовольствия или полезность для научных экспериментов; это также один из основных физических законов, на которых основана Вселенная.

Притяжение, известное как магнетизм, возникает, когда присутствует магнитное поле, которое представляет собой силовое поле, создаваемое магнитным объектом или частицей. Он также может быть вызван изменяющимся электрическим полем и обнаруживается по силе, которую оно оказывает на другие магнитные материалы. Поэтому область изучения магнитов известна как электромагнетизм.

Определение:

Магнитные поля можно определить по-разному, в зависимости от контекста. Однако в общих чертах это невидимое поле, которое оказывает магнитное воздействие на вещества, чувствительные к магнетизму.Магниты также воздействуют друг на друга силами и крутящими моментами через создаваемые ими магнитные поля.

Визуализация столкновения солнечного ветра с магнитосферой Земли. Подобно дипольному магниту, он имеет силовые линии и северный и южный полюса. Предоставлено: JPL

Они могут генерироваться в непосредственной близости от магнита, электрического тока или изменяющегося электрического поля. Они диполярны по своей природе, что означает, что у них есть как северный, так и южный магнитные полюса. Для измерения магнитных полей используется международная стандартная единица (СИ), а меньшие магнитные поля измеряются в гауссах (1 тесла = 10 000 гаусс).

Математически магнитное поле определяется силой, действующей на движущийся заряд. Измерение этой силы согласуется с законом силы Лоренца, который может быть выражен как F = qvB , где F — магнитная сила, q — заряд, v — скорость, а магнитное поле поле B . Это отношение представляет собой векторное произведение, где F перпендикулярно (->) ко всем другим значениям.

Линии поля:

Магнитные поля могут быть представлены непрерывными силовыми линиями (или магнитными потоками), которые исходят из северных магнитных полюсов и входят в южные полюса.Плотность линий указывает на величину поля: они более сконцентрированы у полюсов (где поле сильное) и разветвляются и ослабевают по мере удаления от полюсов.

Однородное магнитное поле изображается равноотстоящими параллельными прямыми линиями. Эти линии непрерывны, образуя замкнутые петли, идущие с севера на юг и снова зацикливаясь. Направление магнитного поля в любой точке параллельно направлению близлежащих силовых линий, и локальную плотность силовых линий можно сделать пропорциональной его напряженности.

Линии магнитного поля напоминают поток жидкости в том смысле, что они обтекаемые и непрерывные, и появляется больше (или меньше) линий в зависимости от того, насколько близко наблюдается поле. Линии поля полезны как представление магнитных полей, позволяя упростить многие законы магнетизма (и электромагнетизма) и выразить их в математических терминах.

Простой способ наблюдения за магнитным полем состоит в том, чтобы поместить железные опилки вокруг железного магнита. Расположение этих напильников будет тогда соответствовать силовым линиям, образуя полосы, которые соединяются на полюсах.Они также появляются во время полярных сияний, когда видимые полосы света совпадают с локальным направлением магнитного поля Земли.

История обучения:

Изучение магнитных полей началось в 1269 году, когда французский ученый Петрус Перегринус де Марикур нанес на карту магнитное поле сферического магнита с помощью железных игл. Места, где эти линии пересекались, он назвал «полюсами» (по отношению к полюсам Земли), которыми, как он утверждал, обладали все магниты.

В 16 веке английский физик и естествоиспытатель Уильям Гилберт из Колчестера повторил эксперимент Перегрина.В 1600 году он опубликовал свои выводы в договорах ( De Magnete ), в которых заявил, что Земля является магнитом. Его работа была неотъемлемой частью становления магнетизма как науки.

Вид на восточную часть неба во время пика утреннего сияния. Фото: Боб Кинг

В 1750 году английский священник и философ Джон Мичелл заявил, что магнитные полюса притягиваются и отталкиваются друг от друга. Он заметил, что сила, с которой они это делают, обратно пропорциональна квадрату расстояния, иначе известному как закон обратных квадратов.

В 1785 году французский физик Шарль-Огюстен де Кулон экспериментально проверил магнитное поле Земли. За этим последовал французский математик и геометр 19 века Симеон Дени Пуассон, создавший первую модель магнитного поля, которую он представил в 1824 году.

К 19 веку дальнейшие открытия усовершенствовали и поставили под сомнение ранее существовавшие представления. Например, в 1819 году датский физик и химик Ганс Христиан Орстед обнаружил, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле.В 1825 году Андре-Мари Ампер предложил модель магнетизма, в которой эта сила была вызвана постоянно текущими петлями тока, а не диполями магнитного заряда.

В 1831 году английский ученый Майкл Фарадей показал, что изменяющееся магнитное поле порождает огибающее электрическое поле. По сути, он открыл электромагнитную индукцию, которая характеризовалась законом индукции Фарадея (он же Закон Фарадея).

Клетка Фарадея на электростанции в Хаймбахе, Германия. Фото: Wikipedia Commons/Frank Vincentz

Между 1861 и 1865 годами шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл опубликовал свои теории электричества и магнетизма, известные как уравнения Максвелла.Эти уравнения не только указали на взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, но и показали, что свет сам по себе является электромагнитной волной.

Область электродинамики получила дальнейшее развитие в конце 19-го и 20-го веков. Например, Альберт Эйнштейн (предложивший закон специальной теории относительности в 1905 году) показал, что электрические и магнитные поля являются частью одних и тех же явлений, рассматриваемых с разных систем отсчета. Появление квантовой механики также привело к развитию квантовой электродинамики (КЭД).

Примеры:

Классическим примером магнитного поля является поле, создаваемое железным магнитом. Как упоминалось ранее, магнитное поле можно проиллюстрировать, окружив его железными опилками, которые будут притягиваться к его силовым линиям и образовывать петлю вокруг полюсов.

Более крупные примеры магнитных полей включают магнитное поле Земли, которое напоминает поле, создаваемое простым стержневым магнитом. Считается, что это поле является результатом движения ядра Земли, которое разделено между твердым внутренним ядром и расплавленным внешним ядром, которое вращается в противоположном направлении от Земли.Это создает эффект динамо, который, как считается, приводит в действие магнитное поле Земли (также известное как магнитосфера).

Компьютерное моделирование поля Земли в период нормальной полярности между инверсиями.[1] Линии представляют собой линии магнитного поля, синие, когда поле направлено к центру, и желтые, когда от него. Авторы и права: NASA Такое поле называется дипольным, потому что оно имеет два полюса — северный и южный, расположенные на обоих концах магнита — где напряженность поля максимальна. В средней точке между полюсами сила составляет половину ее полярного значения и распространяется на десятки тысяч километров в космос, образуя магнитосферу Земли.

Было показано, что у других небесных тел есть собственные магнитные поля. Сюда входят газовые и ледяные гиганты Солнечной системы – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Магнитное поле Юпитера в 14 раз мощнее, чем у Земли, что делает его самым сильным магнитным полем любого планетарного тела. Спутник Юпитера Ганимед также имеет магнитное поле и является единственным известным спутником в Солнечной системе, имеющим его.

Считается, что

Марс когда-то имел магнитное поле, похожее на земное, что также было результатом динамо-эффекта в его недрах. Однако либо из-за массивного столкновения, либо из-за быстрого охлаждения внутри Марс потерял свое магнитное поле миллиарды лет назад. Считается, что именно из-за этого Марс потерял большую часть своей атмосферы и способность поддерживать жидкую воду на своей поверхности.

Когда дело доходит до сути, электромагнетизм является фундаментальной частью нашей Вселенной, наряду с ядерными силами и гравитацией. Понимание того, как это работает и где возникают магнитные поля, является не только ключом к пониманию того, как возникла Вселенная, но также может помочь нам когда-нибудь найти жизнь за пределами Земли.

Мы написали много статей о магнитном поле для Universe Today. Вот что такое магнитное поле Земли, Готово ли магнитное поле Земли к перевороту?, Как работают магниты?, Картирование магнитных полей Млечного Пути — Фарадеевское небо, Магнитные поля в спиральных галактиках — наконец-то объяснено?, Астрономия без телескопа — Космос Магнитные поля.

Если вам нужна дополнительная информация о магнитном поле Земли, ознакомьтесь с Руководством НАСА по исследованию Солнечной системы на Земле. А вот ссылка на Земную обсерваторию НАСА.

Мы также записали серию Astronomy Cast о планете Земля. Послушайте, Эпизод 51: Земля.

Источники:

Нравится:

Нравится Загрузка…

Доказательства существования сильного раннего магнитного поля вокруг Земли — ScienceDaily

Глубоко внутри Земли вращающееся жидкое железо создает защитное магнитное поле нашей планеты. Это магнитное поле невидимо, но жизненно необходимо для жизни на поверхности Земли: оно защищает планету от вредоносного солнечного ветра и космических лучей Солнца.

Учитывая важность магнитного поля, ученые пытались выяснить, как оно менялось на протяжении всей истории Земли. Эти знания могут дать ключ к пониманию будущей эволюции Земли, а также эволюции других планет Солнечной системы.

Новое исследование Университета Рочестера свидетельствует о том, что магнитное поле, первоначально сформировавшееся вокруг Земли, было даже сильнее, чем считали ученые ранее.Исследование, опубликованное в журнале PNAS , поможет ученым сделать выводы об устойчивости магнитного щита Земли и о том, есть ли в Солнечной системе другие планеты с условиями, необходимыми для жизни.

«Это исследование говорит нам кое-что о формировании пригодной для жизни планеты», — говорит Джон Тардуно, Уильям Р. Кенан-младший, профессор наук о Земле и окружающей среде и декан по исследованиям в области искусств, наук и инженерии в Рочестере. «Один из вопросов, на который мы хотим ответить, заключается в том, почему Земля развивалась так, как она развивалась, и это дает нам еще больше доказательств того, что магнитное экранирование было зафиксировано на планете очень рано».

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ СЕГОДНЯ

Сегодняшний магнитный щит создается во внешнем ядре Земли. Интенсивная жара в плотном внутреннем ядре Земли заставляет внешнее ядро, состоящее из жидкого железа, вращаться и взбиваться, генерируя электрические токи и вызывая явление, называемое геодинамо, которое приводит в действие магнитное поле Земли.На токи в жидком внешнем ядре сильно влияет тепло, вытекающее из твердого внутреннего ядра.

Из-за расположения и экстремальных температур материалов в ядре ученые не могут напрямую измерить магнитное поле. К счастью, минералы, поднимающиеся на поверхность Земли, содержат крошечные магнитные частицы, которые фиксируются в направлении и интенсивности магнитного поля в то время, когда минералы остывают из своего расплавленного состояния.

Используя новые палеомагнитные данные, данные электронной микроскопии, геохимические данные и данные палеоинтенсивности, исследователи датировали и проанализировали кристаллы циркона — старейшие из известных земных материалов — собранные на участках в Австралии.Цирконы размером около двух десятых миллиметра содержат еще более мелкие магнитные частицы, которые фиксируют намагниченность земли во время образования цирконов.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ 4 МИЛЛИАРДА ЛЕТ НАЗАД

Предыдущее исследование Тардуно показало, что магнитному полю Земли не менее 4,2 миллиарда лет, и оно существует почти столько же, сколько и сама планета. С другой стороны, внутреннее ядро ​​Земли появилось относительно недавно: согласно исследованию, опубликованному Тардуно и его коллегами ранее в этом году, оно образовалось всего около 565 миллионов лет назад.

В то время как исследователи изначально полагали, что раннее магнитное поле Земли имело слабую интенсивность, новые данные по цирконам предполагают более сильное поле. Но поскольку внутреннее ядро ​​еще не сформировалось, сильное поле, первоначально возникшее 4 миллиарда лет назад, должно было быть приведено в действие другим механизмом.

«Мы думаем, что этот механизм заключается в химическом осаждении оксида магния внутри Земли», — говорит Тардуно.

Оксид магния, вероятно, растворился из-за сильной жары, связанной с гигантским ударом, образовавшим Луну Земли.По мере того как внутренняя часть Земли охлаждалась, оксид магния мог выпадать в осадок, вызывая конвекцию и геодинамо. Исследователи считают, что внутренняя Земля в конечном итоге истощила источник оксида магния до такой степени, что магнитное поле почти полностью разрушилось 565 миллионов лет назад.

Но формирование внутреннего ядра предоставило новый источник для питания геодинамо и планетарного магнитного щита, которым сегодня обладает Земля.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ НА МАРСЕ

«Это раннее магнитное поле было чрезвычайно важным, потому что оно защищало атмосферу и удаляло воду с ранней Земли, когда солнечные ветры были наиболее интенсивными», — говорит Тардуно. «Механизм генерации поля почти наверняка важен для других тел, таких как другие планеты и экзопланеты».

Ведущая теория, например, состоит в том, что Марс, как и Земля, имел магнитное поле в начале своей истории. Однако на Марсе поле разрушилось и, в отличие от Земли, Марс не породил новое.

«Как только Марс потерял магнитное экранирование, он потерял и воду», — говорит Тардуно. «Но мы до сих пор не знаем, почему магнитное экранирование разрушилось. Раннее магнитное экранирование действительно важно, но мы также заинтересованы в устойчивости магнитного поля.Это исследование дает нам больше данных в попытке выяснить набор процессов, поддерживающих магнитный щит на Земле».

силовых линий магнитного поля | Brilliant Math & Science Wiki

Земля :

Возможно, вы читали о разрушительных солнечных вспышках, вызванных солнечными бурями, или о красивых узорах ионизации, которые формируют Северное сияние (Северное сияние). Оба эти явления связаны с магнитными полями планет и звезд. Земля действует как стержневой магнит, с одним очевидным отличием — размером.\text{th}17 века китайские путешественники заметили, что с их компасом шутят в море. Исследователи выдвинули гипотезу, что аномальный магнетизм может быть вызван вращением Земли и наличием железа в мантии Земли. Эти теории вскоре были опровергнуты и заменены теорией геодинамо, которая утверждает, что многие ионы движутся в мантии под поверхностью нашей Земли, тем самым создавая ток, создающий магнитное поле.

Обратите внимание, что, как и любой стержневой магнит, наша Земля также имеет два полюса, разница в том, что эти полюса не совпадают с нашими географическими северным и южным полюсами, и поэтому известны как магнитные полюса.Из свойств стержневых магнитов мы знаем, что силовые линии магнитного поля, ответственные за поле, берут начало на севере и заканчиваются на южном полюсе и, таким образом, представляют собой замкнутые петли. Хотя Земля иногда рассматривается как имеющая в своем ядре огромный магнит, это совсем не так, но дает хорошую картину для тематического исследования.

Как упоминалось ранее, магнитное поле Земли отклоняет вредные солнечные вспышки, унося с собой ионизированные частицы. Рассмотрим заряженную частицу, летящую от Солнца.Направляясь прямо к Земле, он сталкивается с магнитным полем, перпендикулярным его движению, и отклоняется прочь. Это создает своего рода защитный щит вокруг Земли и может выдерживать типичные солнечные вспышки. Этот эффект магнитного экранирования показан ниже:

Ускорители частиц :

Ускорители частиц используются для разгона элементарных частиц и атомов до огромных скоростей, приближающихся к скорости света.Затем частицы сталкиваются, и продукты этих столкновений тщательно анализируются на наличие признаков гипотетических или совершенно новых частиц. Ускорители также используются для генерации излучения, используемого при лечении рака, например, при протонной терапии.

Ускорители бывают нескольких типов, основными из которых являются циклотрон и синхотрон.

Циклотрон :

Механизм циклотрона сочетает в себе постоянное магнитное поле с переключаемым электрическим полем, чтобы удерживать частицы на спиральных траекториях постоянно увеличивающегося радиуса.2}{r}.qvB=mrv2​.

Отсюда следует, что qB/m=v/rqB/m = v/rqB/m=v/r. Поскольку частота траектории задается как 2πr/v2\pi r/v2πr/v, это предполагает, что частота орбиты равна 1/T=2πm/qB1/T = 2\pi m/qB1/T=2πm/ qB. Заметим, что это не зависит ни от энергии, ни от радиуса. Таким образом, частица любой энергии будет поддерживать частоту 1/T1/T1/T, даже если ее энергия меняется! Мы можем использовать эту невероятную регулярность траектории (даже если она спиральная) для создания простого ускорителя.

Рассмотрим область, в которой мы поддерживаем постоянное магнитное поле напряженностью BBB. Далее рассмотрим разделительную линию (граница между красным и синим на схеме ниже). Всякий раз, когда частицы находятся справа от этой линии, электрическое поле указывает налево, ускоряя их влево через зазор, и всякий раз, когда частицы находятся слева, поле указывает направо, и они ускоряются вправо. Поскольку магнитное поле удерживает частицы на траекториях с постоянной частотой, частицы регулярно ускоряются до более высокой энергии каждый раз, когда они пересекают зазор, и они движутся по путям с увеличивающимся радиусом.

Рассматривая это во временной области, мы видим, что мы можем питать этот ускоритель электрическим полем, которое меняет ориентацию каждые T=qB/2πmT = qB/2\pi mT=qB/2πm секунд. Черная линия соответствует красно-синему интерфейсу выше.

Таким образом, используя в тандеме переключающееся ВВВ-поле (направленное прямо поперек промежутка) и однородное поле ВВВ (вертикально ориентированное), мы можем ускорять заряженные частицы по спиральным траекториям, которые затем можно выпустить из ускорителя и использовать для дальнейшего движения. цели (т.е. столкновения, терапия и др.)

Синхотрон :

Синхротрон — усовершенствованная форма циклотрона; это тип кругового ускорителя, в котором дипольные магниты используются для направления пути частицы, а квадрупольные магниты используются для удержания сфокусированного пучка заряженных частиц.

Большой адронный коллайдер

Высокочастотное RF (радиочастотное) поле используется для передачи энергии частицам, и путь остается постоянным независимо от энергии.Различие между циклотроном и синхротроном связано с производством синхротронного излучения.

Синхротронное излучение возникает, когда электрон с высокой энергией (скорость приближается к скорости света) проходит через дипольный магнит и испытывает боковую силу, вызывающую центростремительное ускорение. На этом этапе электрон испускает интенсивное излучение по касательной к своему пути, известное как синхротронное излучение.

Фотон :

Фотоны, конечно же, являются фундаментальными квантами света; на данной частоте интенсивность светового потока может изменяться только с шагом в один фотон.. Это поле изменяется в пространстве и во времени, а значит, по закону индукции Фарадея оно порождает магнитное поле. Магнитное поле сдвинуто на полпериода и колеблется перпендикулярно электрическому полю. Очевидно, аргумент применим в обратном порядке (распространяющееся магнитное поле порождает перпендикулярно колеблющееся электрическое поле), так что они неразделимы.

Визуализируя этот результат, мы видим, что электромагнитная волна, распространяющаяся в пространстве, состоит из связанных полей ЭЭЭ и ВВВ, колеблющихся поперек общей оси, которая является направлением волны.

Силовые линии представляют собой стрелки, указывающие от оси распространения к амплитуде каждой волны.

.