Geomágneses tér: jellemzők, szerkezet, jellemzők és a kutatás története

2024 Szerző: Henry Conors | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-02-12 08:28

A geomágneses mezőt (GP) a Föld belsejében, valamint a magnetoszférában és az ionoszférában található források generálják. Megvédi a bolygót és a rajta lévő élővilágot a kozmikus sugárzás káros hatásaitól. Mindenki megfigyelte jelenlétét, aki az iránytűt fogta, és látta, hogyan mutat a nyíl egyik vége délre, a másik pedig északra. A magnetoszférának köszönhetően nagy felfedezések születtek a fizikában, és eddig a jelenlétét a tengeri, víz alatti, repülési és űrnavigációban használják.

Általános jellemzők

Bolygónk egy hatalmas mágnes. Északi pólusa a Föld "felső" részén, a földrajzi pólustól nem messze, déli pólusa pedig a megfelelő földrajzi pólus közelében található. Ezekből a pontokból a tulajdonképpeni magnetoszférát alkotó mágneses erővonalak sok ezer kilométerre nyúlnak az űrbe.

A mágneses és a földrajzi pólusok meglehetősen távol vannak egymástól. Ha tiszta vonalat húz a mágneses pólusok közé, akkor egy mágneses tengelyt kaphat, amelynek dőlésszöge 11,3 ° a forgástengelyhez képest. Ez az érték nem állandó, és mindez azért, mert a mágneses pólusok a bolygó felszínéhez képest mozognak, és évente változtatják a helyüket.

A geomágneses mező természete

A mágneses pajzsot elektromos áramok (mozgó töltések) állítják elő, amelyek a Föld belsejében, nagyon megfelelő mélységben, a külső folyékony magban születnek. Folyékony fém, és mozog. Ezt a folyamatot konvekciónak nevezik. Az atommag mozgó anyaga áramokat és ennek eredményeként mágneses tereket képez.

A mágneses pajzs megbízhatóan védi a Földet a kozmikus sugárzástól. Fő forrása a napszél – a napkoronából kiáramló ionizált részecskék mozgása. A magnetoszféra eltéríti ezt a folyamatos áramlást, és a Föld körül irányítja, így a kemény sugárzás nem gyakorol káros hatást a kék bolygó minden életére.

Ha a Földnek nem lenne geomágneses tere, akkor a napszél megfosztaná a légkörtől. Az egyik hipotézis szerint pontosan ez történt a Marson. A napszél korántsem az egyetlen fenyegetés, hiszen a Nap is nagy mennyiségű anyagot és energiát bocsát ki koronális kilökődés formájában, amihez erős radioaktív részecskék áramlás társul. A Föld mágneses tere azonban még ezekben az esetekben is megvédi azáltal, hogy eltéríti ezeket az áramokatbolygók.

A mágneses pajzs körülbelül 250 000 évente felcseréli a pólusait. Az északi mágneses pólus veszi át az északi helyét, és fordítva. A tudósoknak nincs egyértelmű magyarázata, hogy miért történik ez.

Kutatási előzmények

A civilizáció hajnalán történt az emberek megismerkedése a földi mágnesesség csodálatos tulajdonságaival. Már az ókorban ismerte az emberiség a mágneses vasércet, a magnetitet. Azt azonban, hogy ki és mikor derítette ki, hogy a természetes mágnesek a bolygó földrajzi pólusaihoz képest egyformán orientálódnak a térben, nem ismert. Az egyik változat szerint a kínaiak már 1100-ban ismerték ezt a jelenséget, de a gyakorlatban csak két évszázaddal később kezdték el alkalmazni. Nyugat-Európában a mágneses iránytűt 1187-ben kezdték használni a navigációban.

Struktúra és jellemzők

A Föld mágneses tere felosztható:

• a fő mágneses mező (95%), melynek forrásai a bolygó külső, vezető magjában találhatók;
• rendellenes mágneses mező (4%), amelyet a Föld felső rétegében lévő, jó mágneses szuszceptibilitású kőzetek hoznak létre (az egyik legerősebb a Kurszki mágneses anomália);
• külső mágneses mező (más néven változó, 1%), amely a nap-föld kölcsönhatásokhoz kapcsolódik.

Szokásos geomágneses eltérések

A geomágneses tér időbeli változásait mind belső, mind külső (a bolygó felszínéhez viszonyítva) források hatására mágneses variációknak nevezzük. Őkjellemzők a HP komponensek eltérése a megfigyelési hely átlagértékétől. A mágneses variációk időben folyamatosan átalakulnak, és gyakran az ilyen változások időszakosak.

A rendszeres, naponta ismétlődő változások a mágneses tér változásai, amelyek az SM intenzitásának szoláris és holdnapi változásaihoz kapcsolódnak. A variációk a nap folyamán és a Hold oppozíciójában tetőznek.

Szabálytalan geomágneses eltérések

Ezek a változások a napszélnek a Föld magnetoszférájára gyakorolt hatásának, magán a magnetoszférán belüli változásoknak és az ionizált felső légkörrel való kölcsönhatásnak az eredménye.

• Huszonhét napos eltérések léteznek, mint a mágneses zavarok 27 naponkénti újranövekedésének mintája, ami megfelel a fő égitest földi megfigyelőhöz viszonyított forgási periódusának. Ez a tendencia annak köszönhető, hogy otthoni csillagunkon hosszú életű aktív régiók léteznek, amelyeket több forradalma során is megfigyeltek. Ez a geomágneses zavarok és mágneses viharok 27 napos ismétlődésében nyilvánul meg.
• Tizenegy éves eltérések társulnak a Nap foltképző tevékenységének periodicitásához. Megállapítást nyert, hogy azokban az években, amikor a napkorongon a legnagyobb sötét területek halmozódnak fel, a mágneses aktivitás is eléri a maximumát, azonban a geomágneses aktivitás növekedése átlagosan egy évvel elmarad a naptevékenység növekedésétől.
• A szezonális eltéréseknek két csúcsa és két mélypontja vannapéjegyenlőségek és napforduló idők.
• A világi, a fentiekkel ellentétben - külső eredetű, a bolygó folyékony elektromosan vezető magjában zajló anyagmozgás és hullámfolyamatok eredményeként jön létre, és a fő információforrás az elektromosságról az alsó köpeny és a mag vezetőképessége, az anyag konvekciójához vezető fizikai folyamatokról, valamint a Föld geomágneses mezejének keletkezési mechanizmusáról. Ezek a leglassabb változások – több évtől egy évig terjedő időszakokkal.

A mágneses mező hatása az élővilágra

Annak ellenére, hogy a mágneses pajzs nem látható, a bolygó lakói tökéletesen érzik. Például a vándormadarak építik meg az útvonalukat, arra koncentrálva. A tudósok számos hipotézist állítottak fel ezzel a jelenséggel kapcsolatban. Az egyik azt sugallja, hogy a madarak vizuálisan érzékelik. A vándormadarak szemében speciális fehérjék (kriptokrómok) léteznek, amelyek a geomágneses tér hatására képesek helyzetüket megváltoztatni. A hipotézis szerzői biztosak abban, hogy a kriptokrómok iránytűként működhetnek. Azonban nem csak a madarak, hanem a tengeri teknősök is használják a mágneses képernyőt GPS-navigátorként.

A mágneses képernyő hatása az emberre

A geomágneses tér emberre gyakorolt hatása alapvetően különbözik minden mástól, legyen szó sugárzásról vagy veszélyes áramról, mivel teljes mértékben kihat az emberi testre.

A tudósok úgy vélik, hogy a geomágneses mező ultraalacsony frekvenciatartományban működik, aminek eredményeként megfelel a főélettani ritmusok: légzési, szív- és agyi. Lehet, hogy az ember nem érez semmit, de a szervezet mégis reagál rá az idegrendszer, a szív- és érrendszer és az agyi tevékenység funkcionális változásaival. A pszichiáterek évek óta nyomon követik a kapcsolatot a geomágneses tér intenzitású kitörései és a mentális betegségek súlyosbodása között, amelyek gyakran öngyilkossághoz vezetnek.

A geomágneses tevékenység "indexelése"

A magnetoszférikus-ionoszférikus áramrendszer változásaihoz kapcsolódó mágneses tér-zavarokat geomágneses aktivitásnak (GA) nevezzük. A szint meghatározásához két indexet használunk - A és K. Ez utóbbi a GA értékét mutatja. A mágneses árnyékolás méréseiből számítják ki, amelyeket minden nap, háromórás időközönként, 00:00 UTC-től (Universal Time Coordinated) végeznek. A mágneses zavar legmagasabb értékeit egy bizonyos tudományos intézménynél egy csendes nap geomágneses mezőjének értékeivel hasonlítják össze, miközben a megfigyelt eltérések maximális értékeit veszik figyelembe.

A kapott adatok alapján a K index kiszámításra kerül, mivel ez egy kvázi logaritmikus érték (vagyis a zavarás kb. 2-szeres növekedésével eggyel nő), nem tud átlagolandó, hogy hosszú távú történelmi képet kapjunk a bolygó geomágneses mezőinek állapotáról. Ehhez van egy A index, ami egy napi átlag. Meghatározása meglehetősen egyszerű - a K index minden dimenziója át lesz alakítvaegyenértékű index. A nap folyamán kapott K értékeket átlagoljuk, aminek köszönhetően megkapható az A index, amelynek értéke hétköznapi napokon nem haladja meg a 100-as küszöböt, a legsúlyosabb mágneses viharok idején pedig a 200-at is meghaladhatja..

Mivel a geomágneses tér zavarai a bolygó különböző részein eltérően jelentkeznek, a különböző tudományos forrásokból származó A index értékei jelentősen eltérhetnek. Az ilyen felfutás elkerülése érdekében az obszervatóriumok által kapott A indexeket az átlagra redukáljuk, és megjelenik az A_p globális index. Ugyanez igaz a K_p indexre is, amely egy tört érték a 0-9 tartományban. 0-tól 1-ig tartó értéke azt jelzi, hogy a geomágneses tér normális, ami azt jelenti, hogy a rövidhullámú sávokban való áthaladás optimális feltételei megmaradnak. Természetesen a napsugárzás meglehetősen intenzív áramlásának függvényében. A 2 pontos geomágneses teret mérsékelt mágneses zavarként jellemzik, ami kissé megnehezíti a deciméteres hullámok áthaladását. Az 5-től 7-ig terjedő értékek geomágneses viharok jelenlétét jelzik, amelyek komoly interferenciát okoznak az említett tartományban, erős vihar esetén pedig (8-9 pont) lehetetlenné teszik a rövid hullámok áthaladását.

Geomágneses téraktivitás pontokban

Ar	Kr	Leírás
0	0	Nyugodt
2	1
3
4
7	2	Gyengén felháborodott
15	3
27	4	Felháborodott
48	5	Mágneses vihar
80	6
132	7	Nagy mágneses vihar
208	8
400	9

A mágneses viharok hatása az emberi egészségre

A világ lakosságának 50-70%-át érintik a mágneses viharok. Ugyanakkor néhány embernél a stresszreakció kezdete 1-2 nappal a mágneses zavar előtt figyelhető meg, amikor napkitöréseket észlelnek. Mások számára a csúcson vagy valamivel a túlzott geomágneses aktivitás után.

A módszeresen függő embereknek, valamint a krónikus betegségekben szenvedőknek egy hétig nyomon kell követniük a geomágneses mezővel kapcsolatos információkat, hogy kizárják a fizikai és érzelmi stresszt, valamint minden olyan cselekedetet és eseményt, amely ahhoz vezethet. hangsúlyozni, ha mágneses viharok közelednek.

Mágneses térhiány-szindróma

A helyiségek geomágneses mezőjének gyengülése (hipogeomágneses tér) a különböző épületek tervezési jellemzői, falanyagai, valamint mágnesezett szerkezetek miatt következik be. Ha egy szobában tartózkodik legyengült háziorvossal, megzavarodik a vérkeringés, a szövetek és szervek oxigén- és tápanyagellátása. A mágneses pajzs gyengülése hatással van az idegrendszerre, a szív- és érrendszerre, az endokrin, a légzőrendszerre, a csont- és izomrendszerre is.

Nakagawa japán orvost "hívták"ezt a jelenséget „humán mágneses tér hiányszindrómának” nevezik. Jelentőségét tekintve ez a fogalom jól versenyezhet a vitaminok és ásványi anyagok hiányával.

A szindróma jelenlétére utaló fő tünetek a következők:

• fáradtság;
• teljesítménycsökkenés;
• álmatlanság;
• fejfájás és ízületi fájdalom;
• hipo- és magas vérnyomás;
• meghibásodások az emésztőrendszerben;
• zavarok a szív- és érrendszerben.