Den magnetiske interaksjonen mellom objekter er en av de grunnleggende prosessene som styrer alt i universet. Dens synlige manifestasjoner er magnetiske fenomener. Blant dem er nordlyset, tiltrekningen av magneter, magnetiske stormer osv. Hvordan oppstår de? Hva er de?
Magnetism
Magnetiske fenomener og egenskaper omtales samlet som magnetisme. Deres eksistens har vært kjent i svært lang tid. Det antas at så tidlig som for fire tusen år siden brukte kineserne denne kunnskapen til å lage et kompass og navigere på sjøturer. Å utføre eksperimenter og seriøst studere det fysiske magnetiske fenomenet begynte først på 1800-tallet. Hans Oersted regnes som en av de første forskerne på dette feltet.
Magnetiske fenomener kan oppstå både i verdensrommet og på jorden, og vises kun innenfor magnetiske felt. Slike felt oppstår fra elektriske ladninger. Når ladningene er stasjonære, dannes det et elektrisk felt rundt dem. Når de beveger seg - et magnetfelt.
Det vil si at fenomenet magnetfelt oppstår med ankomsten avelektrisk strøm eller elektrisk vekselfelt. Dette er et område i rommet der en kraft virker som påvirker magneter og magnetiske ledere. Den har sin egen retning og avtar når den beveger seg bort fra kilden - lederen.
Magnet
Et legeme som det dannes et magnetfelt rundt kalles en magnet. Den minste av dem er elektronet. Tiltrekningen av magneter er det mest kjente fysiske magnetiske fenomenet: Hvis du fester to magneter til hverandre, vil de enten tiltrekke seg eller frastøte. Alt handler om deres posisjon i forhold til hverandre. Hver magnet har to poler: nord og sør.
Poler med samme navn frastøter hverandre, mens motsatte poler tvert imot tiltrekker seg. Hvis du kutter den i to, vil ikke nord- og sørpolen skilles. Som et resultat vil vi få to magneter, som hver også vil ha to poler.
Det finnes en rekke materialer som er magnetiske. Disse inkluderer jern, kobolt, nikkel, stål, etc. Blant dem er det væsker, legeringer, kjemiske forbindelser. Hvis magneter holdes nær en magnet, blir de en selv.
Stoffer som rent jern får enkelt denne eiendommen, men tar også raskt farvel med den. Andre (som stål) bruker lengre tid på å magnetisere, men beholder effekten i lang tid.
magnetisering
Vi har slått fast ovenfor at et magnetfelt oppstår når ladede partikler beveger seg. Men hva slags bevegelse kan vi snakke om, for eksempel i et jernstykke som henger på et kjøleskap? Allestoffer består av atomer, som inneholder bevegelige partikler.
Hvert atom har sitt eget magnetfelt. Men i noen materialer er disse feltene rettet tilfeldig i forskjellige retninger. På grunn av dette opprettes det ikke ett stort felt rundt dem. Slike stoffer er ikke i stand til magnetisering.
I andre materialer (jern, kobolt, nikkel, stål) er atomene i stand til å stille seg opp slik at de alle peker på samme måte. Som et resultat dannes et felles magnetfelt rundt dem og kroppen blir magnetisert.
Det viser seg at magnetiseringen av et legeme er rekkefølgen av feltene til atomene. For å bryte denne rekkefølgen er det nok å slå den hardt, for eksempel med en hammer. Atomfeltene vil begynne å bevege seg kaotisk og miste sine magnetiske egenskaper. Det samme vil skje hvis materialet varmes opp.
Magnetisk induksjon
Magnetiske fenomener er assosiert med bevegelige ladninger. Så rundt en leder med elektrisk strøm vil det helt sikkert oppstå et magnetisk felt. Men kan det være omvendt? Den engelske fysikeren Michael Faraday stilte en gang dette spørsmålet og oppdaget fenomenet magnetisk induksjon.
Han konkluderte med at et konstant felt ikke kan forårsake en elektrisk strøm, men en variabel kan. Strømmen oppstår i en lukket krets av magnetfeltet og kalles induksjon. I dette tilfellet vil den elektromotoriske kraften endres proporsjon alt med endringen i hastigheten til feltet som gjennomsyrer kretsen.
Faradays oppdagelse var et virkelig gjennombrudd og ga betydelige fordeler for elektriske produsenter. Takket være ham ble det mulig å motta strøm fra mekanisk energi. Loven utledet av forskeren ble brukt ogbrukes i enheten for elektriske motorer, ulike generatorer, transformatorer, etc.
Jordens magnetfelt
Jupiter, Neptun, Saturn og Uranus har et magnetfelt. Planeten vår er intet unntak. I det vanlige livet merker vi det knapt. Den er ikke håndgripelig, har ingen smak eller lukt. Men det er med ham magnetiske fenomener i naturen er assosiert. Slik som nordlys, magnetiske stormer eller magnetoreception hos dyr.
I hovedsak er jorden en enorm, men ikke veldig sterk magnet, som har to poler som ikke sammenfaller med de geografiske. Magnetiske linjer forlater planetens sydpol og går inn i nord. Dette betyr at jordens sydpol faktisk er nordpolen til magneten (derav hvorfor i vest er sørpolen angitt med blått - S, og i rødt betegner nordpolen - N).
Magnetfeltet strekker seg hundrevis av kilometer fra planetens overflate. Den fungerer som en usynlig kuppel som reflekterer kraftig galaktisk stråling og solstråling. Under kollisjonen av strålingspartikler med jordskallet dannes det mange magnetiske fenomener. La oss se på de mest kjente av dem.
Magnetiske stormer
Solen har en sterk innflytelse på planeten vår. Det gir oss ikke bare varme og lys, men provoserer også frem slike ubehagelige magnetiske fenomener som stormer. Utseendet deres er assosiert med en økning i solaktiviteten og prosessene som skjer inne i denne stjernen.
Jorden påvirkes konstant av strømmen av ioniserte partikler fra solen. De flytter medhastighet på 300-1200 km/s og karakteriseres som solvind. Men fra tid til annen oppstår plutselige utstøtinger av et stort antall av disse partiklene på en stjerne. De virker som støt på jordskallet og får magnetfeltet til å oscillere.
Slike stormer varer vanligvis i opptil tre dager. På dette tidspunktet føler noen innbyggere på planeten vår seg uvel. Skallets vibrasjoner reflekteres i oss med hodepine, økt trykk og svakhet. I løpet av livet opplever en person i gjennomsnitt 2000 stormer.
nordlys
Det finnes også mer behagelige magnetiske fenomener i naturen - nordlyset eller nordlyset. Det manifesterer seg i form av en himmelglød med raskt skiftende farger, og forekommer hovedsakelig på høye breddegrader (67-70 °). Med sterk aktivitet av solen observeres utstrålingen enda lavere.
Omtrent 64 kilometer over polene møter ladede solpartikler magnetfeltets ytterkant. Her drar noen av dem til jordens magnetiske poler, hvor de samhandler med atmosfærens gasser, og det er grunnen til at nordlyset dukker opp.
Spektrumet til gløden avhenger av luftens sammensetning og dens sjeldenhet. Den røde gløden oppstår i en høyde på 150 til 400 kilometer. Blå og grønne nyanser er assosiert med et høyt innhold av oksygen og nitrogen. De forekommer i en høyde av 100 kilometer.
Magnitoreception
Den viktigste vitenskapen som studerer magnetiske fenomener er fysikk. Noen av dem kan imidlertid også være relatert til biologi. For eksempel den magnetiske følsomheten til å leveorganismer – evnen til å gjenkjenne jordens magnetfelt.
Mange dyr, spesielt trekkende arter, har denne unike gaven. Evnen til magnetoreception ble funnet hos flaggermus, duer, skilpadder, katter, hjort, noen bakterier osv. Det hjelper dyr med å navigere i verdensrommet og finne hjemmet sitt, og beveger seg bort fra det i flere titalls kilometer.
Hvis en person bruker et kompass for orientering, så bruker dyr helt naturlige verktøy. Forskere er ennå ikke i stand til å fastslå nøyaktig hvordan og hvorfor magnetoreception fungerer. Men det er kjent at duer klarer å finne hjemmet sitt selv om de blir ført hundrevis av kilometer unna, mens de lukker fuglen i en helt mørk boks. Skilpadder finner fødestedet sitt selv år senere.
Takket være deres "superkrefter" forventer dyr vulkanutbrudd, jordskjelv, stormer og andre katastrofer. De er følsomme for svingninger i magnetfeltet, noe som øker evnen til selvoppholdelsesdrift.
