Den magnetiska interaktionen mellan objekt är en av de grundläggande processerna som styr allt i universum. Dess synliga manifestationer är magnetiska fenomen. Bland dem finns norrsken, magneternas attraktion, magnetiska stormar etc. Hur uppstår de? Vad är de?
Magnetism
Magnetiska fenomen och egenskaper kallas gemensamt för magnetism. Deras existens har varit känd under mycket lång tid. Det antas att kineserna redan för fyra tusen år sedan använde denna kunskap för att skapa en kompass och navigera på havsresor. Att genomföra experiment och på allvar studera det fysiska magnetiska fenomenet började först på 1800-talet. Hans Oersted anses vara en av de första forskarna inom detta område.
Magnetiska fenomen kan förekomma både i rymden och på jorden, och förekommer endast inom magnetfält. Sådana fält uppstår från elektriska laddningar. När laddningarna är stationära bildas ett elektriskt fält runt dem. När de rör sig - ett magnetfält.
Det vill säga fenomenet magnetfält inträffar med tillkomsten avelektrisk ström eller elektriskt växelfält. Detta är ett område av rymden inom vilket en kraft verkar som påverkar magneter och magnetiska ledare. Den har sin egen riktning och minskar när den rör sig bort från sin källa - ledaren.
Magnet
En kropp runt vilken ett magnetfält bildas kallas en magnet. Den minsta av dem är elektronen. Attraktionen av magneter är det mest kända fysiska magnetiska fenomenet: om du fäster två magneter till varandra kommer de antingen att attrahera eller stöta bort. Allt handlar om deras position i förhållande till varandra. Varje magnet har två poler: norr och söder.
Poler med samma namn stöter bort varandra, medan motsatta poler tvärtom attraherar. Om du skär den i två delar kommer inte nord- och sydpolen att separeras. Som ett resultat kommer vi att få två magneter, som var och en också kommer att ha två poler.
Det finns ett antal material som är magnetiska. Dessa inkluderar järn, kobolt, nickel, stål, etc. Bland dem finns vätskor, legeringar, kemiska föreningar. Om magneter hålls nära en magnet blir de en själva.
Ämnen som rent järn får lätt den här egenskapen, men säger också snabbt adjö till den. Andra (som stål) tar längre tid att magnetisera men behåller effekten under lång tid.
Magnetizing
Vi har konstaterat ovan att ett magnetfält uppstår när laddade partiklar rör sig. Men vilken typ av rörelse kan vi prata om till exempel i en järnbit som hänger på ett kylskåp? Alltämnen är uppbyggda av atomer som innehåller rörliga partiklar.
Varje atom har sitt eget magnetfält. Men i vissa material är dessa fält riktade slumpmässigt i olika riktningar. På grund av detta skapas inte ett stort fält runt dem. Sådana ämnen kan inte magnetiseras.
I andra material (järn, kobolt, nickel, stål) kan atomerna radas upp så att de alla pekar på samma sätt. Som ett resultat bildas ett gemensamt magnetfält runt dem och kroppen blir magnetiserad.
Det visar sig att magnetiseringen av en kropp är ordningen av fälten för dess atomer. För att bryta denna ordning räcker det med att slå hårt, till exempel med en hammare. Atomfälten kommer att börja röra sig kaotiskt och förlora sina magnetiska egenskaper. Detsamma kommer att hända om materialet värms upp.
Magnetisk induktion
Magnetiska fenomen är förknippade med rörliga laddningar. Så runt en ledare med en elektrisk ström kommer säkert ett magnetfält att uppstå. Men kan det vara tvärtom? Den engelske fysikern Michael Faraday ställde en gång denna fråga och upptäckte fenomenet magnetisk induktion.
Han drog slutsatsen att ett konstant fält inte kan orsaka en elektrisk ström, men en variabel kan. Strömmen uppstår i en sluten krets av magnetfältet och kallas induktion. I detta fall kommer den elektromotoriska kraften att ändras i proportion till förändringen i hastigheten på fältet som genomsyrar kretsen.
Faradays upptäckt var ett verkligt genombrott och gav avsevärda fördelar för eltillverkarna. Tack vare honom blev det möjligt att ta emot ström från mekanisk energi. Den lag som vetenskapsmannen härledde tillämpades ochanvänds i enheten för elmotorer, olika generatorer, transformatorer, etc.
Jordens magnetfält
Jupiter, Neptunus, Saturnus och Uranus har ett magnetfält. Vår planet är inget undantag. I det vanliga livet märker vi det knappt. Det är inte påtagligt, har ingen smak eller lukt. Men det är med honom som magnetiska fenomen i naturen förknippas. Som norrsken, magnetiska stormar eller magnetoreception hos djur.
Jorden är i grunden en enorm, men inte särskilt stark magnet, som har två poler som inte sammanfaller med de geografiska. Magnetiska linjer lämnar planetens sydpol och går in i norr. Detta betyder att jordens sydpol i själva verket är magnetens nordpol (därav varför sydpolen i väst betecknas med blått - S, och i rött betecknar nordpolen - N).
Det magnetiska fältet sträcker sig hundratals kilometer från planetens yta. Den fungerar som en osynlig kupol som reflekterar kraftfull galaktisk och solstrålning. Vid kollisionen av strålningspartiklar med jordens skal bildas många magnetiska fenomen. Låt oss titta på de mest kända av dem.
Magnetiska stormar
Solen har ett starkt inflytande på vår planet. Det ger oss inte bara värme och ljus, utan provocerar också sådana obehagliga magnetiska fenomen som stormar. Deras utseende är förknippat med en ökning av solaktiviteten och de processer som sker inuti denna stjärna.
Jorden påverkas ständigt av flödet av joniserade partiklar från solen. De flyttar medhastighet på 300-1200 km/s och karakteriseras som solvind. Men från tid till annan inträffar plötsliga utstötningar av ett stort antal av dessa partiklar på en stjärna. De fungerar som stötar på jordens skal och får magnetfältet att svänga.
Sådana stormar varar vanligtvis upp till tre dagar. Vid den här tiden mår vissa invånare på vår planet dåligt. Skalets vibrationer reflekteras i oss med huvudvärk, ökat tryck och svaghet. Under en livstid upplever en person i genomsnitt 2 000 stormar.
Norrsken
Det finns också trevligare magnetiska fenomen i naturen - norrskenet eller norrskenet. Det manifesterar sig i form av ett himmelsglöd med snabbt växlande färger och förekommer huvudsakligen på höga breddgrader (67-70 °). Med stark aktivitet av solen observeras strålningen ännu lägre.
Omkring 64 kilometer ovanför polerna möter laddade solpartiklar magnetfältets avlägsna delar. Här beger sig några av dem till jordens magnetiska poler, där de interagerar med atmosfärens gaser, varför norrskenet dyker upp.
Glödens spektrum beror på luftens sammansättning och dess sällsynthet. Det röda skenet uppstår på en höjd av 150 till 400 kilometer. Blå och gröna nyanser är förknippade med ett högt innehåll av syre och kväve. De förekommer på en höjd av 100 kilometer.
Magnitoreception
Den huvudsakliga vetenskapen som studerar magnetiska fenomen är fysik. Vissa av dem kan dock också vara relaterade till biologi. Till exempel den magnetiska känsligheten i att levaorganismer - förmågan att känna igen jordens magnetfält.
Många djur, särskilt migrerande arter, har denna unika gåva. Förmågan till magnetoreception hittades hos fladdermöss, duvor, sköldpaddor, katter, rådjur, vissa bakterier, etc. Det hjälper djur att navigera i rymden och hitta sitt hem, och flytta bort från det i tiotals kilometer.
Om en person använder en kompass för orientering, då använder djur helt naturliga verktyg. Forskare kan ännu inte avgöra exakt hur och varför magnetoreception fungerar. Men det är känt att duvor kan hitta sitt hem även om de förs hundratals kilometer bort från det, samtidigt som de stänger fågeln i en helt mörk låda. Sköldpaddor hittar sin födelseplats även år senare.
Tack vare sina "superkrafter" förutser djur vulkanutbrott, jordbävningar, stormar och andra katastrofer. De är känsliga för fluktuationer i magnetfältet, vilket ökar förmågan till självbevarande.
