Электромагнитное поле земли реферат

Обновлено: 07.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

2. Актуальность моей работы обусловлена необходимостью выявить и изучить явления, происходящие в природе, основанные на электромагнитных явлениях.

Цель работы: изучить строение, характеристики, природу и динамику магнитного поля Земли.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Обзор и а нализ свойств и характеристик магнитного поля.

2. Исследование структуры магнитного поля Земли.

3. Анализ различных методов исследования геомагнитного поля.

4. Систематизация знаний о природе магнитного поля Земли.

5. Анализ возможностей практического применения магнитных явлений.

6. Исследование влияния магнитного поля на живые организмы.

3 . Работа состоит из 2-х глав.

Глава I . Магнитное поле

Определение, свойства, характеристики и создание магнитного поля.

Развитие представлений о магнитном поле от древних веков до наших дней.

Магнитное поле в природе.

Влияние магнитного поля на живые организмы.

Глава II . Магнитное поле Земли

Структура геомагнитного поля.

Измерение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

Аномалии геомагнитного поля.

Динамика изменений магнитного поля Земли.

4. Магнитное поле - особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.

5. В 1845 году английский физик Майкл Фарадей ввёл термин "магнитное поле". Он считал, что магнитные взаимодействия, подобно электрическим, осуществляются посредством единого материального поля. Фарадей считал, что поле это то, что способно излучаться, распространяться в пространстве с конечной скоростью, а так же взаимодействовать с веществом.

С математической точки зрения идея новой формы материи (поля) была описана последователем Фарадея Джеймсом Клерком Максвеллом (1873). Таким образом Фарадей и Максвелл заложили основы электромагнитной картины мира.

Полное описание электромагнитного поля дают четыре уравнения Максвелла:

6. Магнитные поля в природе разнообразны по масштабам и по вызываемым эффектам. Свойства магнитного поля используются как человеком, так и животными. Например, птицы и насекомые при помощи магнитного поля ориентируются при перелётах. Человек с древнейших времён использует свойство магнитной стрелки располагаться вдоль магнитного меридиана для ориентирования на местности. Горные породы , содержащие ферромагнитные минералы, намагничиваются в геомагнитном поле, создавая аномалии , на основе изучения которых проводят поиски и разведку месторождений . По остаточной намагниченности горных пород восстанавливают историю геомагнитного поля.

7 . Магнитное поле Земли по своей структуре неоднородно. Оно слагается из двух частей: постоянного и переменного полей. Постоянное поле вызвано внутренними источниками магнетизма. Источниками переменного поля являются электрические токи в верхних слоях атмосферы – ионосфере и магнитосфере. Так как магнитные и географические полюсы Земли не совпадают, то магнитная стрелка указывает направление север – юг только приблизительно. Плоскость, в которой устанавливается магнитная стрелка, называют плоскостью магнитного меридиана данного места, а прямую, по которой эта плоскость пересекается с горизонтальной плоскостью, называют магнитным меридианом. Угол между направлениями магнитного и географического меридианов называют магнитным склонением. Магнитное склонение изменяется от места к месту на земном шаре. Таким образом, три величины: склонение, наклонение и числовое значение горизонтальной составляющей магнитной индукции полностью характеризуют магнитное поле Земли в данном месте.

8. Благодаря исследованиям, проведенным с помощью спутников и космических станций, установлено, что магнитное поле Земли, простирается на расстояния до 70-80 тыс. км в направлении на Солнце и на многие миллионы км в противоположном направлении. Часть пространства, в которой действует магнитное поле Земли, называется магнитосферой, а ее внешняя граница – магнитопаузой. В пределах магнитосферы возникают сложные токовые системы, создающие внешнее магнитное поле. Эта часть поля наиболее динамична, его изменения имеют период от долей секунд до 11 лет и связаны с изменением солнечной активности. Магнитное поле Земли контактирует с межпланетным магнитным полем и с так называемым полем солнечного ветра на расстояниях порядка 10–14 земных радиусов. Солнечный ветер представляет собой поток плазмы, излучаемый солнечной короной (корональный газ, состоящий из водорода и гелия) в межпланетное пространство. Частицы, образующие солнечный ветер (электроны и протоны) двигаются с огромной скоростью (более 400 км/с), число летящих частиц плазмы составляет несколько десятков в каждом 1, температура достигает 1,5–2 млн. градусов. На границе магнитного поля Земли и межпланетного магнитного поля напряженность общего поля составляет порядка 0,5· А/м.

Влияние солнечного ветра на геомагнитное поле приводит к тому, что магнитосфера имеет сложную каплевидную форму. Плазма солнечного ветра и потоков солнечных частиц как бы обтекают земную магнитосферу, придавая ей своеобразную форму хвоста. Хвост магнитосферы, представляющий собой выходящие из полярных областей под действием солнечного ветра силовые линии магнитного поля Земли вытянут на сотни земных радиусов в сторону от Солнца.

9. Магнитная аномалия – это отклонение величин элементов земного магнетизма от нормальных значений, которые наблюдались бы в данном месте в случае однородного намагничивания Земли. На земном шаре есть много районов, где геомагнитное поле претерпевает резкие изменения на протяжении нескольких километров и даже метров. В таких районах по сравнению с окружающими территориями магнитное склонение и наклонение могут отличаться на десятки градусов. Если в каком-либо месте обнаруживаются резкие изменения магнитного склонения и наклонения, то это указывает, что под земной поверхностью скрыты горные породы, содержащие ферромагнитные минералы. Интенсивность аномалий может колебаться в широких пределах в зависимости от величины намагниченности пород, занимаемого ими объема и глубины залегания.

10 . Природа магнитного поля Земли остаётся неизвестной, несмотря на многолетние и многочисленные усилия исследователей многих стран. На данном этапе изучения земного магнетизма существуют следующие гипотезы о происхождении магнитного поля Земли: ферромагнитная, электрическая и гипотеза гидромагнитного динамо.

11. Изменения магнитного поля Земли замечали еще в древности. В настоящее время для изучения динамики используют различные современные методы и технологии, позволяющие выявить основные особенности в структуре геомагнитного поля. По данным спутника CHAMP российской академии наук института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова были сделаны следующие выводы: северный и южный магнитные полюсы постоянно перемещаются, изменяя свое местоположение. Начиная примерно с 1970 г. скорость смещения северного магнитного полюса увеличилась, и на данный момент скорость его смещения составляет более 40 км в год.

Ускоренное движение северного магнитного полюса прекратилось в районе 2003 года, достигнув значения примерно 62,5 км/год. Затем движение полюса начало замедляться и в 2009 году уменьшилось до значения примерно 45 км/год. При этом следует отметить, что полюс стал немного разворачиваться в сторону Канады, двигаясь по-прежнему в северо-западном направлении. Так скорость движения полюса в исследуемом временном интервале (2001-2009) по широте уменьшилась с 58 до 35 км/год, в то время как скорость движения по долготе увеличилась с 23 до 32 км/год.

12. На этом слайде представлена аналогичная динамика южного магнитного поля с 2001 по 2009 годы.

13. Таким образом, Исследование магнитного поля Земли представляет собой актуальную задачу и огромный научный интерес.

Существует несколько гипотез о происхождении и динамике изменения магнитного поля Земли.

Единой теории магнитного поля Земли не создано.

Ясное понимание природы земного магнетизма решило бы многие вопросы, например, такие как: внутреннее устройство Земли, природа источника ее теплового потока, причины движения материков и плит, причины возникновения и исчезновения магнитного поля на Луне и спутниках Юпитера и т.д.

Содержание работы

Содержание
Введение 3
1 Механизм возникновения магнитного поля Земли 4
2 Составляющие магнитного поля 6
2.1 Внутреннее магнитное поле 6
2.1.1 Энергия геодинамо 7
2.1.2 Переполяризация 8
2.2 Внешнее магнитное поле 9
3 Магнитные бури 11
Заключение 13
Библиографический список 14

Содержимое работы - 1 файл

82-01_topt.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

Магнитное поле Земли

студент гр. 82-01

Большинство планет Солнечной системы в той или иной степени обладают магнитными полями. По убыванию дипольного магнитного момента на первом месте Юпитер и Сатурн, а за ними следуют Земля, Меркурий и Марс.

К настоящему времени наука о земном магнетизме разделилась на две части. Одна изучает возникновение, основные черты и изменение магнитного поля, генерируемого процессами, происходящими внутри тела Земли, другая — относительно быстрые, но небольшие вариации поля, вызванные внешними причинами — процессами, происходящими в верхней атмосфере Земли и ее магнитосфере.

Специальный раздел геофизики, изучающий происхождение и природу магнитного поля Земли называется геомагнетизмом.

Геомагнетизм рассматривает проблемы возникновения и эволюции основной, постоянной составляющей геомагнитного поля, природа переменной, составляющей примерно 1% от основного поля, а так же структура магнитосферы – самых верхних намагниченных плазменных слоев земной атмосферы, взаимодействующих с солнечным ветром и защищающих Землю от космического проникающего излучения.

Актуальность данной темы заключается в изменении закономерностей вариаций геомагнитного поля, поскольку они обусловлены внешними воздействиями, связанными в первую очередь с солнечной активностью.

Английский ученый Уильям Гильберт, придворный врач королевы Елизаветы, в 1600 г. впервые показал, что Земля является магнитом, ось которого не совпадает с осью вращения Земли. Следовательно, вокруг Земли, как и около любого магнита, существует магнитное поле. В 1635 г. Геллибранд обнаружил, что поле земного магнита медленно меняется, а Эдмунд Галлей провел первую в мире магнитную съемку океанов и создал первые мировые магнитные карты (1702 г.). В 1835 г. Гаусс провел сферический гармонический анализ магнитного поля Земли. Он создал первую в мире магнитную обсерваторию в Гёттингене.

В сегодняшнее время нет единой точки зрения на механизм возникновения магнитного поля планет, хотя почти общепризнанной является гипотеза магнитного гидродинамо, основанная на признании существования токопроводящего жидкого внешнего ядра. Тепловая конвекция, то есть перемешивание вещества во внешнем ядре, способствует образованию кольцевых электрических токов. Скорость перемещения вещества в верхней части жидкого ядра будет несколько меньше, а нижних слоев – больше относительно мантии в первом случае и твердого ядра – во втором. Подобные медленные течения вызывают формирование кольцеобразных (тороидальных) замкнутых по форме электрических полей, не выходящих за пределы ядра. Благодаря взаимодействию тороидальных электрических полей с конвективными течениями во внешнем ядре возникает суммарное магнитное поле дипольного характера, ось которого примерно совпадает с осью вращения Земли. Для “запуска” подобного процесса необходимо начальное, хотя бы очень слабое, магнитное поле, которое может генерироваться гиромагнитным эффектом, когда вращающееся тело намагничивается в направлении оси его вращения.

Рисунок 1 – Влияние солнечного ветра на магнитное поле Земли

Не последнюю роль играет и солнечный ветер – поток заряжённых частиц, в основном протонов и электронов, идущих от Солнца. Для Земли солнечный ветер представляет собой поток заряженных частиц постоянного направления, а это не что иное, как электрический ток.

Согласно определению направления тока он направлен в сторону, противоположную движению отрицательно заряженных частиц (электронов), т.е. от Земли к Солнцу. Частицы образующие солнечный ветер, обладающие массой и зарядом, увлекаются верхними слоями атмосферы в сторону вращения Земли. В 1958 году был открыт радиационный пояс Земли. Это огромная зона в космосе, охватывающая Землю в области экватора. В радиационном поясе основными носителями зарядов являются электроны. Их плотность на 2 – 3 порядка превышает плотность других носителей зарядов. И таким образом существует электрический ток вызванный направленным круговым движением частиц солнечного ветра, увлекаемых круговым движением Земли, порождающий электромагнитное “вихревое” поле.

Следует отметить, что магнитный поток, вызванный током солнечного ветра, пронизывает и вращающийся вместе с Землей поток раскаленной лавы внутри нее. В результате этого взаимодействия в ней наводится электродвижущая сила, под действием которой течет ток, который так же создает магнитное поле. Вследствие этого магнитное поле Земли является результирующим полем от взаимодействия тока ионосферы и тока лавы.

Реально существующая картина магнитного поля Земли зависит не только от конфигурации токового слоя, но и от магнитных свойств земной коры, а так же от относительного расположения магнитных аномалий. Здесь можно провести аналогию с контуром с током при наличии ферромагнитного сердечника и без него. Известно, что ферромагнитный сердечник не только меняет конфигурацию магнитного поля, но и значительно усиливает его.

Достоверно установлено что магнитное поле Земли реагирует на солнечную активность, однако если связывать возникновение магнитного поля планет только с токовыми слоями в жидком ядре, взаимодействующими с солнечным ветром, то можно сделать заключение, что планеты солнечной системы, имеющие одинаковое направление вращения, должны иметь одинаковое направление магнитных полей. Однако, например, Юпитер опровергает это утверждение.

При взаимодействии солнечного ветра с возбужденным магнитным полем Земли, на Землю действует вращающий момент, направленный в сторону вращения Земли. Таким образом, Земля относительно солнечного ветра проявляет себя аналогично двигателю постоянного тока с самовозбуждением. Источником энергии (генератором) в данном случае является Солнце. Поскольку и магнитное поле, и вращающий момент, действующий на землю, зависят от тока Солнца, а последний от степени солнечной активности, то при увеличении солнечной активности должен увеличиваться вращающий момент, действующий на Землю и увеличиваться скорость ее вращения.

Магнитное поле Земли (геомагнитное поле) можно разделить на следующие три основные части – основное (внутреннее) магнитное поле Земли, включая мировые аномалии, магнитные поля локальных областей внешних оболочек, переменное (внешнее) магнитное поле Земли.

2.1 Внутреннее магнитное поле

Внутреннее (основное) магнитное поле испытывает медленные изменения во времени (вековые вариации) с периодами от 10 до 10 000 лет, сосредоточенными в интервалах 10–20, 60–100, 600–1200 и 8000 лет. Последний связан с изменением дипольного магнитного момента в 1,5–2 раза.

Магнитные силовые линии магнитного поля Земли проще за ее пределами, чем внутри ядра. На поверхности Земли большая часть линий магнитного поля выходит изнутри у Южного полюса и входит внутрь около Северного.

Источник колебаний магнитного поля спрятан в центре Земли. Наша планета, подобно другим телам Солнечной системы, создает свое магнитное поле с помощью внутреннего генератора, принцип работы которого такой же, как и обычного электрического, преобразующего кинетическую энергию своих движущихся частиц в электромагнитное поле. В электрогенераторе движение происходит в витках катушки, а внутри планеты или звезды – в проводящей жидкой субстанции. Огромная масса расплавленного железа объемом в 5 раз больше Луны циркулирует в сердцевине Земли, образуя так называемое геодинамо.

За последние десять лет ученые разработали новые подходы к исследованию работы геодинамо и его магнитных свойств. Спутники передают четкие моментальные фотоснимки геомагнитного поля на поверхности Земли, а современные методы компьютерного моделирования и созданные в лабораториях физические модели помогают интерпретировать данные орбитальных наблюдений. Проведенные эксперименты натолкнули ученых на новое объяснение того, как происходила переполяризация в прошлом и как она может начаться в будущем.

Рисунок 2 – Внутренне строение Земли

Во внутреннем строении Земли выделяется расплавленное внешнее ядро, где сложная турбулентная конвекция генерирует геомагнитное поле.

2.1.1 Энергия геодинамо

К 40-м гг. прошлого столетия физики признавали три необходимых условия образования магнитного поля планеты, и последующие научные построения исходили из данных положений. Первое условие – большой объем электропроводящей жидкой массы, насыщенной железом, образующей внешнее ядро Земли. Под ним расположено внутреннее ядро Земли, состоящее почти из чистого железа, а над ним – 2900 км твердых пород плотной мантии и тонкой земной коры, образующей континенты и ложе океана. Давление на ядро, создаваемое земной корой и мантией, в 2 млн. раз выше, чем на поверхности Земли. Температура ядра также крайне высока – около 5000 о по Цельсию, как и температура поверхности Солнца.

Вышеописанные параметры экстремальной среды предопределяют второе требование к работе геодинамо: необходимость источника энергии для приведения в движение жидкой массы. Внутренняя энергия отчасти термального, отчасти химического происхождения создает внутри ядра условия выталкивания. Ядро больше разогревается внизу, чем наверху. (Высокие температуры “замурованы” внутри него со времен образования Земли.) Это означает, что более разогретая, менее плотная металлическая составляющая ядра стремится вверх. Когда жидкая масса достигает верхних слоев, она теряет часть своего тепла, отдавая его вышележащей мантии. Затем жидкое железо остывает, становясь плотнее, чем окружающая масса, и опускается. Процесс перемещения тепла путем поднятия и опускания жидкой массы получил название тепловой конвекции.

Третье необходимое условие поддержания магнитного поля – вращение Земли. Возникающая при этом сила Кориолиса отклоняет движение поднимающейся жидкой массы внутри Земли так же, как она поворачивает океанические течения и тропические циклоны, вихри перемещения которых видны на космических снимках. В центре Земли сила Кориолиса закручивает поднимающуюся жидкую массу в штопор или спираль, подобно оторвавшейся пружине.

Земля обладает насыщенной железом жидкой массой, сосредоточенной в ее центре, энергией, достаточной для поддержания конвекции, и силой Кориолиса, закручивающей конвекционные потоки. Данный фактор крайне важен для поддержания работы геодинамо на протяжении миллионов лет. Но нужны новые знания, чтобы ответить на вопрос о том, как образуется магнитное поле и почему время от времени полюса меняются местами.

2.1.2 Переполяризация

Ученые давно задавались вопросом, почему магнитные полюса Земли время от времени меняются местами. Последние исследования вихревых перемещений расплавленных масс внутри Земли позволяют понять, как происходит переполяризация.

Магнитное поле, значительно интенсивнее и сложнее поля ядра, внутри которого и образуются магнитные колебания, было обнаружено на границе мантии и ядра. Возникающие в сердцевине электротоки препятствуют непосредственным измерениям его магнитного поля.

Важно, что большая часть геомагнитного поля образуется только в четырех обширных областях на границе ядра и мантии. Хотя геодинамо продуцирует очень сильное магнитное поле, только 1% его энергии распространяется за пределами ядра. Общая конфигурация магнитного поля, измеренного на поверхности, носит название диполя, который большую часть времени ориентирован по земной оси вращения. Как и в поле линейного магнита, основной геомагнитный поток направлен от центра Земли в Южном полушарии и к центру – в Северном. (Стрелка компаса указывает на северный географический полюс, поскольку рядом находится южный магнитный полюс диполя.) Космические наблюдения показали, что магнитный поток имеет неравномерное глобальное распределение, наибольшая напряженность прослеживается на Антарктическом побережье, под Северной Америкой и Сибирью.

В отдельных случаях таинственная неустойчивость может объясняться некоторым хаотическим изменением структуры магнитного потока, которое лишь случайно приводит к переполяризации. Однако частота смены полярности, проявляющаяся все более устойчиво за последние 120 млн. лет, говорит о возможности внешнего регулирования. Одной из причин его может быть перепад температуры в нижнем слое мантии, и вследствие этого – изменение в характере излияний ядра.

Все существующие на Земле электромагнитные поля можно объединить в две группы: естественные, присущие Земле и, вызванные промышленной деятельностью человека.
Естественное электромагнитное поле Земли — это существующий всегда, в любой точке земной поверхности фон радиоволн. В разных частотных диапазонах его происхождение вызвано различными причинами.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Электромагнитное Поле Земли.docx

Электромагнитное Поле Земли

Все существующие на Земле электромагнитные поля можно объединить в две группы: естественные, присущие Земле и, вызванные промышленной деятельностью человека.

Естественное электромагнитное поле Земли — это существующий всегда, в любой точке земной поверхности фон радиоволн. В разных частотных диапазонах его происхождение вызвано различными причинами.

Оно защищает если его не будет то

Электромагнитное поле Земли является щитом, который защищает жизнь на Земле от потока солнечных и космических частиц. Такие частицы являются сильным ионизирующим фактором, который влияет на живую ткань, и, в частности, на генетический аппарат организмов.
Разрушение электромагнитного поля Земли вызовет сильнейшие стихийные бедствия: ураганы, смерчи, тайфуны, наводнения и так далее и в итоге наша планета станет такой же безжизненной, как и Марс. Ученые не верят, что поле может пропасть навсегда.

Однако в течение следующих 2000 лет временные отключения, по их мнению, неизбежны. Измерения показывают, что электромагнитное поле Земли слабеет. Иными словами, мы неумолимо приближаемся к инверсии, когда северный и южный магнитные полюсы поменяются местами (это происходит приблизительно каждые 680.000 лет). Физические северный и южный полюса Земли не совпадают с северным и южным электромагнитными полюсами. Вращение Земли, хотя и оказывает небольшое влияние на электромагнитные полярности планеты, но полностью отличается от движения самих полярностей.

В процессе смены полюсов возникает период, когда значение поля падает до нуля, после чего оно включается снова. Никто не знает, сколько может продлиться обесточенность. В этот период, предположительно, выживают, трансформируясь, лишь наиболее гибкие и наименее чувствительные к наличию электромагнитного поля и потокам внеземных излучений организмы.

Хотя в истории Земли смена полюсов происходила уже несколько раз.

Сила электромагнитного поля Земли имеет большое значение для здоровья человека.

Электромагнитное поле Земли может влиять на метаболизм клеток. А метаболизм - это основное условие для поддержания жизни.

Жизненно важное значение естественного электромагнитного поля Земли стало понятным во время путешествий человека во Вселенную. Когда первые путешественники вернулись на Землю, они жаловались на бессонницу, утомляемость, снижение внимания и депрессию. Позднее выяснилось, что основной проблемой являлась потеря энергии, а эти проблемы возникали за счет недостаточности воздействия электромагнитного поля Земли.

Влияние на чела/ магнитные бури

В процессе магнитных бурь в электромагнитном поле Земли наблюдаются значительные изменения. Имеется однозначная связь обострений ряда заболеваний с периодами магнитных бурь на Земле. Можно предположить, что связь между биоритмами организмов и инфранизких частот электромагнитного поля Земли проявляется в синхронизирующем воздействии на резонансных частотах.

На протяжении миллиардов лет естественное электромагнитное поле Земли, являясь первичным экологическим фактором, постоянно воздействует на все живое. В ходе эволюционного развития структурно-функциональная организация живых существ менялась под воздействием колебаний естественного электромагнитного фона, наблюдаемых, например, в периоды солнечной активности, когда мощный корпускулярный поток вызывает резкие кратковременные изменения магнитного поля Земли.

Сила эмп земли неравномерна

Во время экспедиций по Южной Америке, Кубе и Мексике ученый- естествоиспытатель Александр фон Гумбольд обнаружил, что сила электромагнитного поля Земли меняется в зависимости от градуса географической широты.Электромагнитное поле с силой, составляющей 0,3 Гаусса на экваторе, значительно слабее, чем на Северном или Южном полюсах, где его сила составляет 0,7 Гауссов. В Европе его средняя сила составляет 0,5 Гауссов.
Естественное электромагнитное поле Земли зависит также и от времени суток. В той части Земли, где ночь, оно слабее на 0,1 Гаусса из-за нехватки солнечного света.
В определенных областях и местах на Земле имеет место необъяснимый до настоящего времени феномен: естественное электромагнитное поле бывает иногда и вдвое сильнее обычного. Сотни тысяч людей посещают такие места, известные как источники сил, положительно воздействующих на организм.

Где и как возникает электромагнитное поле
Ядро Земли - это железный шар диаметром 6960 километров и с температурой, превышающей 5000°С. Его оболочка имеет толщину 2260 километров и пребывает в жидком состоянии. А внутренняя часть - в сжатом и твердом. В результате конвекции оболочка ядра перемешивается. Более холодная и плотная жидкость под действием силы тяжести тонет, а горячая и менее плотная поднимается вверх, занимая ее место. Но каким образом циркулирующий жидкий металл порождает электромагнитное поле? Магнетизм, электричество и движение, если присутствуют любые две из этих составляющих, то третья возникает сама собой.

По мнению ученых, подобные процессы идут в ядре нашей планеты: магнетизм затравочного поля, которое может возникать, например, под влиянием поля соседней звезды, в сочетании с перемешиванием металла генерирует электрические токи. В свою очередь, электричество начинает питать магнитное поле. При благоприятных условиях затравочное поле внутри магнитного динамо будет растягиваться, изгибаться и нарастать вместе с движением металла. В конце концов, оно станет настолько сильным, что сможет влиять на движение жидкости и эффективно управлять своим собственным ростом. Достигнув такого состояния, магнитное динамо начинает генерировать устойчивое, самоподдерживающееся поле.

Однако все это - не более чем гипотеза, т.к. Физики не могут объяснить, каким образом поле достигает устойчивого состояния. В основном из-за того, что потоки жидкости внутри Земли турбулентны, т.е. изобилуют волнами и вихрями. Не хватает компьютерной памяти и вычислительной мощности, чтобы моделировать даже незначительные завихрения.

Земля защищена от воздействия корпускулярной радиации своим электромагнитным полем. Если у планеты нет электромагнитного поля, то существование атмосферы и жизни там невозможно. Магнитное поле защищает биосферу Земли от потоков заряженных частиц, т.е. корпускулярной радиации. Если бы радиация достигла поверхности Земли, то она разложила бы все атомы и молекулы атмосферы на ионы и электроны, т.е. уничтожила бы ее. Магнитное поле Земли довольно стабильно и неизменно, что обеспечивает существование биосферы.[ . ]

ПОЛЕ ЗЕМЛИ РАДИОВОЛНОВОЕ — высокочастотное электромагнитное поле, создаваемое радиостанциями и радиоизлучением планет и звезд. Это поле взаимодействует с электромагнитными полями, создаваемыми живыми существами. Роль такого взаимодействия пока недостаточно ясна.[ . ]

Электромагнитный фон в окружающей нас природной среде, в основном, определяется под воздействием солнечного ветра, который представляет собой поток электромагнитной энергии и поток заряженных частиц, взаимодействующих с магнитным полем Земли.[ . ]

Электромагнитные воздействия. Вся биота экосферы существует под воздействием магнитного поля Земли. За миллионы лет эволюции биологические системы приспособились к географическим особенностям, уровню и колебаниям магнитного поля и природных электромагнитных воздействий.[ . ]

Электромагнитное поле Земли естественного происхождения проявляется в виде разнопериодных вариаций, частотный спектр которых составляет полосу от 10“4 до 102 Гц. Интенсивность вариаций зависит от солнечной активности, географического положения и геологического строения места наблюдения. Особенности геологического строения в большей степени отражаются на характере распределения электрической компоненты, какболее чувствительной к гетерогенности строения литосферы, но проявляются также и в поведении магнитной составляющей. Максимумы интенсивности вариаций естественного электромагнитного поля приходятся на годы солнечной активности.[ . ]

Электромагнитные воздействия. Вся биота экосферы существует под воздействием магнитного поля Земли. За миллионы лет эволюции организмы приспособились к географическим особенностям, уровню и колебаниям магнитного поля и природных электромагнитных воздействий. Известно, что на человека непрерывно действуют естественное электрическое поле напряженностью 120—150 В/м и магнитное поле Земли напряженностью 24—40 А/м. Размах этих значений связан с электромагнитными явлениями в атмосфере и ионосфере Земли и зависит от солнечной ативности. Предполагают, что на изменения геомагнитной активности в первую очередь реагируют центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. Есть данные, что во время магнитных бурь увеличивается смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, возрастает число дорожно-транспортных происшествий и других аварий.[ . ]

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ (ВОЛНОВОЕ) ИЗЛУЧЕНИЕ сбЛНЦА — включает весь диапазон диин волн — от низкочастотных радиоволн до гам-ма-нзлучения. Коротковолновое (ультрафиолетовое и рентгеновское) излучение, с даннами волн от нескольких ангстрем (А) до 1000 А, почти полностью поглощается в верхних слоях земной атмосферы, приводит к их ионизации, т.е. к появлению ионосферы. Основные параметры ионосферы — концентрация электронов, распределение концентрации с высотой — существенно зависят от солнечной активности. Ионосфера яаляетсл естественным экраном, препятствующим проникновению к Земле радиоволн космического происхождения ка частотах от нескольких герц до нескольких мегагерц. При изменении уровня солнечной активности иктенскБкость излучения в вышеназванном диапазоне сильно меняется (близ 10 А — 1000 раз). Текущие в ионосфере электрические токи, изменяющиеся при вариациях коротковолнового излучения Солнца, оказывают алияние на фоновые электромагнитные поля на поверхности Земли в области сверхнизких частот.[ . ]

ПОЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ — слабое физическое поле, возникающее на Земле в целом и регионально на ее поверхности, а также создаваемое живыми организмами (их клетками, тканями и т. д.). Взаимодействие электромагнитных полей интенсивно изучается. Роль их в жизни природы велика, но недостаточно изучена.[ . ]

Электромагнитные поля окружают нас постоянно. Однако человек различает только видимый свет, который занимает лишь узкую полоску спектра ЭМВ — электромагнитных волн (рис. 10.1). Глаз человека не различает ЭМП, длина волны которых больше или меньше длины световой волны, поэтому мы не видим излучений промышленного оборудования, радаров, радиоантенн, линий электропередач и др. Все эти устройства, как и многие другие, использующие электрическую энергию, излучают так называемые антропогенные ЭМП, которые вместе с естественными полями Земли и Космоса создают сложную и изменчивую электромагнитную обстановку.[ . ]

Электромагнитное поле Земли — электромагнитная оболочка выявляется в виде физического вакуума. Она перекрывается электромагнитным полем Солнца и простирается примерно от 300 до 1000 км выше уровня геоида [1]. Самым характерным признаком его является, что здесь в этой пустоте сказывается тяготение нашей планеты. Это для нас становится фактом из того, что такую высоту над уровнем геоида имеют самые высокие лучи полярных сияний, теснейшим образом связанных с мельчайшими материальными частицами, электрически заряженными, подчиненными тяготению нашей планеты (§ 7). [. ] 61.[ . ]

Земля представляет собой как бы огромный магнит, воображаемая ось которого лежит близко к оси вращения планеты. Магнитосфера — это зона проявления магнитных свойств космического тела. Геомагнитное поле относится к естественным электромагнитным полям и, как и гравитационное поле, является всепроникающим и всеохватывающим физическим фактором, миллиарды лет влиявшем на эволюцию организмов биосферы и на процессы, происходящие на Земле и в окружающем ее пространстве в наши дни.[ . ]

Электромагнитное поле Земли служит для биосферы своеобразным щитом и является важным экологическим фактором. Опыты над животными показали, что заметное уменьшение геомагнитного поля так же, как и экранировка от электрических полей, вызывают изменения процессов жизнедеятельности. Если естественное поле Земли необходимо для живого мира, то сильные электромагнитные излучения от искусственных источников способны оказать губительное воздействие на человека, растения, животных и привести к значительным функциональным нарушениям. Всемирная организация здравоохранения включила электромагнитное загрязнение среды обитания в число наиболее важных экологических проблем.[ . ]

Вещество электромагнитного поля, мельчайшие материальные частицы, вероятно, сложным путем следуют суточному вращению планеты с большим, вероятно, запозданием. Сложность процессов, которые здесь идут, еще увеличивается тем, что здесь должно проявляться ферромагнитное поле нашей планеты, независимое от поля ее тяготения. Этот вопрос может быть решен изучением металлических метеоритов и металлической космической пыли. Вопрос этот будет, может быть, решен точным наблюдением. Если будут проявляться влияния ферромагнитного поля Земли на железо-никелевые метеориты и такую же космическую пыль, то в распределении их при падении на поверхность Земли должны проявляться магнитные полюса Земли и на этих местах должно быть увеличенное количество этих ферромагнитных космических тел.[ . ]

К естественным электромагнитным полям (ЭМП) относится магнитное поле (ГМП) Земли. Существует множество гипотез происхождения ГМП, в том числе гипотеза о существовании фундаментального закона природы, согласно которому всякое вращающееся тело обладает магнитным моментом. Современные данные о вековых вариациях и многократных изменениях полярности геомагнитного поля удовлетворительно объясняются гипотезой о гидромагнитном динамо. Согласно этой гипотезе в электропроводящем жидком ядре Земли могут происходить достаточно сложные и интенсивные движения, приводящие к самовозбуждению магнитного поля, аналогично генерации тока и магнитного поля в динамомашине с самовозбуждением.[ . ]

Помимо главного поля вклад в полное поле, наблюдающееся на поверхности Земли, дают еще аномальное поле и внешнее электромагнитное поле. Однако сферический анализ не отражает этих полей, так как они очень малы по сравнению с главным. Таким образом, уравнения (4.21) до настоящего времени могут быть использованы только для анализа главного геомагнитного поля и его вековых вариаций.[ . ]

Для нас важно, что электромагнитное поле Земли — ионосфера (см. § 96) охвачено, по-видимому, теми же молекулами и атомами и, помимо прочего, электромагнитным полем Солнца. По-видимому, галактическое пространство Млечного пути и пространство Солнечной системы захвачены рассеянным газом. Пустоты нет. По работам Института Карнеги в Вашингтоне половина Млечного пути захвачена такой газовой пылью.[ . ]

Жизнь тесно связана с электромагнитными явлениями и без них невозможна. Считается, что без магнитного поля жизнь на Земле вообще не развивалась бы, так же как без солнечной энергии, воды или некоторых химических элементов. Возникающие время от времени геомагнитные возмущения влияют на физико-химические процессы и через них — на направленность биохимических реакций. Во многих случаях магнитное поле определяет и поведение живых существ. Установлено, что дикие животные избегают линий электропередач высокого напряжения, а олени и серны отказываются есть корм из кормушек, расположенных под ними даже в самые суровые периоды бескормицы. Для человека неблагоприятно резкое изменение характера воздействия магнитного поля, в частности, связанное с быстрым перемещением из одной точки планеты в другую, и особенно если это перемещение происходит с запада на восток.[ . ]

Основные источники этого воздействия — электромагнитные поля от линий электропередач (ЛЭП), от радиотелевизионных (РТС) и радиолокационных станций (РЛС). На территории СНГ общая протяженность только ЛЭП — 500 кВ превышает 20 ООО км (помимо ЛЭП-150, ЛЭП-300 и ЛЭП-750). Все эти ЛЭП создают электромагнитные поля промышленных частот (50 Гц) в сотни раз выше уровня естественных полей. Напряженность поля (Е) под ЛЭП может достигать десятков киловольт на метр в месте максимального провисания проводов, в точке проекции крайних проводов на землю и в 5 м от нее кнаружи от продольной оси трассы. Неблагоприятное воздействие электромагнитного поля от ЛЭП проявляется уже при его напряженности 1000 В/м. У человека нарушаются обменные процессы, функции головного и спинного мозга и др.[ . ]

Солиечно-земные связи и биосфера. Взаимодействие физических полей с биосферой в настоящее время рассматривают, как уже указывалось, под углом зрения солнечно-земных связей. Начальным звеном этой причинно-следственной зависимости являются процессы, протекающие на Солнце. Электромагнитные и корпускулярные излучения Солнца и Космоса активно взаимодействуют с магнитосферой, которая хотя и является определенной защитой околоземного пространства от этих потоков, но с другой стороны, магнитосферные процессы и ее флуктуации влияют вместе с Солнцем на состояние атмосферы, литосферу и гидросферу Земли, на живые организмы. За столетний период выявлены циклические колебания в жизни растительного, животного мира и людей, совпадающие с периодами циклических колебаний активности Солнца и возмущенности магнитосферы Земли [24]. Исследование этих зависимостей имеет большое практическое значение для прогнозирования наводнений, засух, неблагоприятного периода для здоровья людей и т. п. Четкая зависимость от периодичности солнечной активности прослеживается в чередовании толщины годичных колец деревьев.[ . ]

Вследствие разности потенциалов между корпусом электроустановки 1 и землей возникает ток /р, который, проходя через реле 5, замыкает его контакты, подавая питание на отключающую катушку 3. Под влиянием возникшего электромагнитного поля внутрь нее втягивается сердечник 4, вызывая отключение автоматического выключателя 2, и установка обесточивается.[ . ]

Зона ограниченной застройки определяется как территория, где на высоте 2 м от поверхности земли ПДУ превышены. Внешнюю границу этой зоны находят на максимальной высоте зданий перспективной застройки, на уровне верхнего этажа которых ПДУ электромагнитного поля не превышены.[ . ]

Под лазерным понимают монохроматический, т.е. одной определенной частоты, когерентный (согласованный во времени) и уэконаправ-ленный поток электромагнитных волн оптического диапазона, излучаемый квантовым генератором. От других источников света его отличает ряд существенных особенностей. Так, узконаправленный лазерный пучок имеет весьма малый угол раскрытия (около 10 рад). При испускании с Земли на Луну он дает пятно диаметром всего 3 км. Кроме того, лазеры — наиболее мощные источники энергии в оптическом диапазоне. За кратчайший период (до 10" с) мощность их излучения достигает 5-10 Вт/см2. У Солнца она равна только 7107 Вт/см2, причем суммарно по всему оптическому спектру. В узком же интервале, соответствующем излучению светового диапазона, мощность излучения Солнца составляет лишь 0,2 Вт/см2. И наконец, напряженность электрического поля в лазерной волне достигает 10 -1012 В/см, что превышает ее внутриатомные значения. В общем случае лазерное излучение может быть создано в диапазоне волн от 0,2 до 1000 мкм, т.е. охватывает ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области.[ . ]

Но Солнце дает нашей планете не только тепловую и световую энергию, ее перестраивающую. Мы знаем теперь, что верхняя оболочка (§ 95) нашей планеты, электромагнитное поле Земли захватывается материально и реально электромагнитным полем Солнца.[ . ]

В целом на совокупность частиц в пределах активного пространства действуют электрическая гас!Е - в направлении распространения волны) и магнитная (Ввихр) компоненты электромагнитной волны, а также магнитная и электрическая компоненты джозефсоновской генерации среды. Поляризация частиц осуществляется в направлении распространения электромагнитной волны перпендикулярно плоскости поверхности Земли (рис. 6.9). Ориентация полюсов наведенного частицами магнитного поля происходит в направлении проекции наведенного поля на магнитное поле Земли: в северном полушарии - с северным полюсом магнита в верхней (по высоте) части поляризованной системы, в южном полушарии - с южным полюсом в верхней части системы.[ . ]

В городах и населенных пунктах в последние годы резко увеличилась сеть сверхвысоковольтных линий электропередачи (500—750—1150 кВ), которые являются мощными источниками электромагнитного поля, так называемой пр омышленной частоты (50 Гц). Их воздействие неблагоприятно отражается на развитии сельскохозяйственных культур, возделываемых на территориях, непосредственно прилегающих к этим зонам. Создаваемый вблизи поверхности земли в самой верхней части грунтовой толщи электромагнитный фон может достигать на отдельных ограниченных участках величины десятков вольт на один метр расстояния. При напряженности поля в земле почвогрунты уплотняются, в них изменяются и замедляются биохимические процессы, деформируются клетки в почвенных микроорганизмах и т. п. [7].[ . ]

Магнитный векторный потенциал д оказывает на водный ассоциат потенцирующее действие, увеличивая состояние намагниченности.[ . ]

Первым, самым количественно незначительным, эколого-энергетиче-ским лимитом является исчезающе малое энергетическое воздействие, выступающее как импульс последствий, превышающих начальный толчок в 10—108 раз. Такого рода связи были предположены космофизиком Р. Хеллуэлом и исследованы Чун Гун Паком и Фрезером-Смитом для зависимости напряженности магнитного поля Земли от передачи электроэнергии на большие расстояния1. Падение его напряженности особенно четко наблюдается в последние 80 лет — со времени появления первых ЛЭП. При сокращении передачи электроэнергии по выходным дням регистрируется некоторая стабилизация в напряженности магнитного поля. Недельной периодичности естественного происхождения быть не может: неделя придумана людьми для удобства исчисления времени. Из совпадения периода появления первых крупных ЛЭП с началом заметного падения напряженности магнитного поля Земли и из недельных его колебаний и следует гипотетический вывод, сделанный американскими учеными. Значение слабых энергетических воздействий, так называемых триггерных эффектов, для природы осознается все в большей степени, поэтому теоретическая ценность лимита исчезающе малых величин, вызывающих миллионнократно более мощные последствия, несомненна. Следует лишь учесть, что энергия электромагнитного поля мала только по сравнению с другими энергетическими источниками. Само же антропогенное изменение электромагнитной составляющей достигает тысяч и миллионов раз.[ . ]

Солнечно-земные связи. Так принято называть ответные реакции географической оболочки на изменения солнечной активности. В настоящее время солнечную активность связывают с регулярным образованием в атмосфере Солнца пятен, факелов, вспышек, протуберанцев. В середине XIX в. швейцарский астроном Р. Вольф вычислил количественный показатель солнечной активности, известный во всем мире как число Вольфа. Этот индекс используют в тех случаях, когда стремятся установить число групп солнечных пятен и строение каждой из них. Обработав накопленные к середине прошлого века материалы наблюдений за солнечными пятнами, Вольф смог установить средний 11-летний цикл солнечной активности. Фактически же интервалы времени между годами максимальных или минимальных чисел Вольфа колеблются от 7 до 17 лет. Одновременно с 11-летним циклом протекает вековой, точнее 80—90-летний, цикл солнечной активности. Несогласованно накла-дываясь друг на друга, они вносят заметные изменения в процессы, совершающиеся в географической оболочке. Энергетической базой солнечно-земных связей выступает энергия электромагнитного и корпускулярного излучения. На пути к поверхности Земли солнечное излучение преодолевает несколько преград: межпланетную среду, нейтральную атмосферу, ионосферу и геомагнитное поле (рис. 6).[ . ]

Читайте также: