Magnetfeld von Venus und Erde. Das Magnetfeld der Planeten des Sonnensystems

Die Venus ist der Erde in mancher Hinsicht sehr ähnlich. Diese beiden Planeten weisen jedoch auch erhebliche Unterschiede aufgrund der Besonderheiten ihrer Entstehung und Entwicklung auf, und Wissenschaftler identifizieren immer mehr solcher Merkmale. Eine davon werden wir uns genauer ansehen Markenzeichen- Sonderzeichen Magnetfeld Venus, aber zuerst wenden wir uns zu allgemeine Charakteristiken Planeten und einige Hypothesen, die die Fragen seiner Evolution betreffen.

Venus im Sonnensystem

Venus ist der zweitnächste Planet zur Sonne, ein Nachbar von Merkur und der Erde. Relativ zu unserem Stern bewegt er sich auf einer nahezu kreisförmigen Umlaufbahn (die Exzentrizität der Venusbahn ist geringer als die der Erde) in einer durchschnittlichen Entfernung von 108,2 Millionen km. Es sollte beachtet werden, dass die Exzentrizität ein variabler Wert ist und in der fernen Vergangenheit aufgrund der gravitativen Wechselwirkungen des Planeten mit anderen Körpern des Sonnensystems anders sein könnte.

Hat keine natürliche. Es gibt Hypothesen, nach denen der Planet einmal einen großen Satelliten hatte, der später durch die Einwirkung von Gezeitenkräften zerstört wurde oder verloren ging.

Einige Wissenschaftler glauben, dass die Venus eine tangentiale Kollision mit Merkur erlebte, wodurch letzterer in eine niedrigere Umlaufbahn geschleudert wurde. Venus veränderte die Art der Rotation. Es ist bekannt, dass der Planet (wie übrigens auch Merkur) extrem langsam rotiert – mit einer Periode von etwa 243 Erdentagen. Außerdem ist seine Rotationsrichtung entgegengesetzt zu der anderer Planeten. Wir können sagen, dass es sich dreht, als würde es auf den Kopf gestellt.

Die wichtigsten physischen Merkmale der Venus

Zusammen mit Mars, Erde und Merkur ist die Venus ein relativ kleiner Gesteinskörper mit überwiegend silikatischer Zusammensetzung. Es ist der Erde in 94,9% der Erde ähnlich) und Masse (81,5% der Erde). Die Fluchtgeschwindigkeit auf der Erdoberfläche beträgt 10,36 km/s (auf der Erde etwa 11,19 km/s).

Von allen erdähnlichen Planeten hat die Venus die dichteste Atmosphäre. Der Druck auf der Oberfläche übersteigt 90 Atmosphären, die Durchschnittstemperatur beträgt etwa 470 °C.

Auf die Frage, ob die Venus ein Magnetfeld hat, gibt es folgende Antwort: Der Planet hat praktisch kein eigenes Feld, aber durch die Wechselwirkung des Sonnenwindes mit der Atmosphäre entsteht ein „falsches“, induziertes Feld.

Ein bisschen über die Geologie der Venus

Der überwiegende Teil der Planetenoberfläche wird von Produkten des Basaltvulkanismus gebildet und ist eine Kombination aus Lavafeldern, Stratovulkanen, Schildvulkanen und anderen vulkanischen Strukturen. Es wurden nur wenige Einschlagskrater gefunden, und aufgrund der Zählung ihrer Anzahl wurde der Schluss gezogen, dass sie nicht älter als eine halbe Milliarde Jahre sein können. Es gibt keine Anzeichen von Plattentektonik auf dem Planeten.

Auf der Erde ist die Plattentektonik zusammen mit den Prozessen der Mantelkonvektion der Hauptmechanismus für die Wärmeübertragung, aber dies erfordert eine ausreichende Menge Wasser. Man muss davon ausgehen, dass auf der Venus aufgrund von Wassermangel die Plattentektonik entweder frühzeitig aufhörte oder gar nicht stattfand. Also Schluss mit Überschuss innere Hitze Der Planet konnte nur durch den globalen Zustrom von überhitzter Mantelmaterie an die Oberfläche gelangen, möglicherweise unter vollständiger Zerstörung der Kruste.

Ein solches Ereignis könnte vor etwa 500 Millionen Jahren stattgefunden haben. Es ist möglich, dass es in der Geschichte der Venus nicht die einzige war.

Kern und Magnetfeld der Venus

Auf der Erde wird das Globale durch den Dynamoeffekt erzeugt, der durch die spezielle Struktur des Kerns entsteht. Die äußere Schicht des Kerns ist geschmolzen und durch das Vorhandensein von Konvektionsströmen gekennzeichnet, die zusammen mit der schnellen Erdrotation ein ziemlich starkes Magnetfeld erzeugen. Darüber hinaus fördert die Konvektion die aktive Wärmeübertragung vom inneren festen Kern, der viele schwere enthält, darunter radioaktive Elemente, - die Hauptwärmequelle.

Auf dem Nachbarplaneten unseres Planeten funktioniert dieser ganze Mechanismus offenbar wegen fehlender Konvektion im flüssigen äußeren Kern nicht – deshalb hat die Venus kein Magnetfeld.

Warum sind Venus und Erde so unterschiedlich?

Die Gründe für den schwerwiegenden strukturellen Unterschied zwischen zwei Planeten mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften sind noch nicht vollständig geklärt. Nach einem kürzlich konstruierten Modell bildet sich die innere Struktur von Gesteinsplaneten mit zunehmender Masse in Schichten, und die starre Schichtung des Kerns verhindert Konvektion. Auf der Erde wurde der vielschichtige Kern vermutlich zu Beginn seiner Geschichte durch eine Kollision mit einem ziemlich großen Objekt - Theia - zerstört. Darüber hinaus wird die Entstehung des Mondes als Ergebnis dieser Kollision angesehen. Auch die Gezeitenwirkung eines großen Satelliten auf Erdmantel und -kern kann bei Konvektionsprozessen eine bedeutende Rolle spielen.

Eine andere Hypothese besagt, dass die Venus ursprünglich ein Magnetfeld hatte, der Planet es jedoch aufgrund einer tektonischen Katastrophe oder einer Reihe von Katastrophen verloren hat, die oben diskutiert wurden. Darüber hinaus machen viele Forscher die zu langsame Rotation der Venus und die geringe Präzession der Rotationsachse für das Fehlen eines Magnetfelds verantwortlich.

Merkmale der venusianischen Atmosphäre

Die Venus hat eine extrem dichte Atmosphäre, die hauptsächlich aus besteht Kohlendioxid mit einer kleinen Beimischung von Stickstoff, Schwefeldioxid, Argon und einigen anderen Gasen. Eine solche Atmosphäre dient als irreversible Quelle Treibhauseffekt, ohne dass die Oberfläche des Planeten in irgendeiner Weise abkühlt. Möglicherweise ist das oben beschriebene „katastrophale“ tektonische Regime seines Inneren auch für den Zustand der Atmosphäre des „Morgensterns“ verantwortlich.

Der größte Teil der gasförmigen Hülle der Venus ist in der unteren Schicht eingeschlossen - der Troposphäre, die sich bis in Höhen von etwa 50 km erstreckt. Darüber befindet sich die Tropopause und darüber die Mesosphäre. Die obere Grenze der Wolken, bestehend aus Schwefeldioxid und Schwefelsäuretropfen, befindet sich in einer Höhe von 60-70 km.

In der oberen Atmosphäre wird Gas durch ultraviolette Sonnenstrahlung stark ionisiert. Diese Schicht aus verdünntem Plasma wird Ionosphäre genannt. Auf der Venus befindet es sich in Höhen von 120-250 km.

induzierte Magnetosphäre

Es ist die Wechselwirkung der geladenen Teilchen des Sonnenwinds und des Plasmas der oberen Atmosphäre, die bestimmt, ob die Venus ein Magnetfeld hat. Die Kraftlinien des vom Sonnenwind getragenen Magnetfelds biegen sich um die Venus-Ionosphäre und bilden eine Struktur, die als induzierte (induzierte) Magnetosphäre bezeichnet wird.

Diese Struktur hat die folgenden Elemente:

• Eine Bugstoßwelle, die sich in einer Höhe von etwa einem Drittel des Planetenradius befindet. Am Höhepunkt Sonnenaktivität Die Region, in der der Sonnenwind auf die ionisierte Schicht der Atmosphäre trifft, liegt viel näher an der Oberfläche der Venus.
• Magnetoschicht.
• Die Magnetopause ist die eigentliche Grenze der Magnetosphäre, die sich in etwa 300 km Höhe befindet.
• Der Schweif der Magnetosphäre, wo sich die gestreckten magnetischen Feldlinien des Sonnenwindes begradigen. Die Länge des magnetosphärischen Schweifs der Venus beträgt ein bis mehrere zehn Planetenradien.

Der Schweif zeichnet sich durch eine besondere Aktivität aus - die Prozesse der magnetischen Wiederverbindung, die zur Beschleunigung geladener Teilchen führen. In den Polarregionen können sich durch Umkopplung ähnliche magnetische Bündel wie auf der Erde bilden. Auf unserem Planeten liegt dem Phänomen der Polarlichter die Wiederverbindung magnetischer Feldlinien zugrunde.

Das heißt, die Venus hat kein Magnetfeld gebildet interne Prozesse in den Eingeweiden des Planeten, sondern der Einfluss der Sonne auf die Atmosphäre. Dieses Feld ist sehr schwach - seine Intensität ist im Durchschnitt tausendmal schwächer als die von geomagnetisches Feld Auf der Erde spielt es jedoch eine gewisse Rolle bei den Prozessen, die in der oberen Atmosphäre ablaufen.

Die Magnetosphäre und die Stabilität der gasförmigen Hülle des Planeten

Die Magnetosphäre schirmt die Oberfläche des Planeten vor dem Aufprall energiegeladener Teilchen des Sonnenwinds ab. Es wird angenommen, dass das Vorhandensein einer ausreichend starken Magnetosphäre die Entstehung und Entwicklung von Leben auf der Erde ermöglicht hat. Außerdem verhindert die magnetische Barriere gewissermaßen, dass der Sonnenwind die Atmosphäre wegbläst.

Auch das ionisierende Ultraviolett, das durch das Magnetfeld nicht verzögert wird, dringt in die Atmosphäre ein. Einerseits entsteht dadurch die Ionosphäre und es bildet sich ein magnetischer Schirm. Aber ionisierte Atome können die Atmosphäre verlassen, indem sie in den magnetischen Schweif eintreten und dort beschleunigen. Dieses Phänomen wird als Ionendurchgehen bezeichnet. Wenn die von den Ionen erreichte Geschwindigkeit die Fluchtgeschwindigkeit übersteigt, verliert der Planet schnell seine Gashülle. Ein solches Phänomen wird auf dem Mars beobachtet, der durch eine schwache Schwerkraft und dementsprechend eine geringe Fluchtgeschwindigkeit gekennzeichnet ist.

Die Venus mit ihrer stärkeren Schwerkraft hält die Ionen ihrer Atmosphäre effektiver, da sie mehr Geschwindigkeit aufnehmen müssen, um den Planeten zu verlassen. Das induzierte Magnetfeld des Planeten Venus ist nicht stark genug, um die Ionen nennenswert zu beschleunigen. Daher ist der Verlust der Atmosphäre hier bei weitem nicht so bedeutend wie auf dem Mars, trotz der Tatsache, dass die Intensität UV-Strahlung viel höher aufgrund der Nähe zur Sonne.

So ist das induzierte Magnetfeld der Venus ein Beispiel für die komplexe Wechselwirkung der oberen Atmosphäre mit verschiedene Arten Sonnenstrahlung. Zusammen mit dem Gravitationsfeld ist es ein Faktor für die Stabilität der gasförmigen Hülle des Planeten.

hellster Planet

Die Venus hat ein Magnetfeld, das als unglaublich schwach bekannt ist. Wissenschaftler sind sich immer noch nicht sicher, warum das so ist. Der Planet ist in der Astronomie als Zwilling der Erde bekannt.

Es hat die gleiche Größe und ungefähr den gleichen Abstand von der Sonne. Er ist auch der einzige der anderen Planeten im inneren Sonnensystem, der eine nennenswerte Atmosphäre besitzt. Das Fehlen einer starken Magnetosphäre weist jedoch auf erhebliche Unterschiede zwischen Erde und Venus hin.

Allgemeine Struktur des Planeten

Die Venus ist wie alle anderen inneren Planeten des Sonnensystems felsig.

Wissenschaftler wissen nicht viel über die Entstehung dieser Planeten, aber basierend auf Daten von Raumsonden haben sie einige Vermutungen angestellt. Wir wissen, dass es im Sonnensystem Kollisionen von Planetazimalen gegeben hat, die reich an Eisen und Silikaten sind. Diese Kollisionen schufen junge Planeten mit flüssigen Kernen und einer zerbrechlichen jungen Kruste aus Silikaten. Das große Rätsel liegt jedoch in der Entwicklung des Eisenkerns.

Wir wissen, dass einer der Gründe für die Bildung eines starken Magnetfelds der Erde darin besteht, dass der Eisenkern wie ein Dynamo funktioniert.

Warum hat die Venus kein Magnetfeld?

Dieses Magnetfeld schützt unseren Planeten vor starker Sonneneinstrahlung. Dies kommt jedoch auf der Venus nicht vor und es gibt mehrere Hypothesen, um dies zu erklären. Zunächst wird sein Kern vollständig gehärtet. Der Erdkern ist noch teilweise geschmolzen und kann dadurch ein Magnetfeld erzeugen. Eine andere Theorie besagt, dass dies daran liegt, dass der Planet keine Plattentektonik wie die Erde hat.

Als Raumschiffe es erkundeten, entdeckten sie, dass das Magnetfeld der Venus existiert und um ein Vielfaches schwächer ist als das der Erde, jedoch Sonnenstrahlung zurückweist.

Wissenschaftler glauben nun, dass das Feld tatsächlich das Ergebnis der Wechselwirkung der Ionosphäre der Venus mit dem Sonnenwind ist. Das bedeutet, dass der Planet ein induziertes Magnetfeld hat. Bestätigen Sie diese Angelegenheit jedoch für zukünftige Missionen.

Abstrakte Forschungsarbeit

Das Magnetfeld der Planeten Sonnensystem

Abgeschlossen:

Baljuk Ilja

Aufsicht:

Levykina R.Kh

Physik Lehrer

Magnitogorsk 2017 G

SONDERNNotation.

Eine der Besonderheiten unseres Planeten ist sein Magnetfeld. Alle Lebewesen der Erde haben sich über Millionen von Jahren genau unter den Bedingungen eines Magnetfelds entwickelt und können ohne dieses nicht existieren.

Diese Arbeit ermöglichte es, den Kreis meines Wissens über die Natur des Magnetfelds, seine Eigenschaften, über die Planeten des Sonnensystems, die Magnetfelder haben, über die Hypothesen und astrophysikalischen Theorien über die Entstehung der Magnetfelder des zu erweitern Planeten des Sonnensystems.

Inhalt

Einleitung ....................................................................................................................................................................

Abschnitt 1. Natur und Eigenschaften des Magnetfeldes…………………………..6

1.1, Bestimmung des Magnetfeldes und seiner Eigenschaften. …………………...

1.2 Graphische Darstellung des Magnetfeldes ………………………………

1.3.Physikalische Eigenschaften von Magnetfeldern………………………………….

Abschnitt 2. Das Magnetfeld der Erde und verwandte Naturphänomene…. neun

Abschnitt 3. Hypothesen und astrophysikalische Theorien über die Entstehung des Magnetfelds von Planeten …………………………………………………………………………………… 13

Abschnitt 4. Übersicht über die Planeten des Sonnensystems mit Magnet

Feld ………………………………………………………………………………...16

Abschnitt 5. Die Rolle des Magnetfelds in Existenz und Entwicklung

Leben auf der Erde …………………………………………………………………….. 20

Fazit………………………………………………………………………. 22

Gebrauchte Bücher ………………………………………………………. 24

Anhang………………………………………………………………………. 25

Einführung

Das Magnetfeld der Erde ist eine der notwendigen Bedingungen für die Existenz von Leben auf unserem Planeten. Aber Geophysiker (Paläomagnetologen) haben festgestellt, dass das Magnetfeld im Laufe der Erdgeschichte unseres Planeten immer wieder seine Stärke verringert und sogar das Vorzeichen gewechselt hat (d. h. Nord- und Südpol haben ihre Plätze getauscht). Mehrere zehn solcher Epochen der Magnetfeld-Vorzeichenumkehr oder -umkehrungen wurden inzwischen festgestellt, sie spiegeln sich in den magnetischen Eigenschaften magnetischer Gesteine ​​wider. Die aktuelle Ära des Magnetfelds wird bedingt als Ära der direkten Polarität bezeichnet. Es dauert etwa 700.000 Jahre. Trotzdem nimmt die Feldstärke langsam aber stetig ab. Wenn sich dieser Prozess in Zukunft weiter entwickelt, wird die Stärke des Erdmagnetfelds nach etwa zweitausend Jahren auf Null abfallen und nach einer bestimmten Zeit "ohne magnetische Epoche" beginnen zu steigen, aber es wird haben entgegengesetztem Vorzeichen. "Ohne magnetische Epoche" kann von lebenden Organismen als Katastrophe wahrgenommen werden. Das Magnetfeld der Erde ist ein Schild, das das Leben auf der Erde vor dem Fluss solarer und kosmischer Teilchen (Elektronen, Protonen, Kerne einiger Elemente) schützt. Solche Teilchen, die sich mit enormer Geschwindigkeit bewegen, sind ein starker ionisierender Faktor, der bekanntermaßen lebendes Gewebe und insbesondere den genetischen Apparat von Organismen beeinflusst. Es wurde festgestellt, dass das Magnetfeld der Erde die Bahnen kosmischer ionisierender Teilchen ablenkt und sie um den Planeten "wirbelt".

Wissenschaftler haben die wichtigsten astronomischen Eigenschaften der Planeten identifiziert. Dazu gehören: Merkur, Venus, Erde, Mond, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto.

Eines der Hauptmerkmale der Planeten ist unserer Meinung nach das Magnetfeld

Relevanz Unsere Studie soll die Eigenschaften des Magnetfelds einer Reihe von Planeten im Sonnensystem klären.

DasNeuYorkMal.

die Ausdehnung von Ozonlöchern, und die Nordlichter werden über dem Äquator erscheinen.

Problem Die Forschung besteht darin, den Widerspruch zwischen der Notwendigkeit, das Magnetfeld als eine der Eigenschaften der Planeten zu berücksichtigen, und der fehlenden Berücksichtigung von Daten aufzulösen, die das Verhältnis des Magnetfelds der Erde und anderer Planeten des Sonnensystems angeben .

Ziel Daten über das Magnetfeld der Planeten des Sonnensystems systematisieren.

Aufgaben.

1. Erkunden Der letzte Stand der Technik Magnetfeldprobleme in der wissenschaftlichen Literatur.

2. Verfeinern Sie die Führer physikalische Eigenschaften Das Magnetfeld der Planeten.

3. Analyse der Hypothesen über den Ursprung des Magnetfelds der Planeten des Sonnensystems, um festzustellen, welche von ihnen von der wissenschaftlichen Gemeinschaft akzeptiert werden.

4 . Ergänzen Sie die allgemein anerkannte Tabelle „Grundlegende astronomische Eigenschaften der Planeten“ mit Angaben zu den Magnetfeldern der Planeten.

Ein Objekt: die wichtigsten astronomischen Eigenschaften der Planeten.

Sache : Enthüllung der Merkmale des Magnetfelds als eines der wichtigsten astronomischen Merkmale der Planeten.

Forschungsmethoden: Analyse, Synthese, Verallgemeinerung, Systematisierung von Bedeutungen.

Abschnitt 1. Magnetfeld

1.1. Es wurde experimentell festgestellt, dass die Leiter, durch die Ströme fließen, gleich sindin entgegengesetzte Richtungen anziehen und abstoßen. Um die Wechselwirkung von Drähten zu beschreiben, durch die Ströme fließen, wurde es verwendetein Magnetfeld- eine spezielle Form von Materie, die durch elektrische Ströme oder elektrischen Wechselstrom erzeugt und durch die Einwirkung auf elektrische Ströme manifestiert wirdin diesem Bereich. Das Magnetfeld wurde 1820 vom dänischen Physiker H.K. Örsted. Ein Magnetfeldbeschreibt die auftretenden magnetischen Wechselwirkungen: a) zwischen zwei Strömen; b) zwischen laufenden und beweglichen Ladungen; c) zwischen zwei sich bewegenden Ladungen.

Das Magnetfeld hat einen gerichteten Charakter und sollte durch eine Vektorgröße charakterisiert werden.. Die Hauptleistungscharakteristik des Magnetfelds wurde genanntm magnetischdurch Induktion.Dieser Wert wird normalerweise mit dem Buchstaben B bezeichnet.

Reis. ein

Wenn die Enden des Kabels an eine Gleichstromquelle angeschlossen werden, „wendet“ sich der Pfeil vom Kabel ab. Mehrere magnetische Pfeile, die um den Draht herum angeordnet waren, drehten sich auf eine bestimmte Weise.

Im Raum drumherumDrähte mit Strom gibt es ein Kraftfeld. Im Raum um den Leiter mit Stromexistierenein Magnetfeld. (Abb.1)

Zur Charakterisierung des Magnetfeldes des Stroms wurde neben der Induktion eine Hilfsgröße eingeführtH wird als Stärke des Magnetfeldes bezeichnet. Die Stärke des Magnetfeldes hängt im Gegensatz zur magnetischen Induktion nicht von den magnetischen Eigenschaften des Mediums ab.

Reis. 2

Magnetpfeile, die in gleichem Abstand von einem gleichstromdurchflossenen Leiter angeordnet sind, befinden sich in Form eines Kreises.

1.2 Linien der Magnetfeldinduktion.

Magnetfelder können wie elektrische Felder grafisch durch magnetische Induktionslinien dargestellt werden.Induktionslinien (oder Linien des Vektors B) werden Linien genannt, deren Tangenten an einem gegebenen Punkt des Feldes genauso gerichtet sind wie der Vektor B. Offensichtlich,dass durch jeden Punkt des Magnetfeldes eine Induktionslinie gezogen werden kann. Da die Feldinduktion an jedem Punkt eine bestimmte Richtung hat, dann die Richtung der LinieInduktion an jedem Punkt eines gegebenen Feldes kann nur eindeutig sein, was bedeutet, dass die LinienMagnetfeld Induktionwerden mit einer solchen Dichte gezeichnet, dass die Anzahl der Linien, die eine Flächeneinheit schneiden,senkrecht zu ihnen, war gleich (oder proportional zu) der Induktion des Magnetfelds an einem bestimmten Ort. Daher kann man durch Darstellen von Induktionslinien visualisieren, wiedas Induktionsmodul und die Richtung variieren im Raum.

1.3. Wirbelnatur des Magnetfelds.

Linien der magnetischen Induktionkontinuierlich: sie haben weder Anfang noch Ende. Es hatein Ort für jedes Magnetfeld, das durch Stromkreise verursacht wird. Vektorfelder mit durchgezogenen Linien werden aufgerufenWirbelfelder. Wir sehen, dass das Magnetfeld ein Wirbelfeld ist.

Reis. 3

Kleine Eisenspäne befinden sich in Form von Kreisen und "umkreisen" den Leiter. Wenn Sie die Polarität des Stromquellenanschlusses ändern, dreht sich das Sägemehl um 180 Grad.

Reis. 4

Reis. 5

Sowohl für ein magnetisches als auch für ein elektrisches Feld giltgerechtPrinzip der Superposition: das von mehreren bewegten Ladungen (Strömen) erzeugte Feld B ist gleich der Vektorsumme der Felder W,erzeugt durch jede Ladung (Strom) separat: d.h. um die Kraft zu finden, die auf einen Punkt im Raum wirkt, müssen Sie die Kräfte addieren,darauf einwirken, wie in Abbildung 4 gezeigt.

M Kreisstrom Magnetfeld stellt eine Art Acht mit einer Teilung darRinge in der Mitte des Rings, durch die der Strom fließt. Seine Schaltung ist in der folgenden Abbildung dargestellt: (Abbildung 6)

Also: Das Magnetfeld ist eine besondere Form der Materie, durch die die Wechselwirkung zwischen sich bewegenden elektrisch geladenen Teilchen erfolgt.

Ö hauptsächlich Magnetfeldeigenschaften:

1.

2.

M Das Magnetfeld ist gekennzeichnet durch:

a) b)

Grafisch wird das Magnetfeld durch magnetische Induktionslinien dargestellt

Abschnitt 2. Das Magnetfeld der Erde und verwandte Naturphänomene

Die Erde als Ganzes ist ein riesiger kugelförmiger Magnet. Die Menschheit hat vor langer Zeit begonnen, das Magnetfeld der Erde zu nutzen. Schon am AnfangXII- XIIIJahrhunderte Der Kompass ist in der Navigation weit verbreitet. Damals glaubte man jedoch, dass der Polarstern und sein Magnetismus die Kompassnadel orientieren. Der englische Wissenschaftler William Gilbert, der Hofarzt von Königin Elizabeth, zeigte 1600 als erster, dass die Erde ein Magnet ist, dessen Achse nicht mit der Rotationsachse der Erde zusammenfällt. Daher gibt es um die Erde sowie um jeden Magneten ein Magnetfeld. 1635 entdeckte Gellibrand, dass sich das Feld des Erdmagneten langsam änderte, und Edmond Halley führte die weltweit erste magnetische Vermessung der Ozeane durch und erstellte die ersten Weltkarten (1702). 1835 führte Gauß eine sphärische harmonische Analyse des Erdmagnetfelds durch. Er schuf das weltweit erste magnetische Observatorium in Göttingen.

2.1 Allgemeine Eigenschaften des Erdmagnetfeldes

An jedem Punkt im die Erde umgebenden Raum und auf ihrer Oberfläche wird die Wirkung magnetischer Kräfte festgestellt. Mit anderen Worten, im Raum um die Erde wird ein Magnetfeld erzeugt.Die magnetischen und geografischen Pole der Erde fallen nicht zusammen. Der magnetische Nordpol N liegt auf der Südhalbkugel, nahe der Küste der Antarktis, und der magnetische SüdpolSbefindet sich auf der Nordhalbkugel, nahe der Nordküste von Victoria Island (Kanada). Beide Pole bewegen (driften) ständig weiter Erdoberfläche bei einer Geschwindigkeit von etwa 5 0 pro Jahr aufgrund der Variabilität der Prozesse, die das Magnetfeld erzeugen. Außerdem verläuft die Achse des Magnetfelds nicht durch den Erdmittelpunkt, sondern hinkt ihm um 430 km hinterher. Das Magnetfeld der Erde ist nicht symmetrisch. Aufgrund der Tatsache, dass die Achse des Magnetfelds nur in einem Winkel von 11,5 verläuft 0 zur Rotationsachse des Planeten können wir den Kompass verwenden.

Abbildung 8

In einer idealen und hypothetischen Annahme, in der die Erde allein im Weltraum wäre, wurden die magnetischen Feldlinien des Planeten so angeordnet wie die Feldlinien eines gewöhnlichen Magneten aus einem Schulphysiklehrbuch, d.h. in Form von symmetrischen Bögen, die sich vom Südpol nach Norden erstrecken (Abb. 8) Die Liniendichte (magnetische Feldstärke) würde mit der Entfernung vom Planeten abnehmen. Tatsächlich steht das Magnetfeld der Erde in Wechselwirkung mit den Magnetfeldern der Sonne, der Planeten und den Strömen geladener Teilchen, die von der Sonne in Hülle und Fülle emittiert werden. (Abb. 9)

Abb. 9

Wenn der Einfluss der Sonne selbst und noch mehr der Planeten aufgrund der Entfernung vernachlässigt werden kann, dann kann man dies nicht mit Teilchenströmen tun, sonst - dem Sonnenwind. Der Sonnenwind ist ein Partikelstrom, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 500 km / s von der Sonnenatmosphäre emittiert wird. In den Momenten von Sonneneruptionen sowie während der Bildung einer Gruppe großer Flecken auf der Sonne steigt die Anzahl freier Elektronen, die die Erdatmosphäre bombardieren, stark an. Dies führt zu einer Störung der in der Ionosphäre der Erde fließenden Ströme und dadurch zu einer Veränderung des Erdmagnetfeldes. Es gibt Magnetstürme. Solche Strömungen erzeugen ein starkes Magnetfeld, das mit dem Erdfeld interagiert und es stark verformt. Aufgrund seines Magnetfeldes. Die Erde hält die eingefangenen Teilchen des Sonnenwinds in den sogenannten Strahlungsgürteln und verhindert so, dass sie in die Erdatmosphäre und noch mehr an die Oberfläche gelangen. Partikel des Sonnenwindes wären sehr schädlich für alle Lebewesen. Während der Wechselwirkung der genannten Felder wird eine Grenze gebildet, auf deren einer Seite sich eine gestörte (Änderungen unterliegende) befindet äußere Einflüsse) das Magnetfeld der Sonnenwindteilchen, andererseits das gestörte Feld der Erde. Diese Grenze sollte als Grenze des erdnahen Raums, der Grenze der Magnetosphäre und der Atmosphäre betrachtet werden. Außerhalb dieser Grenze überwiegt der Einfluss externer Magnetfelder. In Richtung Sonne wird die Magnetosphäre der Erde unter dem Ansturm des Sonnenwindes abgeflacht und erstreckt sich nur bis zu 10 Radien des Planeten. In entgegengesetzter Richtung gibt es eine Dehnung von bis zu 1000 Erdradien.

Mit das Erdmagnetfeld der Erde verlassen.

Das eigene Magnetfeld der Erde(Erdmagnetfeld) kann in die folgenden drei Hauptteile unterteilt werden.

Ö das Hauptmagnetfeld der Erde, das langsame zeitliche Veränderungen (säkulare Schwankungen) mit Perioden von 10 bis 10.000 Jahren erfährt, die in Intervallen konzentriert sind10-20, 60-100, 600-1200 und 8000 Jahre. Letzteres ist mit einer Änderung des magnetischen Dipolmoments um den Faktor 1,5–2 verbunden.

M Weltanomalien - Abweichungen vom äquivalenten Dipol bis zu 20% der Intensitätseparate Gebiete mit charakteristischen Größen bis zu 10.000 km. Diese anomalen Feldererleben Sie säkulare Schwankungen, die im Laufe der Zeit über viele Jahre und Jahrhunderte zu Veränderungen führen. Beispiele für Anomalien: Brasilianisch, Kanadisch, Sibirisch, Kursk. Im Zuge säkularer Schwankungen verschieben sich Weltanomalien, lösen sich auf undwieder auftauchen. Bei niedrigen Breiten gibt es eine westliche Längendrift mit einer Geschwindigkeit0,2° pro Jahr.

M Magnetfelder lokaler Regionen äußerer Schalen mit einer Länge vonmehrere bis Hunderte von Kilometern. Sie sind auf die Magnetisierung zurückzuführen Felsen in der oberen Erdschicht, bilden die Erdkruste und befinden sich nahe der Oberfläche. Einer vondie stärkste - magnetische Anomalie von Kursk.

P Das temporäre Magnetfeld der Erde (auch externes genannt) wird bestimmt durchQuellen in Form von Stromsystemen, die sich außerhalb der Erdoberfläche befinden undin ihrer Atmosphäre. Die Hauptquellen solcher Felder und ihrer Veränderungen sind korpuskulare Ströme von magnetisiertem Plasma, die zusammen mit dem Sonnenwind von der Sonne kommen und die Struktur und Form der Magnetosphäre der Erde bilden.

Also: Die Erde als Ganzes ist ein riesiger kugelförmiger Magnet.

An jedem Punkt im die Erde umgebenden Raum und auf ihrer Oberfläche wird die Wirkung magnetischer Kräfte festgestellt. magnetischer NordpolNS. befindet sich auf der Nordhalbkugel, nahe der Nordküste von Victoria Island (Kanada). Beide Pole bewegen (wirken) sich ständig auf der Erdoberfläche.

Außerdem verläuft die Achse des Magnetfelds nicht durch den Erdmittelpunkt, sondern hinkt ihm um 430 km hinterher. Das Magnetfeld der Erde ist nicht symmetrisch. Da die Magnetfeldachse nur in einem Winkel von 11,5 Grad zur Rotationsachse des Planeten verläuft, können wir einen Kompass verwenden.

Abschnitt 3. Hypothesen und astrophysikalische Theorien zur Entstehung des Erdmagnetfeldes

Hypothese 1.

M Hydromagnetischer Dynamomechanismus

Die beobachteten Eigenschaften des Erdmagnetfelds stimmen mit dem Konzept seines Auftretens aufgrund des Mechanismus übereinHydromagnetischer Dynamo. Dabei wird das anfängliche Magnetfeld verstärktals Ergebnis von Bewegungen (normalerweise konvektiv oder turbulent) einer elektrisch leitfähigen Substanz im flüssigen Kern des Planeten. Bei der Temperatur des Stoffesmehreren tausend Kelvin ist seine Leitfähigkeit hoch genug, um konvektive Bewegungen zuzulassen,selbst in einem schwach magnetisierten Medium auftreten, könnten gemäß den Gesetzen wechselnde elektrische Ströme anregen können Elektromagnetische Induktion, erzeugen neue Magnetfelder. Die Dämpfung dieser Felder erzeugt entweder thermische Energie(nach dem Joule'schen Gesetz) oder zur Entstehung neuer Magnetfelder führt. BEIMAbhängig von der Art der Bewegungen können diese Felder die anfänglichen Felder entweder schwächen oder verstärken. Um das Feld zu stärken, reicht eine gewisse Asymmetrie der Bewegungen aus.Auf diese Weise, notwendige Bedingung hydromagnetischer Dynamo ist die PräsenzBewegungen in einem leitenden Medium und ausreichend - das Vorhandensein einer bestimmten Asymmetrie (Helizität) der internen Strömungen des Mediums. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, setzt sich der Verstärkungsvorgang fort, bis die Verluste, die mit zunehmender Stromstärke zunehmen, durchJoulesche Wärme wird den Energieeintrag nicht ausgleichenaufgrund hydrodynamischer Bewegungen.

Dynamoeffekt - Selbsterregung und Aufrechterhaltung im stationären ZustandMagnetfelder aufgrund der Bewegung einer leitfähigen Flüssigkeit oder eines Gasplasmas. SeineMechanismus ist ähnlich wie Generieren elektrischer Strom und Magnetfeld im Dynamomit Selbsterregung. Der Dynamo-Effekt ist mit der eigenen Entstehung verbundenMagnetfelder der Sonne der Erde und Planeten sowie deren lokale Felder, zum Beispiel die FelderSpots und aktive Bereiche.

Hypothese 2.

BEIM rotierende Hydrosphäre als mögliche Quelle des Erdmagnetfeldes.

Befürworter dieser Hypothese schlagen vor, dass das Problem des Ursprungs des Erdmagnetfelds mit all seinendie oben genannten Merkmale, könnte seine Lösung auf der Grundlage eines einzigen findenModell, das verdeutlicht, wie die Quelle des Erdmagnetismus zusammenhängtHydrosphäre. Diese Verbindung, so glauben sie, wird durch viele Tatsachen belegt. Zunächst einmal besteht die oben erwähnte "Schiefe" der magnetischen Achse darin, dass sie geneigt ist undin Richtung Pazifischer Ozean verschoben; Gleichzeitig liegt es fast symmetrisch zur Wasserfläche des Weltozeans.Alles sagt dasMeerwasser selbst erzeugt in Bewegung ein Magnetfeld.Es sollte gesagt werden, dass dieses Konzept mit den Daten paläomagnetischer Studien übereinstimmt, die als Beweis für wiederholte Umkehrungen der magnetischen Pole interpretiert werden.

Die Abnahme des Magnetfelds ist auf die Aktivität der Zivilisation zurückzuführen, die zu einer globalen Versauerung der Umwelt führt, hauptsächlich durch die Ansammlung von Kohlendioxid darin. Eine solche zivilisatorische Aktivität kann unter Berücksichtigung des oben Gesagten für sie selbstmörderisch sein.

Hypothese 3

W Die Erde als Gleichstrommotor mit Selbsterregung

Die Sonne

Reis. 10Schema der Interaktion Sonne-Erde:

(-) - Fluss geladener Teilchen;

1s - Sonnenstrom;

1z - Kreisstrom der Erde;

Мв ist der Rotationsmoment der Erde;

w ist die Winkelgeschwindigkeit der Erde;

Fz ist der magnetische Fluss, der durch das Erdfeld erzeugt wird;

Fs - magnetischer Fluss erzeugt durch den Sonnenwindstrom.

Relativ zur Erde ist der Sonnenwind ein Strom geladener Teilchen in einer konstanten Richtung, und das ist nichts anderes als ein elektrischer Strom. Gemäß der Definition der Richtung des Stroms ist er in die Richtung gerichtet, die der Bewegung negativ geladener Teilchen entgegengesetzt ist, d.h. von der Erde zur Sonne.

Betrachten Sie die Wechselwirkung des Sonnenstroms mit dem angeregten Magnetfeld der Erde. Durch Wechselwirkung wirkt auf die Erde ein Drehmoment M 3 zeigt in Richtung der Erdrotation. Damit verhält sich die Erde gegenüber dem Sonnenwind ähnlich wie ein Gleichstrommotor mit Selbsterregung. Die Energiequelle (Generator) ist in diesem Fall die Sonne.

Die aktuelle Erdschicht bestimmt maßgeblich den Ablauf elektrischer Prozesse in der Atmosphäre (Gewitter, Polarlichter, Elmofeuer). Es wurde beobachtet, dass bei Vulkanausbrüchen elektrische Prozesse in der Atmosphäre.

Aus dem Obigen folgt: Die Quelle des Erdmagnetfelds wurde von der Wissenschaft noch nicht festgestellt, die sich nur mit der Fülle der diesbezüglich aufgestellten Hypothesen befasst.

Die Hypothese sollte zunächst den Ursprung der Komponente des Erdmagnetfelds erklären, weil sich der Planet so verhält Dauermagnet mit dem magnetischen Nordpol in der Nähe des geografischen Südpols und umgekehrt.

Heute ist die Hypothese von elektrischen Wirbelströmen, die im äußeren Teil des Erdkerns fließen und einige Eigenschaften einer Flüssigkeit offenbaren, fast allgemein akzeptiert. Es wird berechnet, dass sich die Zone, in der der "Dynamo" -Mechanismus arbeitet, in einer Entfernung von 2,25 bis 0,3 des Erdradius befindet.

Abschnitt 4. Übersicht über die Planeten des Sonnensystems mit Magnetfeld

Gegenwärtig wird die Hypothese von elektrischen Wirbelströmen, die im äußeren Teil des Planetenkerns fließen, der einige Eigenschaften einer Flüssigkeit aufweist, fast allgemein akzeptiert.

Die Erde und acht weitere Planeten kreisen um die Sonne. (Abb. 11) Er ist einer der 100 Milliarden Sterne, aus denen unsere Galaxie besteht.

Abb.11 Planeten des Sonnensystems

Abb.12 Merkur

Die hohe Dichte von Merkur lässt darauf schließen, dass der Planet einen Eisen-Nickel-Kern hat. Wir wissen nicht, ob der Kern von Merkur dicht ist oder wie die Erde eine Mischung aus dichter und flüssiger Materie ist. Quecksilber hat ein sehr starkes Magnetfeld, was darauf hindeutet, dass es eine dünne Schicht aus geschmolzenem Material hinterlässt, möglicherweise eine Kombination aus Eisen und Schwefel, die einen dichten Kern umgibt.

Die Ströme innerhalb dieser flüssigen Oberflächenschicht erklären den Ursprung des Magnetfeldes. Ohne den Einfluss der schnellen Rotation des Planeten wäre die Bewegung des flüssigen Teils des Kerns jedoch zu gering, um ein so starkes Magnetfeld zu erklären. Das Magnetfeld zeigt an, dass wir auf den "Rest"-Magnetismus des Kerns gestoßen sind, der während seiner Erstarrung im Kern "eingefroren" ist.

Venus

Die Dichte der Venus ist nur geringfügig geringer als die Dichte der Erde. Daraus folgt, dass sein Kern etwa 12% des Gesamtvolumens des Planeten einnimmt und die Grenze zwischen Kern und Mantel etwa auf halbem Weg vom Zentrum zur Oberfläche liegt. Die Venus hat kein Magnetfeld. Selbst wenn ein Teil ihres Kerns flüssig ist, sollten wir nicht erwarten, dass sich in ihrem Inneren ein Magnetfeld entwickelt, da sie sich zu langsam dreht, um die erforderlichen Strömungen zu erzeugen.

Abb.13 Erde

Das starke Magnetfeld der Erde entsteht im Inneren des flüssigen äußeren Kerns, dessen Dichte vermuten lässt, dass er aus einer geschmolzenen Mischung aus Eisen und einem weniger dichten Element, Schwefel, besteht. Der feste innere Kern besteht überwiegend aus Eisen mit einigen Prozent Nickel.

Mars

Seemann 4 zeigten, dass es auf dem Mars kein starkes Magnetfeld gibt und daher der Kern des Planeten nicht flüssig sein kann. Allerdings wannMars Global Landvermesser näherte sich dem Planeten in 120 km Entfernung, stellte sich heraus, dass einige Regionen des Mars starken Restmagnetismus aufweisen, der möglicherweise aus früheren Zeiten erhalten geblieben ist, als der Kern des Planeten flüssig war und ein starkes Magnetfeld erzeugen konnte.Seemann 4 zeigten, dass es auf dem Mars kein starkes Magnetfeld gibt und daher der Kern des Planeten nicht flüssig sein kann.

Abb.14 Jupiter

Der Kern des Jupiter sollte klein sein, aber höchstwahrscheinlich beträgt seine Masse das 10- bis 20-fache der Masse der Erde. Der Zustand des Gesteinsmaterials in Jupiters Kern ist uns nicht bekannt. Sie sollten höchstwahrscheinlich geschmolzen sein, aber der enorme Druck kann sie fest machen.

Jupiter hat das stärkste Magnetfeld aller Planeten im Sonnensystem. Es übertrifft die Stärke des Erdmagnetfeldes um 20.000.000. Jupiters Magnetfeld ist um 9,6 Grad relativ zur Rotationsachse des Planeten geneigt und wird durch Konvektion in einer dicken Schicht aus metallischem Wasserstoff erzeugt.

Abb.15 Saturn

Der innere Aufbau des Saturn ist vergleichbar mit dem inneren Aufbau der anderen Riesenplaneten. Saturn hat ein Magnetfeld, das 600-mal stärker ist als das Magnetfeld der Erde. Dies ist eine Art Variante des Jupiterfeldes. Auf Saturn treten die gleichen Polarlichter auf. Ihr einziger Unterschied zu Jupiter besteht darin, dass sie genau mit der Rotationsachse des Planeten zusammenfallen. Wie das Feld des Jupiter wird auch das Magnetfeld des Saturn durch Konvektionsprozesse erzeugt, die innerhalb der Schicht aus metallischem Wasserstoff stattfinden.

Abb.16 Uranus

Uranus hat fast die gleiche Dichte wie Jupiter. Der felsige zentrale Kern steht wahrscheinlich unter einem Druck von etwa 8 Millionen Atmosphären und seine Temperatur beträgt 8000 0 . Uranus hat ein starkes Magnetfeld, das etwa 50-mal stärker ist als das Magnetfeld der Erde. Das Magnetfeld ist relativ zur Rotationsachse des Planeten um einen Winkel von 59 geneigt 0 , mit dem Sie die Geschwindigkeit der Innenrotation bestimmen können. Das Symmetriezentrum des Magnetfelds von Uranus befindet sich in etwa einem Drittel der Entfernung vom Zentrum des Planeten zu seiner Oberfläche. Dies deutet darauf hin, dass das Magnetfeld aufgrund von Konvektionsströmen innerhalb des eisigen Teils der inneren Struktur des Planeten erzeugt wird.

Abb. 17 Neptun

Die innere Struktur ist Uranus sehr ähnlich. Das Magnetfeld von Neptun ist etwa 25 Mal größer als das Magnetfeld der Erde und 2 Mal schwächer als das Magnetfeld von Uranus. Wie er. Es ist in einem Winkel von 47 Grad zur Rotationsachse des Planeten geneigt. Wir können also sagen, dass das Neptunfeld als Folge von Konvektionsströmen in die Schichten entstanden ist flüssiges Eis. In diesem Fall liegt das Symmetriezentrum des Magnetfelds ziemlich weit vom Zentrum des Planeten entfernt, auf halbem Weg vom Zentrum zur Oberfläche.

Pluto

Wir haben konkrete Informationen über die innere Struktur von Pluto. Die Dichte deutet darauf hin, dass sich unter dem eisigen Mantel höchstwahrscheinlich ein felsiger Kern befindet, in dem etwa 70 % der Masse des Planeten konzentriert sind. Gut möglich, dass sich im Inneren des Steinkerns auch ein Drüsenkern befindet.

Die Erkenntnis, dass Pluto Eigenschaften mit vielen Objekten des Kuipergürtels teilt, hat viele Wissenschaftler zu der Annahme veranlasst, dass Pluto nicht als Planet betrachtet, sondern als ein weiteres Objekt des Kuipergürtels klassifiziert werden sollte. Die Internationale Astronomische Union hat diesen Streitigkeiten ein Ende gesetzt: Aufgrund historischer Präzedenzfälle wird Pluto auch in naher Zukunft als Planet angesehen.

Tabelle 1 – „Die wichtigsten astronomischen Merkmale der Planeten“.

T Wie wir zu dem Schluss kamen: Ein solches Kriterium wie das Magnetfeld ist ein bedeutendes astronomisches Merkmal der Planeten des Sonnensystems.Die meisten Planeten des Sonnensystems (Tabelle 1) sind in gewissem Maße magnetischFelder. In absteigender Reihenfolge des magnetischen Dipolmoments steht Jupiter an erster Stelle undSaturn, gefolgt von Erde, Merkur und Mars, und in Bezug auf das magnetische Moment der Erde beträgt der Wert ihrer Momente 20.000.500.1.3/5000 3/10000.

Abschnitt 5. Die Rolle des Magnetfelds bei der Existenz und Entwicklung des Lebens auf der Erde

Das Magnetfeld der Erde wird schwächer und dies stellt eine ernsthafte Bedrohung für alles Leben auf dem Planeten dar.Laut Wissenschaftlern begann dieser Prozess vor etwa 150 Jahren und hat sich in letzter Zeit beschleunigt. ZuInzwischen hat sich das Magnetfeld des Planeten bereits um etwa 10-15% abgeschwächt.

Während dieses Prozesses wird laut Wissenschaftlern das Magnetfeld des Planeten dann allmählich schwächerverschwindet praktisch und taucht dann wieder auf, hat aber die entgegengesetzte Polarität.

Kompassnadeln, die zuvor zum Nordpol zeigten, zeigen jetzt nach Südender Magnetpol, der durch den Norden ersetzt wird. Beachten Sie, dass wir von Magneten sprechennicht über geografische Pole.

Das Magnetfeld spielt eine sehr wichtige Rolle im Leben der Erde: Einerseits schützt esPlaneten vor einem Strom geladener Teilchen, die von der Sonne und aus den Tiefen des Weltraums fliegen, und andererseits dient eswie ein Verkehrszeichen für alljährlich wandernde Lebewesen. Was passiert, wenn diesDas Feld wird verschwinden, niemand kann es genau vorhersagen, stellt festDasNeuYorkMal.

Es ist davon auszugehen, dass während des Polwechsels vieles im Himmel und auf Erden stattfinden wird,wird drunter und drüber gehen. Verpolung kann zu Unfällen führen Hochspannungsleitungen, Fehlfunktionen von Satelliten, Probleme für Astronauten. Eine Polaritätsumkehr wird zu erheblichen Ergebnissen führendie Ausdehnung von Ozonlöchern, und die Nordlichter werden über dem Äquator erscheinen.

Tiere, die mit "natürlichen" Kompassen navigieren, werden ernsthaften Problemen gegenüberstehen.Fische, Vögel und Tiere verlieren die Orientierung und wissen nicht, wohin sie wandern sollen.

Einigen Experten zufolge haben unsere kleineren Brüder jedoch möglicherweise keinesolche katastrophalen Probleme. Die Verlegung der Pole wird etwa tausend Jahre dauern.Experten glauben, dass sich Tiere an Magneten orientieren Kraftlinien Erde,Sie werden sich anpassen und überleben können.

Auch wenn die endgültige Umkehrung der Pole wahrscheinlich in Hunderten von Jahren stattfinden wird, dieDieser Prozess beschädigt bereits die Satelliten. Das letzte Mal, wie man glaubt, eine solche Katastropheereignete sich vor 780.000 Jahren.

Folglich: In Epochen, in denen die Erde kein Magnetfeld hat, verschwindet ihr schützender Anti-Strahlungsschild. Eine signifikante (mehrfache) Erhöhung des Strahlungshintergrunds kann die Biosphäre erheblich beeinträchtigen.

Fazit

Das Problem der Untersuchung des Magnetfelds ist äußerst relevant, weil.In Epochen, in denen die Erde kein Magnetfeld hat, verschwindet ihr schützender Anti-Strahlungsschild. Eine signifikante (mehrfache) Erhöhung des Strahlungshintergrunds kann die Biosphäre erheblich beeinträchtigen: Einige Gruppen von Organismen müssen aussterben, unter anderen kann die Anzahl der Mutationen zunehmen usw. Und wenn wir Sonneneruptionen berücksichtigen, d.h. kolossale Kraftexplosionen auf der Sonne, die extrem starke Ströme kosmischer Strahlung ausspucken, sollte geschlussfolgert werden, dass die Epochen des Verschwindens des Erdmagnetfelds Epochen katastrophaler Einflüsse auf die Biosphäre aus dem Kosmos sind.

Das Magnetfeld ist eine besondere Form der Materie, durch die die Wechselwirkung zwischen sich bewegenden elektrisch geladenen Teilchen erfolgt.

Die Haupteigenschaften des Magnetfelds:

a) Das Magnetfeld wird durch elektrischen Strom (bewegte Ladungen) erzeugt.

b) Das Magnetfeld wird durch die Wirkung auf den Strom (bewegte Ladungen) erfasst,

Das Magnetfeld ist gekennzeichnet durch:

a) Die magnetische Induktion B ist die Hauptleistungseigenschaft eines Magnetfelds.b) Die magnetische Feldstärke H ist eine Hilfsgröße.

Grafisch wird das Magnetfeld durch magnetische Induktionslinien dargestellt.

Am besten untersucht ist das Magnetfeld der Erde. An jedem Punkt im die Erde umgebenden Raum und auf ihrer Oberfläche wird die Wirkung magnetischer Kräfte festgestellt. magnetischer NordpolNgelegen südlichen Hemisphäre, nahe der Küste der Antarktis, und dem magnetischen SüdpolS. befindet sich auf der Nordhalbkugel, nahe der Nordküste von Victoria Island (Kanada). Beide Pole bewegen (wirken) sich ständig auf der Erdoberfläche. Außerdem verläuft die Achse des Magnetfelds nicht durch den Erdmittelpunkt, sondern hinkt ihm um 430 km hinterher. Das Magnetfeld der Erde ist nicht symmetrisch. Da die Magnetfeldachse nur in einem Winkel von 11,5 Grad zur Rotationsachse des Planeten verläuft, können wir einen Kompass verwenden.

Die Quelle des Erdmagnetfelds wurde von der Wissenschaft noch nicht festgestellt, die sich nur mit einer Fülle von diesbezüglich aufgestellten Hypothesen befasst, die zunächst den Ursprung der Komponente des Erdmagnetfelds erklären sollten zu dem sich der Planet wie ein Permanentmagnet mit einem magnetischen Nordpol in der Nähe des geografischen Südpols verhält und umgekehrt. Heute ist die Hypothese von elektrischen Wirbelströmen, die im äußeren Teil des Erdkerns fließen und einige Eigenschaften einer Flüssigkeit offenbaren, fast allgemein akzeptiert. Es wird berechnet, dass sich die Zone, in der der "Dynamo" -Mechanismus arbeitet, in einer Entfernung von 2,25 bis 0,3 des Erdradius befindet.Es sei darauf hingewiesen, dass die Hypothesen, die den Mechanismus der Entstehung des Magnetfelds der Planeten erklären, ziemlich widersprüchlich sind und bisher nicht bestätigt wurden.

Die meisten Planeten im Sonnensystem sind bis zu einem gewissen Grad magnetisch.Felder. Nami gesammelt von verschiedene Quellen und systematisierte Daten zu den Merkmalen verschiedener Planeten des Sonnensystems. Mit diesen Daten ergänzten wir die allgemein anerkannte Tabelle „Grundlegende astronomische Eigenschaften der Planeten“. Wir glauben, dass das Kriterium "Magnetfeld" eines der führenden Merkmale der Planeten des Sonnensystems ist. In absteigender Reihenfolge des magnetischen Dipolmoments steht Jupiter an erster Stelle undSaturn, gefolgt von Erde, Merkur und Mars, und in Bezug auf das magnetische Moment der Erde beträgt der Wert ihrer Momente 20.000, 500, 1, 3/5000, 3/10000 ..

6. Die theoretische Bedeutung der Studie liegt darin, dass:

1) systematisiertes Material zum Magnetfeld der Erde und den Planeten des Sonnensystems;

2) Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften des Magnetfeldes der Planeten des Sonnensystems wurden spezifiziert und die Tabelle „Grundlegende astronomische Eigenschaften der Planeten“ wurde mit Daten über die Magnetfelder des Sonnensystems ergänzt;

Darüber hinaus ermöglichte mir die theoretische Bedeutung des Themas „Das Magnetfeld der Planeten des Sonnensystems“, meine Kenntnisse in Physik und Astronomie zu erweitern

Gebrauchte Bücher

1 .Govorkov VA Elektrische und magnetische Felder. "Energie", M, 1968 - 50 S.

2. David Rothery Planets, Fair-Press“, M, 2005 – 320s.

3 .Tamm IE Über Ströme in der Ionosphäre, die Schwankungen im Erdmagnetfeld verursachen. Treffen wissenschaftliche Abhandlungen, Bd. 1, „Nauka“, M., 1975 - 100 S.

4. Yanovsky B. M. Erdmagnetismus „Verlag der Leningrader Universität“. Leningrad, 1978 - 75er Jahre.

PAnwendung

Thesaurus

G Kernriesen - die beiden größten Riesenplaneten (Jupiter und Saturn), die eine tiefere äußere Gasschicht haben als die beiden anderen Riesenplaneten.

G Riesenplaneten - vier größten Planeten im äußeren Bereich des Sonnensystems (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun), deren Masse das Zehn- oder Hundertfache der Masse der Erde beträgt und die keine feste Oberfläche haben.

Zu Oipergürtel - eine Region des Sonnensystems, die sich jenseits der Neptunbahn in einer Entfernung von 30-50.a.u. Von der Sonne, bewohnt von kleinen eisigen Objekten von subplanetarer Größe, genannt (mit Ausnahme von Pluto und seinem Satelliten Charon, die die größten Körper in dieser Region sind) Kuipergürtel-Objekte. Die Existenz des Kuiper-Gürtels wurde theoretisch von Kenneth Edgeworth (1943) und Edgeworth-Kopeyre (oder Scheibe) vorhergesagt.Objekte darin werden Kuiper-Gürtel-Objekte oder Edgeworth-Kopeyre-Objekte genannt.

Zu Ora - die äußere, chemische Schicht eines festen Planetenkörpers, die sich von anderen unterscheidet. Auf terrestrischen Planeten ist K. felsig und enthält große Menge Elemente geringerer Dichte als der darunter liegende Mantel. Auf Eissatelliten oder ihnen ähnlichen Körpern ist K. (wo es existiert) reicher an Salzen und flüchtigem Eis als der darunter liegende Eismantel.

L Einheiten- Dieser Begriff wird manchmal für gefrorenes Wasser verwendet, kann aber auch andere flüchtige Substanzen in gefrorenem Zustand bedeuten (Methan, Ammoniak, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Stickstoff - entweder einzeln oder in Kombination).

M Anthia- kompositorisch hervorragendes Gestein, das außerhalb des Kerns eines festen Planetenkörpers liegt. Planeten vom Erdtyp haben Gesteinsplaneten, Eissatelliten haben Eisplaneten. In einigen Fällen unterscheidet sich das äußere feste chemische Gestein geringfügig von der Zusammensetzung des M selbst. In diesem Fall wird es Rinde genannt.

P der Planet ist eines der großen Objekte, die um die Sonne (oder einen anderen Stern) kreisen.Neun Körper (Merkur, Venus, Pluto) werden P. unseres Sonnensystems genannt. Präzise Definition Es ist unmöglich zu geben, da Pluto anscheinend ein außergewöhnlich großes Kuipergürtelobjekt ist (die meisten dieser Objekte sind zu klein, um als P. betrachtet zu werden), während einige P.-Satelliten in ihrer Größe, Zusammensetzung und anderen Eigenschaften durchaus in Frage kommen er würde P anrufen.

P terrestrische Planeten- Erde und ähnliche Himmelskörper (mit einem eisenhaltigen Kern und einer felsigen Oberfläche) Zu diesen Planeten gehören Merkur, Venus und Mars. Dazu gehören auch der Mond und ein großer Satellit des Jupiter, Io.

P Rezession - die langsame Bewegung der Rotationsachse der Erde entlang eines Kreiskegels mit der Achse, der Winkel beträgt 23-27 Grad.

Der Zeitraum einer vollständigen Rotation beträgt etwa 26.000 Jahre. Durch P. ändert sich die Position des Himmelsäquators; die Punkte der Frühlings- und Herbstäquinoktien zur kupferfarbenen jährlichen Bewegung der Sonne um 50,24 Sekunden pro Jahr; außerdem bewegt sich die Welt zwischen den Sternen; Die äquatorialen Koordinaten der Sterne ändern sich ständig.

P Rograd-Bewegung - Umdrehungen oder Drehungen, die gegen den Uhrzeigersinn gerichtet sind, wenn man sie vom Nordpol der Sonne (oder Erde) aus betrachtet. Wenn wir über Satelliten sprechen, gilt die Umlaufbahn als prograd, wenn sie mit der Rotationsrichtung des Planeten übereinstimmt. Die meisten Bewegungen im Sonnensystem sind prograd.

R Rückläufige Bewegung - eine Umdrehung oder Drehung im Uhrzeigersinn, vom Nordpol der Sonne (oder Erde) aus gesehen. Es ist das Gegenteil von fortschreitender Bewegung. Wenn wir über Satelliten sprechen, wenn es der Rotationsrichtung des Planeten entgegengesetzt ist.

Mit Sonnensystem - die Sonne und mit ihr gravitativ verbundene Körper (dh Planeten, ihre Satelliten, Asteroiden, Kuipergürtelobjekte, Kometen usw.).

ich zeichnen - eine dichte innere Region eines Planetenkörpers, die sich in ihrer Zusammensetzung vom Rest des Planeten unterscheidet. Ya liegt unter dem Mantel. I. terrestrische Planeten sind reich an Eisen. Große Eissatelliten und Riesenplaneten haben felsige Kerne, in denen sich eisenhaltige Kerne befinden können.

In Anbetracht planetarisches Magnetfeld, machen wir uns zunächst mit den Hypothesen der Existenz vertraut Magnetpole der Erde.

Es läuft alles auf die Prozesse hinaus, die in den Eingeweiden der Erde stattfinden, nämlich in der Schicht namens Mohorovichich-Schicht (mehr Details:). Als kritisch stellte sich die Temperatur des Wassers an der Oberfläche heraus. Diese Beobachtung war der erste Hinweis auf die Essenz dessen, was in dieser mysteriösen Schicht vor sich geht. Was erklärt die Existenz Magnetpole der Erde.

In den Schichten der Erdkruste

Stellen Sie sich einen Wassertropfen vor, der mit einem weiteren Regen auf den Boden fällt und beginnt, durch die Ritzen zu sickern. in den Schichten der Erdkruste in seine Tiefen. Wir glauben, dass unser Tröpfchen großes Glück hat: Keiner der Wasserströme, die sich in den oberen Schichten der Erde bilden und von den Menschen für den Bau von Brunnen, Bewässerungsanlagen und ähnlichen Bedürfnissen weit verbreitet sind, hat es nicht aufgenommen und mitgenommen.

Nein, der Tropfen passierte mehrere Kilometer Erdschichten. Lange Zeit begannen Ströme derselben Tropfen, die sich in dieselbe Richtung bewegten, darauf zu drücken, und unterirdische Hitzestrahlen begannen, es immer merklicher zu erhitzen. Seine Temperatur liegt seit langem über 100 Grad der internationalen Temperaturskala.

Der Tropfen träumte heimlich von der Zeit, in der er auf der Erdoberfläche bei einer solchen Temperatur frei kochen und sich in einen freien transparenten Dampf verwandeln könnte. Leider konnte sie jetzt nicht kochen: Der hohe Druck der darüber liegenden Wassersäule störte.

Tröpfchen fühlte, dass ihr etwas Außergewöhnliches widerfuhr. Sie begann sich besonders für die Felsen zu interessieren, die Teil des Risses waren, entlang dem sie hinabstieg. Sie fing an, einzelne Moleküle bestimmter Substanzen aus ihnen herauszuwaschen, oft auch Wasser darin normale Bedingungen, kann sich nicht auflösen.

Das Tröpfchen fühlte sich nicht mehr wie Wasser an, sondern begann, die Eigenschaften der stärksten Säure zu zeigen. Unterwegs gestohlene Moleküle, die das Wasser mit sich trug. Die chemische Analyse würde zeigen, dass es so viele mineralische Verunreinigungen enthält, wie sie in den berühmten Mineralwässern nicht zu finden sind.

Wenn ein Tröpfchen mit all seinem Inhalt auf die Erdoberfläche zurückkehren könnte, würden Mediziner wahrscheinlich viele Krankheiten finden, für die es das erste Heilmittel wäre. Aber die Tröpfchen sind schon weit unter die Erdschichten gegangen, wo sie entstehen. Ihr blieb nur noch ein möglicher Weg - weiter hinunter, in die Eingeweide der Erde, der immer größer werdenden Hitze entgegen.

Und schließlich liegt die kritische Temperatur im internationalen Maßstab bei 374 Grad. Das Tröpfchen fühlte sich unsicher an. Sie brauchte keine zusätzliche latente Verdampfungswärme, sie verwandelte sich in Dampf und hatte nur die Wärme, die in ihr verfügbar war. Sein Volumen änderte sich jedoch nicht.

Aber nachdem sie zu einem Dampftropfen geworden war, begann sie nach Wegen zu suchen, in die sie expandieren konnte. Es scheint, dass der minimale Widerstand von oben kam. Und die Dampfpartikel, die vor kurzem ein Wassertropfen gewesen waren, begannen sich nach oben zu drücken. Gleichzeitig deponierten sie die meisten der im Tröpfchen gelösten Stoffe am Ort seiner entscheidenden Umwandlung.

Der aus unserem Tröpfchen gebildete Dampf brach einige Zeit relativ sicher durch. Die Temperatur der umliegenden Felsen sank und plötzlich verwandelte sich der Dampf wieder in einen Wassertropfen. Und sie änderte abrupt die Bewegungsrichtung, begann nach unten zu fließen.

Und die Temperaturen der umliegenden Felsen begannen wieder zu steigen. Und nach einer Weile erreicht die Temperatur wieder einen kritischen Wert, und wieder steigt eine leichte Dampfwolke auf.

Wenn ein Tröpfchen denken und Schlüsse ziehen könnte, würde es wahrscheinlich denken, dass es in eine monströse Falle geraten ist und nun zum ewigen Umherirren und ewigen Verwandeln zweier Aggregatzustände zwischen zwei Isothermen verdammt ist.

Gleichzeitig leistet diese vertikale Bewegung von Wasser und Dampf genau die Arbeit, die für die Bildung der Mohorovichi-Oberfläche notwendig ist. Wenn Wasser zu Dampf wird, lagern sich darin gelöste Stoffe ab: Sie zementieren das Gestein, machen es dichter und haltbarer.

Dämpfe, die sich nach oben bewegen, tragen einige Substanzen mit sich. Zu diesen Stoffen gehören Metallverbindungen mit Chlor und anderen Halogenen sowie Kieselsäure, deren Rolle bei der Bildung von Granit entscheidend ist.

Doch der Gedanke an ein Tröpfchen über die ewige Gefangenschaft, in die sie angeblich gefallen sei, entspricht nicht der Wahrheit. Tatsache ist, dass es in den Bereich der Erdkruste fiel, der eine erhöhte Durchlässigkeit aufweist. Auf und ab huschende Wassertropfen und Dampfschwaden wurden aus den Felsen gespült ganze Linie Substanzen, wodurch Lücken, Risse, Poren entstehen.

Sie sind ohne Zweifel in horizontaler Richtung miteinander verbunden und bilden eine Art Schicht, die den gesamten Globus umgibt. Der Entdecker nannte es Entwässerung. Vielleicht wird es angerufen Grigorievs Schicht.

Unter dem Einfluss des Druckunterschieds zwischen dem Druck, der das Wasser an Land stützt (im Durchschnitt steigen die Kontinente um 875 Meter über den Meeresspiegel) und tiefer in den Ozeanen fließt langsam Wasser, das in die Entwässerung gefallen ist Schicht vom Festlandgebiet zum Meeresgebiet.

Durch die dicken Gesteine ​​der Erde bis zur Drainageschicht strömend, kühlen diese Wässer die Felsen und tragen die Wärme, die den kontinentalen Gesteinen entnommen wird, durch die Drainageschicht in die Ozeane. Die Ozeane haben keine Granitschicht, weil es in der Drainageschicht keinen Rückfluss von Wasser und Dampf gibt. Dort bewegen sich Wasser und Dampf in die gleiche Richtung, nur nach oben.

Nachdem sie die Oberfläche des Meeresbodens erreicht haben, strömen sie frei hinein und versorgen die Hydrosphäre, die fast den gesamten Globus bedeckt, mit Salz.

Hypothesen über die Existenz des Erdmagnetfeldes

Eine Hypothese bleibt eine Hypothese, bis sie durch bestimmte Schlussfolgerungen bestätigt wird, die daraus gezogen werden. So blieb Newtons Gesetz der universellen Gravitation eine Hypothese, (mehr:), bis es durch seine rechtzeitige Rückkehr von Kometen bestätigt wurde, deren Bahnen nach den Formeln dieses Gesetzes berechnet wurden.

Es blieb also eine Hypothese berühmte Theorie Einsteins Relativitätstheorie, während die Fotografie der Sterne im Moment Sonnenfinsternis bestätigten nicht die Verschiebung des Sonnenlichtstrahls, wenn er an einem starken Gravitationskörper vorbeigeht. Welche Schlussfolgerungen können aus der von S. M. Grigoriev aufgestellten Hypothese des Entwässerungsgürtels gezogen werden?

Es gibt solche Schlussfolgerungen! Und der erste von ihnen bietet eine hervorragende Gelegenheit, den Ursprung zu erklären Das Magnetfeld der Erde und Planeten. Die moderne Wissenschaft kennt weder eine bewiesene Theorie noch eine akzeptable Hypothese, die ein so offensichtliches, bekanntes Magnetfeld der Erde erklären würde, das die Kompassnadel immer mit einem Ende nach Norden dreht.

Ya. M. Yanovsky schrieb in seinem 1964 erschienenen Buch "Terrestrial Magnetism":

Bis zum letzten Jahrzehnt gab es keine einzige Hypothese, keine einzige Theorie, die den Permanentmagnetismus der Erde zufriedenstellend erklären würde.

Wie Sie sehen können, ist die erste Schlussfolgerung sehr wichtig. Machen wir uns mit seiner Essenz vertraut.

Natürlich ist dies keine ganz richtige Aussage, dass es keine Hypothesen gab, die versuchen würden, das Vorhandensein von Erdmagnetismus zu erklären. Es gab Hypothesen. Einer von ihnen bezog sich auf die Nichtsynchronisation der Rotation von Teilen unseres Planeten: Die Rotation des Kerns hinkt nämlich der Rotation des Mantels um etwa eine Umdrehung in zweitausend Jahren hinterher.

Der andere führte einige sich bewegende Massen in den Kern ein. Auch die Frage des Vorhandenseins eines elektrischen Stroms, der sich in Breitenrichtung bewegt, wurde diskutiert. Da man jedoch glaubte, dass solche Ströme nur an der Grenze zwischen Kern und Mantel zirkulieren könnten, wurden sie dorthin geschickt.

Vor relativ kurzer Zeit ist eine neue Hypothese aufgetaucht, die den Erdmagnetismus durch Wirbelströme im Kern der Erde erklärt. Da es unmöglich ist zu überprüfen, ob diese Strömungen vorhanden sind oder nicht, ist diese Hypothese zu einer bedeutungslosen Existenz verurteilt. Sie hat einfach keine Chance, jemals eine Bestätigung zu bekommen.

Die Existenz einer Entwässerungsschale ermöglicht es sofort zu erklären, wie Oberflächenströmungen in Breitenrichtung um den Globus zirkulieren. Die Flüssigkeit, die die Entwässerungsschale unter dem Einfluss der Anziehungskraft des Mondes zweimal täglich füllt, steigt um fast einen Meter an.

Nach dem Buckel, unter dem ein zusätzliches Volumen an Flüssigkeiten und Gasen angesaugt wird, befindet sich eine Senke, die alles herausdrückt, was die Tide nach Westen ansaugt. So entsteht ein kontinuierlicher Strom, wie er von den Gezeiten geschaffen wurde. Ablaufflüssigkeit um die Welt.

Drainageflüssigkeit ist mit einer großen Menge verschiedenster darin gelöster Substanzen gesättigt. Unter ihnen gibt es viele Ionen, einschließlich Kationen, die tragen positive Ladung. Es gibt auch Anionen, die eine negative Ladung tragen.

Wir können mit Sicherheit sagen, dass derzeit Kationen überwiegen, da in diesem Fall ein magnetischer Südpol in der Nähe des geografischen Nordpols auftreten müsste. Und genau so liegen derzeit die Magnetpole der Erde.

Ja, so sind sie jetzt. Aber Paläomagnetisten haben fest festgestellt, dass es vergleichsweise oft – im geologischen Sinne des Wortes – zu plötzlichen Änderungen in der Magnetisierung der Erde kommt, so dass die Pole ihre Plätze wechseln.

Keine der kühnsten Hypothesen kann diese Tatsache erklären. Und die Essenz der Sache ist offensichtlich einfach: Wenn Anionen in der Drainageflüssigkeit zu dominieren beginnen, wird der magnetische Nordpol seinen angemesseneren Platz - zumindest dem Namen nach - in der Nähe des geografischen Nordpols einnehmen.

Magnetfeld des Mondes

Wenn wir unsere geliebte Erde verlassen und eine kleine Weltraumreise unternehmen, dann besuchen wir zuerst unseren nächtlichen Begleiter, den Mond.

Es gibt jetzt keinen einzigen Wassertropfen mehr auf seiner Oberfläche. Aber vielleicht hat es einen Entwässerungsgürtel, in dessen engen Spalten und Hohlräumen, wie auf der Erde, hochmineralisiertes Wasser eingeschlossen ist?
Magnetfeld des Mondes bestimmt durch die Größe seiner Flutwelle.

Auf der Erde wird diese Welle durch die Anziehungskraft des Mondes verursacht. Aber die Erde verursacht keine Flutwelle auf dem Mond, da der Mond immer einseitig zur Erde gedreht ist. Und doch gibt es auf dem Mond eine Flutwelle. Immerhin dreht es sich, wenn auch sehr langsam, doch relativ zur Sonne.

Es macht eine Umdrehung relativ zu unserer zentralen Leuchte in etwa einem Monat. Und die Anziehungskraft der Sonne ist viel geringer als beispielsweise die Anziehungskraft des Mondes auf der Erde.

Seltene und unbedeutende Gezeiten können dazu beitragen, dass nur ein sehr kleines Magnetfeld auftritt. Dieses Feld besitzt der Mond.

Das Vorhandensein eines Entwässerungsgürtels hilft, viele andere Geheimnisse des Mondes zu erklären. So erklärt S. M. Grigoriev hervorragend die Asymmetrie der Mondscheibe, die Essenz von Mascons usw. Jede dieser von ihm gegebenen Erklärungen kann als Beweis für die Existenz einer Entwässerungshülle um den Mond gewertet werden.

Er sagte voraus, dass der Radius der uns zugewandten Mondhalbkugel kleiner ist als der Radius der anderen Halbkugel, noch bevor die entsprechenden Messungen von den Satelliten gemacht wurden.

Die Erdgruppe hat ihr eigenes Magnetfeld. Die Riesenplaneten und die Erde haben die stärksten Magnetfelder. Oft wird die Quelle des Dipol-Magnetfelds des Planeten als sein geschmolzener leitfähiger Kern angesehen. Venus und Erde haben ähnliche Größen, durchschnittliche Dichte und sogar Interne Struktur Die Erde hat jedoch ein ziemlich starkes Magnetfeld, die Venus jedoch nicht (das magnetische Moment der Venus überschreitet nicht 5-10% des Erdmagnetfelds). Nach einer der modernen Theorien hängt die Intensität des Dipolmagnetfelds von der Präzession der Polachse und der Winkelgeschwindigkeit der Rotation ab. Es sind diese Parameter auf der Venus, die vernachlässigbar sind, aber Messungen zeigen eine noch geringere Intensität als die Theorie vorhersagt. Moderne Annahmen über das schwache Magnetfeld der Venus gehen davon aus, dass es im angeblich eisernen Kern der Venus keine Konvektionsströme gibt.

Anmerkungen

Wikimedia-Stiftung. 2010 .

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