Cel mai puternic magnet din lume: Teslas.
Sunt necesare temperaturi foarte scăzute pentru a crea câmpuri magnetice super-puternice
Experimentați Centrul de control din vedere de ochi de pasăre
Centrul de control al experimentului la Laboratorul NHMFL
Până acum, doar zece astfel de stele au fost descoperite. Intensitatea câmpului acestei stele este de 100 miliarde T (in sistem international unitățile câmpului magnetic se măsoară în tesla). Pentru comparație, Pământul are doar 0,00005 T. Este puțin probabil să creăm vreodată un magnet de putere comparabilă cu un magnetar. Dar asta nu înseamnă că nu încercăm. Motivele pentru care oamenii de știință încearcă neîncetat să construiască magneți din ce în ce mai puternici variază de la „ce ar fi dacă...?” până la o nevoie reală de a îmbunătăți echipamentele medicale de proiecție.
Recordul de până acum aparține specialiștilor de la National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL), situat în Tallahassee, Florida. În decembrie 1999 au lansat un magnet hibrid. Cântărește 34 de tone, are aproape 7 metri înălțime și poate crea un câmp magnetic de 45 T, de aproximativ un milion de ori mai mare decât cel al Pământului. Acest lucru este deja suficient pentru ca proprietățile materialelor electronice și magnetice convenționale să se schimbe dramatic.
Acest magnet, dezvoltat de NHMFL, reprezintă o piatră de hotar foarte importantă în construcția ISS, a spus Jack Crow, șeful laboratorului.
Aceasta nu este o potcoavă pentru tine
Dacă ți-ai imaginat o potcoavă uriașă, vei fi dezamăgit. Magnetul Florida (vezi fotografia de mai sus) este de fapt doi care lucrează în sistem. Stratul exterior este un magnet suprarăcit, supraconductor. Este cel mai mare de acest fel creat vreodată. Este răcit constant la o temperatură apropiată de zero absolut. Pentru aceasta se foloseste un sistem cu heliu superfluid – singurul din SUA special conceput pentru racirea acestui magnet. Și în centrul dispozitivului complicat se află un electromagnet masiv, adică un magnet rezistiv foarte mare.
În ciuda dimensiunii gigantice a sistemului construit la NHMFL, amplasamentul experimental este extrem de mic. De obicei, experimentele sunt efectuate pe obiecte nu mai mari decât vârful unui creion. În acest caz, proba este închisă într-o sticlă, ca un termos, pentru a menține temperatura scăzută.
Când materialele sunt expuse la câmpuri magnetice ultra-înalte, încep să li se întâmple lucruri foarte ciudate. De exemplu, electronii „dansează” pe orbitele lor. Și când tensiune camp magnetic depășește 35 T, proprietățile materialelor devin incerte. De exemplu, semiconductorii pot schimba proprietățile înainte și înapoi: într-un moment conduc curentul, în altul nu.
Crow spune că magnetul din Florida își va crește treptat puterea la 47, apoi la 48 și, în cele din urmă, la 50 T în cinci ani, iar rezultatele cercetării au depășit deja cele mai nebunești așteptări ale lui: „Avem tot ce ne-am sperat și multe altele. Colegii noștri ne bombardează acum cu cereri pentru a le oferi și lor oportunitatea de a experimenta.”
Aplicație în medicină
În timp ce NHMFL își concentrează eforturile pe cercetarea „pură”, o mare parte din dezvoltarea în domeniul magneților puternici este dictată de nevoia de progrese în tehnologia medicală. Institutul pentru creier al Universității de Stat din Florida susține că are cel mai mare magnet folosit vreodată în imagistica. Acest „behemoth” de 24 de tone poate găsi o listă lungă de boli și defecte ale creierului și coloanei vertebrale. Puterea sa este de 11,7 T, care este de 234 de mii de ori mai mare decât cea a Pământului.
Cu cât câmpul magnetic este mai puternic, cu atât rezultatele care pot fi obținute cu ajutorul tehnologiilor precum nuclearul sunt mai precise și detaliate rezonanță magnetică(RMN). Un proiect în derulare își propune să arate efectele paraliziei și medicamentele folosite pentru a o trata asupra celulelor creierului. Un studiu RMN funcțional (fNMR) va arăta exact cât de mult medicament a fost absorbit de care celule.
Tehnologiile RMN și fNMR funcționează astfel. În primul rând, cu ajutorul unui câmp magnetic puternic, nucleele celulelor se aliniază într-un rând, ca ace ale unei busole. Apoi un magnet mai puțin puternic întoarce miezurile. În acest caz, se generează un semnal măsurabil, care este înregistrat și convertit de computere într-o imagine tridimensională. Cu cât magneții sunt mai puternici, cu atât mai multe nuclee vor răspunde la semnal. Spre deosebire de razele X, care arată oase și țesuturi dure, RMN se concentrează pe țesuturile moi.
Utilizarea în continuă expansiune a magneților în medicină ridică o întrebare firească - este util? ÎN anul trecut au existat multe controverse cu privire la impactul liniilor electrice din apropiere asupra oamenilor și animalelor. Dar, deoarece puterea câmpului magnetic scade foarte repede, o persoană care trăiește la doar 15 metri de o linie electrică primește doar doi miligauss (mG). Studiile recente vorbesc în favoarea versiunii că aceasta nu are niciun efect asupra oamenilor.
Pe de altă parte, nu s-a găsit absolut niciun efect pozitiv de la magneții „purtabili”, care sunt adesea vânduți ca un remediu universal pentru toate bolile - inclusiv artrita. Dar milioane de oameni de pe tot globul nu o opresc.
Pentru a crea dispozitive magnetice, oamenii de știință obișnuiau să le folosească materiale diferite, inclusiv chiar și exotice precum platina. Cu toate acestea, puterea magnetului de neodim a lăsat mult de dorit până în 1982, când au fost descoperite și aplicate proprietățile uimitoare ale neodimului. Au trecut doar câteva decenii de atunci, dar și acum putem spune că acest element pământ rar a explodat literalmente. procese tehnologice diferite industrii. Descoperirea a fost obținută datorită mai multor avantaje ale aliajului simultan.
Caracteristicile produselor magnetice
În primul rând, astăzi putem spune cu deplină încredere că din partea întregii familii dispozitive similare cei mai puternici sunt magneții de neodim. În al doilea rând, forța fantastică de aderență este departe de singurul avantaj al unor astfel de produse. Ce valoare are faimoasa lor rezistență la demagnetizare. În timp ce omologii din ferită își pierd aproape complet caracteristicile în 20-30 de ani, neodimul devine doar cu câteva procente mai slab. Aceasta înseamnă că durata sa de viață este practic nelimitată. Toți cei care au avut norocul să cumpere magneți puternici din neodim au putut fi convinși de caracteristicile lor impresionante.
Printre altele, forța de aderență a produselor magnetice este serios afectată de parametrii de greutate și dimensiune. Cu alte cuvinte, cu cât produsul este mai masiv, cu atât este mai mare forța necesară pentru a-l rupe de pe suprafața fierului. Chiar și un disc de 50x30, care cântărește mai puțin de jumătate de kilogram, nu oricine se poate desprinde de pe o placă de oțel, deoarece aceasta va necesita un efort comparabil cu ridicarea a 116 kg. Prin urmare, oricine decide să cumpere un magnet mare de neodim ar trebui să-și amintească să ia măsuri de precauție atunci când îl manipulează. Încercați să țineți obiectele din neodim departe de obiectele masive de fier, nu le oferiți copiilor, nu le supuneți la stres mecanic dur - materialul este destul de fragil.
Poți găsi magneți de la câteva grame la câteva kilograme și un ambreiaj de câțiva cenți în catalogul de pe site.
Furtunile magnetice nu sunt de obicei considerate un fenomen natural formidabil, cum ar fi cutremure, tsunami, taifunuri. Adevărat, ele perturbă comunicațiile radio la latitudinile înalte ale planetei, fac să danseze acele busolei. Acum, aceste piedici nu mai sunt groaznice. Comunicațiile pe distanțe lungi sunt din ce în ce mai des efectuate prin sateliți, cu ajutorul lor, navigatorii stabilesc cursul pentru nave și aeronave.
S-ar părea că capriciile câmpului magnetic nu mai pot deranja pe nimeni. Dar tocmai acum, unele fapte au dat naștere la temeri că modificările câmpului magnetic al Pământului pot provoca catastrofe, în fața cărora cele mai formidabile forțe ale naturii vor păli!
Una dintre aceste schimbări de domeniu are loc astăzi... Din moment ce matematicianul și fizicianul german Karl Gauss a dat pentru prima dată descriere matematică câmp magnetic, măsurători ulterioare - timp de 150 de ani până la astăzi- arată că câmpul magnetic al Pământului slăbește în mod constant.
În acest sens, întrebările par firești: va dispărea complet câmpul magnetic și cu ce i-ar putea amenința pe pământeni?
Amintiți-vă că planeta noastră este bombardată continuu de particule cosmice, mai ales intens de protoni și electroni emiși de Soare, așa-numitul vânt solar. Ei trec pe lângă Pământ cu o viteză medie de 400 km/s. Magnetosfera Pământului nu permite particulelor încărcate să ajungă la suprafața planetei. Ea îi direcționează către poli, unde în atmosfera superioară dau naștere unor aurore fantastice. Dar dacă nu există câmp magnetic, dacă plantă și lumea animală va fi sub un astfel de bombardament continuu, atunci se poate presupune că daunele provocate de radiații asupra organismelor vor avea cel mai dăunător efect asupra soartei întregii biosfere.
Pentru a judeca cât de reală este o astfel de amenințare, trebuie să ne amintim cum apare câmpul magnetic al Pământului și dacă există legături nesigure în acest mecanism care pot eșua.
Conform conceptelor moderne, miezul planetei noastre este format dintr-o parte solidă și o înveliș lichid. Încălzită de miezul solid și răcită de mantaua situată deasupra, materia lichidă a miezului este atrasă în circulație, în convecție, care se descompune în multe fluxuri circulante separate.
Același fenomen este familiar oceanelor terestre, când sursele de căldură adânci sunt aproape de fundul oceanului, datorită căruia se încălzește. Apoi, în coloana de apă apar curenți verticali. De exemplu, un astfel de curent în Oceanul Pacific în largul coastei Peru a fost bine studiat. Aduce o masă uriașă de nutrienți din adâncuri la suprafața apelor, datorită cărora această regiune a oceanului este deosebit de bogată în pește...
Substanța părții lichide a miezului este o topitură cu un conținut ridicat de metale și, prin urmare, are o conductivitate electrică bună. Din cursul școlar, știm că dacă un conductor se mișcă într-un câmp magnetic, traversând liniile sale, atunci o forță electromotoare este excitată în el.
Un câmp magnetic interplanetar slab ar putea interacționa inițial cu fluxurile de topire. Curentul generat de aceasta, la rândul său, a creat un câmp magnetic puternic, care a înconjurat nucleul planetei în inele.
În măruntaiele Pământului, în principiu, totul se întâmplă la fel ca într-un dinam auto-excitat, al cărui model schematic are de obicei fiecare clasă de fizică școlară. Diferența este că în loc de fire, fluxurile de material lichid conductor electric acționează în intestine. Și, aparent, analogia dintre secțiunile rotorului dinamului și fluxurile de convecție ale topiturii din intestine este destul de legitimă. Mecanismul care creează câmpul magnetic al Pământului se numește dinam hidromagnetic.
Dar imaginea, desigur, este mai complicată: câmpurile inelare, altfel se numesc toroidale, nu ies la suprafața planetei. Interacționând cu aceeași masă lichidă mobilă conductoare electric, ele generează un alt câmp, extern, cu care avem de-a face pe suprafața Pământului.
Planeta noastră cu câmpul său magnetic extern este de obicei descrisă schematic ca o minge magnetizată simetric cu doi poli. În realitate, câmpul extern nu este atât de ideal ca formă. Simetria este întreruptă de multe anomalii magnetice.
Unele dintre ele sunt foarte semnificative și sunt numite continentale. Este o astfel de anomalie Siberia de Est, celălalt în America de Sud. Asemenea anomalii apar deoarece dinamul hidromagnetic din intestinele Pământului nu este „proiectat” la fel de simetric ca mașini electrice, construite la o fabrică unde asigură alinierea rotorului și statorului și echilibrează cu grijă rotoarele pe mașini speciale, realizând coincidența centrelor lor de masă (mai precis, axa centrală principală de inerție) cu axa de rotație. Și puterea fluxurilor de materie și conditii de temperatura, de care depinde viteza de mișcare a acestora, sunt departe de a fi aceleași în diferite zone din interiorul pământului, unde funcționează dinamul natural. Cel mai probabil, un dinam adânc poate fi comparat cu o mașină în care secțiunile din înfășurarea rotorului sunt de grosimi diferite, iar decalajul dintre rotor și stator se modifică.
Anomaliile de scară mai mică - regionale și locale - se explică prin particularitățile compoziției scoarței terestre - cum ar fi, de exemplu, anomalia magnetică Kursk, care a apărut din cauza depozitelor gigantice de minereu de fier.
Într-un cuvânt, mecanismul care generează câmpul magnetic al Pământului este stabil, de încredere și se pare că nu există detalii în el care să poată eșua brusc. Mai mult, potrivit profesorului de la Universitatea din München G. Zoffel, conductivitatea electrică material lichidîn intestine este atât de mare încât, dacă dintr-un motiv oarecare dinamul hidromagnetic se „oprește”, forțele magnetice de la suprafața planetei ne vor semnala acest lucru abia după multe milenii.
Dar un lucru este „defalcarea” mecanismului natural, altul este atenuarea treptată a acțiunii sale, asemănătoare cu scărcăniile care au dat naștere glaciației planetei.
Pentru a analiza această circumstanță, avem nevoie de o cunoaștere mai detaliată a comportamentului câmpului magnetic: cum și de ce se modifică în timp.
Orice stâncă, orice substanță care conține fier sau alt element feromagnetic se află întotdeauna sub influența câmpului magnetic al Pământului. Magneții elementari din acest material tind să se orienteze ca un ac de busolă de-a lungul liniilor de forță ale câmpului.
Cu toate acestea, dacă materialul este încălzit, atunci va veni un moment în care mișcarea termică a particulelor devine atât de energetică încât distruge ordinea magnetică. Apoi, când materialul nostru se va răci, începând cu anumită temperatură(se numește punctul Curie) câmpul magnetic va prevala asupra forțelor mișcării haotice. Magneții elementari se vor alinia din nou pe măsură ce câmpul le spune și vor rămâne în această poziție dacă corpul nu este încălzit din nou. Câmpul se dovedește a fi „înghețat” în material.
Acest fenomen face posibilă judecarea cu încredere a trecutului câmpului magnetic al pământului. Oamenii de știință reușesc să pătrundă în astfel de distanțe de timp în care crusta solidă de pe tânăra planetă s-a răcit.Mineralele care au supraviețuit de atunci spun despre cum era câmpul magnetic în urmă cu două miliarde de ani.
Când vine vorba de studii ale perioadelor care sunt mult mai apropiate de noi în timp - în ultimii 10 mii de ani - oamenii de știință preferă să ia materiale de origine artificială pentru analiză, mai degrabă decât lave sau sedimente naturale. Acesta este lut ars de om - vase, cărămizi, figurine rituale etc., care au apărut odată cu primii pași ai civilizației. Avantaj meșteșuguri artificiale din lut, deoarece arheologii le pot data destul de precis.
La Institutul de Fizică a Pământului, Academia Rusă de Științe, laboratorul de arheomagnetism a fost angajat în studierea schimbărilor în câmpul magnetic. Au fost concentrate date ample obținute în laborator și în centre științifice străine de top. Oamenii de știință ruși fac și ei acest lucru.
Într-adevăr, aceste date confirmă că câmpul magnetic slăbește în timpul nostru. Dar este nevoie de o avertizare aici: măsurătorile precise ale comportamentului câmpului pe perioade lungi de timp indică faptul că câmpul magnetic al planetei este supus numeroaselor fluctuații cu perioade diferite. Dacă le adunăm pe toate, obținem așa-numita „curbă netezită”, care coincide destul de bine cu o sinusoidă cu o perioadă de 8 mii de ani.
În acest moment, valoarea totală a câmpului magnetic se află pe segmentul descendent al sinusoidei. Aceasta este ceea ce a provocat îngrijorarea unor autori. În spatele mai mult valori mari, înainte - slăbirea în continuare a câmpului. Va continua încă aproximativ două mii de ani. Dar atunci va începe întărirea câmpului. Această fază va dura 4.000 de ani înainte de a începe din nou recesiunea. Maximul anterior a avut loc la începutul erei noastre. Multiplicitatea oscilațiilor câmpului magnetic se datorează, aparent, lipsei de echilibru în părțile mobile ale dinamului hidromagnetic, conductivității electrice diferite ale acestora.
Este important de reținut că amplitudinea sinusoidei este mai mică de jumătate din intensitatea medie a câmpului. Cu alte cuvinte, aceste fluctuații nu pot reduce în niciun fel valoarea câmpului la zero. Acesta este răspunsul celor care cred că actuala slăbire a câmpului va deschide în cele din urmă suprafața globul pentru a arde particule din spațiu.
După cum sa menționat deja, curba este suma diferitelor fluctuații ale câmpului magnetic al Pământului care se suprapun - în total, aproximativ o duzină dintre ele au fost identificate până acum. Perioadele bine definite sunt 8000, 2700, 1800, 1200, 600 și 360 de ani. Perioadele de 5400, 3600 și 900 de ani sunt urmărite mai puțin clar.
Cu unele dintre aceste perioade sunt asociate fenomene semnificative din viața planetei.
O perioadă de 8000 de ani este, fără îndoială, la scară globală, spre deosebire de fluctuațiile, de exemplu, de 600 sau 360 de ani, care au un caracter regional, local.
Interrelațiile cu multe fenomene naturale din perioada 1800 de ani sunt interesante. Geograful A. V. Shnitnikov a comparat diverse ritmuri naturale ale Pământului și a descoperit atașamentul lor față de fenomenul astronomic numit. Mari sare, când Soarele, Pământul și Luna sunt pe aceeași linie dreaptă și, în același timp, Pământul este situat la cea mai mică distanță atât de luminare, cât și de satelit. În acest caz, ajungeți cea mai mare valoare fortele mareelor. Marile sare se repetă după 1800 de ani (cu abateri) și este însoțită de expansiunea globului în fâșia ecuatorială din cauza valului mare, în care Oceanul Mondial și Scoarta terestra. Ca o consecință a acestui fapt, momentul de inerție al planetei se schimbă și își încetinește rotația. Poziția limitei stratului de gheață polară se schimbă și ea, iar nivelul oceanului crește. Un sare mare se reflectă în clima Pământului - perioadele uscate și umede încep să se alterneze într-un mod diferit. Astfel de schimbări în natură în trecut s-au reflectat în populația planetei: de exemplu, migrația popoarelor s-a intensificat ...
Institutul de Fizică a Pământului și-a propus să afle dacă există vreo legătură între fenomenele cauzate de Marele Sares și comportamentul câmpului magnetic. S-a dovedit că tocmai perioada de 1800 de ani a oscilațiilor câmpului este în bună concordanță cu ritmul fenomenelor cauzate de pozițiile relative ale Soarelui, Pământului și Lunii. Începuturile și sfârșitul schimbărilor și maximele lor coincid... Acest lucru poate fi explicat prin faptul că în masa lichidă care înconjoară nucleul planetei, în timpul Marelui Sares, marea și-a atins valoarea maximă, prin urmare, interacțiunea materiei. s-au schimbat și fluxurile cu câmpul intern.
În ultimii 10 mii de ani, natura terestră nu a suferit niciun dezastru din cauza câmpului magnetic agitat. Dar ce ascunde un trecut mai profund? După cum se știe, cele mai dramatice evenimente din biosfera Pământului se află cu mult peste 10.000 de ani. Poate au fost cauzate de unele modificări ale câmpului magnetic?
Aici va trebui să ne confruntăm cu un fapt care i-a alarmat pe unii oameni de știință.
Câmpurile magnetice din trecut s-au dovedit a fi „înghețate” și în lavele vulcanice, când acestea, răcindu-se, au trecut de punctul Curie. Câmpurile magnetice sunt, de asemenea, imprimate în sedimentele de fund: particulele care se scufundă în fund, dacă conțin feromagneți, precum acele de busole, sunt orientate de-a lungul liniilor câmpului magnetic. Persiste pentru totdeauna în sedimentele pietrificate, cu excepția cazului în care sedimentele au fost supuse unei călduri intense...
Paleomagnetologii studiază câmpurile magnetice antice. Ei au reușit să detecteze schimbări cu adevărat grandioase pe care le-a suferit câmpul magnetic în trecutul îndepărtat. S-a descoperit fenomenul inversiunii – schimbarea polilor magnetici. Nordul s-a mutat în locul de la miazăzi, sudul spre locul de la nord.
Apropo, polii nu se schimbă atât de repede - conform unor estimări, schimbarea durează 5 sau chiar 10 mii de ani.
Ultima astfel de mișcare a avut loc acum 700 de mii de ani. Cel precedent este cu încă 96 de mii de ani mai devreme. Există sute de astfel de schimbări în istoria planetei. Aici nu s-a găsit nicio regularitate - se cunosc perioade lungi de liniște, acestea au fost înlocuite cu perioade de inversiuni frecvente.
Au fost descoperite și așa-numitele „excursii” – plecarea polilor magnetici de cei geografici pe distanțe mari, terminându-se însă cu revenirea la locul de odinioară.
Mulți au încercat să explice inversările de polaritate. Oamenii de știință americani R. Muller și D. Morris, de exemplu, consideră că impactul meteoriților giganți este cauza principală a acestui lucru. „Tremurarea” planetei a forțat să schimbe natura mișcării topirilor în adâncurile sale. Autorii acestei ipoteze s-au bazat pe faptul că acum 65 de milioane de ani a avut loc o inversare și o cădere pe Pământ a unui mare corp cosmic, dovadă fiind depozitele din acea vreme, bogate în iridiu cosmic. Ipoteza arăta spectaculoasă, dar nu a fost convingătoare, fie doar pentru că legătura temporală dintre aceste evenimente a fost dovedită foarte slab. Conform unei alte ipoteze, inversiunile sunt cauzate de fluxurile de topire profunde, atunci când în ele intră în ele bulgări uriași de material feromagnetic. Aceste bulgări, concentrând în sine liniile câmpului magnetic, par să-l „trag” împreună cu ele.
Și această ipoteză este inacceptabilă.
Evident, de-a lungul miliardelor de ani de existență, nucleul Pământului trebuie să fi crescut în dimensiune. S-ar părea că acest lucru nu ar putea decât să afecteze câmpul magnetic al Pământului. Între timp, oamenii de știință care au informații despre cum era câmpul magnetic al planetei în urmă cu două miliarde de ani, compară aceste date cu datele de astăzi și nici măcar nu găsesc urme ale influenței creșterii miezului asupra câmpului magnetic. Poate fi afectată starea câmpului de un fenomen de o amploare mult mai modestă, precum ipoteticele „boțuri”?
Teoria acceptată în prezent a dinamului hidromagnetic este capabilă să explice inversarea, dar această teorie nu spune că schimbarea polilor este obligatorie, doar că nu contrazice acest fenomen.
Inversiunile sunt cauzate de aceleași „imperfecțiuni constructive” ale dinamului hidromagnetic natural. Dar acestea sunt alte defecte decât cele care provoacă spectrul deja familiar de zece oscilații ale câmpului magnetic, oscilații care se repetă uniform în anumite perioade de timp. Inversiunile nu au un caracter sistematic atât de obișnuit.
S-ar putea presupune că fenomenul inversării, căutarea cauzelor și consecințelor sale vor stârni interesul doar cercetătorilor magnetismului terestru. Dar nu, acest fenomen a atras atenția unei game largi de oameni de știință, inclusiv a celor care studiază dezvoltarea biosferei pământului.
ÎN În ultima vremeîn câteva articole științifice S-a sugerat că câmpul magnetic al Pământului dispare în timpul inversărilor. Astfel, vorbim despre faptul că planeta își pierde armura invizibilă de ceva timp. Și acest lucru, aparent, poate duce la moartea multor specii de plante și animale. De aceea unii văd pericolul din schimbările la care este supus câmpul magnetic ca fiind mai formidabil decât cel purtat de trio-ul distructiv: cutremure, tsunami, taifunuri.
Autorii acestei ipoteze, pentru a-și dovedi corectitudinea, citează relația dintre dispariția dinozaurilor dispăruți de pe fața Pământului în urmă cu 65 de milioane de ani și frecventele inversiuni caracteristice acelei perioade.
Ipoteza unei influențe atât de radicale a inversărilor de polaritate asupra dezvoltării întregii naturi vii a Pământului a fost întâmpinată cu o satisfacție deosebită de evoluționiști, care în trecutul recent au modelat istoria biosferei planetei noastre cu ajutorul unui computer, plecând de la formele primare ale materiei vii. Programul a inclus toți factorii cunoscuți până la acel moment care afectează mutațiile și selecție naturală. Rezultatele studiului au fost neașteptate: evoluția de la prima celulă la om în interpretarea matematică a fost mult mai lentă decât în condițiile reale ale naturii terestre.
Evident, au concluzionat oamenii de știință, programul nu a ținut cont de unii factori energetici care obligă natura să schimbe speciile deodată. Acum, cred ei, a fost găsit unul dintre astfel de acceleratori puternici ai evoluției - acesta este impactul asupra lumea organică radiația cosmică în acele perioade în care polii făceau schimb de locuri... Ceva asemănător, cel puțin, cu dezastrul de la Cernobîl.
Fie alarmant, fie încurajator pe acest fundal sună afirmația geofizicienilor americani că au descoperit straturi de lavă în statul Oregon, care arată că câmpul „înghețat” în ele s-a întors la 90 de grade în doar două săptămâni. Cu alte cuvinte, schimbarea nu durează neapărat milenii, dar poate fi aproape instantanee. Adică, timpul efectelor distructive ale radiațiilor cosmice este mic, ceea ce reduce pericolul acestora. Nu este clar de ce câmpul s-a întors nu cu 180 de grade, ci doar cu 90.
Cu toate acestea, presupunerea că câmpul magnetic dispare în timpul inversărilor de polaritate este doar o presupunere și nu un adevăr bazat pe fapte de încredere. Dimpotrivă, unele studii paleomagnetice sugerează că câmpul este conservat în timpul inversărilor. Adevărat, are o structură non-dipol și este mult mai slabă - cu un factor de 10 și chiar de 20 de ori. Obiecții serioase au fost ridicate de interpretarea schimbărilor ascuțite ale câmpului găsite în lavele din statul Oregon. Profesorul G. Zoffel, menționat de noi, consideră că descoperirea colegilor americani poate fi explicată într-un mod complet diferit, de exemplu, astfel: un câmp magnetic, născut în acel moment, a fost „înghețat” în lava care se răcește.
Dar aceste obiecții nu exclud posibilitatea unui efect direct, poate slăbit, al particulelor cosmice asupra lumii vegetale și animale. Mulți oameni de știință s-au alăturat în căutarea răspunsurilor la întrebările puse de această ipoteză.
De remarcate sunt considerațiile exprimate la acea vreme de V. P. Shcherbakov, angajat al Institutului de Fizică al Pământului din cadrul Academiei de Științe a URSS. El credea că în timpul inversărilor, câmpul magnetic al planetei, deși slăbit, își păstrează structura, în special, magnetică. linii de forțăîn regiunea polilor se sprijină încă pe suprafața planetei. Deasupra polilor în mișcare în perioadele de inversare în magnetosferă, există în mod constant, ca în zilele noastre, pâlnii în care particulele cosmice par să cadă.
În perioadele de inversiuni, cu un câmp slăbit, pot zbura până la suprafața mingii verzi la cele mai apropiate distanțe, și eventual chiar să ajungă la ea.
La căutare s-au alăturat și paleontologii. De exemplu, profesorul german G. Herm, care, în colaborare cu multe laboratoare străine, a studiat sedimentele de fund datate la sfârșitul Cretacicului. El a găsit dovezi că a existat un salt în dezvoltarea speciilor în aceste vremuri. Cu toate acestea, acest om de știință consideră că inversiunile de atunci sunt doar unul dintre factorii care au împins evoluția. Domnul Herm nu găsește niciun motiv de îngrijorare cu privire la viața viitoare pe planetă în cazul în care apar schimbări bruște în câmpul magnetic.
Profesorul Universității de Stat din Moscova B. M. Mednikov, un biolog evoluționist, nu le consideră periculoase și explică de ce. Protecția principală împotriva vântului solar, spune el, nu este încă câmpul magnetic, ci atmosfera. Protonii și electronii își pierd energia în straturile superioare de deasupra polilor planetei, determinând ca moleculele de aer să strălucească, „strălucească”. Dacă brusc nu există câmp magnetic, atunci aurora va fi probabil nu numai peste poli, unde magnetosfera conduce acum particule, ci peste tot cerul - dar pe același altitudini mari. Vântul solar va rămâne în continuare sigur pentru cei vii.
B. M. Mednikov mai spune că evoluția nu are nevoie de „biciuire” forțe spațiale. Cele mai recente și mai avansate modele computerizate de evoluție ne convin că viteza sa reală este pe deplin explicată de cauze moleculare interne ale organismului. Când, la nașterea unui nou organism, se creează aparatul său de ereditate, într-unul din o sută de mii de cazuri, copiarea trăsăturilor parentale se produce cu o eroare. Acest lucru este suficient pentru ca speciile de animale și plante să țină pasul cu schimbările mediu inconjurator. Nu uitați de mecanismul de distribuție în masă a mutațiilor genelor prin viruși.
Potrivit magnetologilor, obiecțiile lui B. M. Mednikov nu pot elimina problema. Dacă impactul direct al modificărilor câmpului magnetic asupra biosferei este puțin probabil, atunci există și unul indirect. Există, de exemplu, relații indubitabile între câmpul magnetic al planetei și clima acesteia...
După cum puteți vedea, există multe contradicții serioase în problema relației dintre câmpul magnetic și biosferă. Contradicțiile, ca întotdeauna, încurajează cercetătorii să caute.
| |
Sunt cele mai puternice furtuni din interiorul pământului?Cele mai imprevizibile procese
Forța magnetică este cea mai importantă proprietate a unui magnet. De acest indicator depind performanța și domeniul de aplicare. Puterea magneților este măsurată în unități de tesla (T). Adică, pentru a afla care magnet este cel mai puternic, trebuie să comparați diverse materiale prin acest indicator.
Cel mai puternic electromagnet
Oamenii de știință în tari diferite ei încearcă să creeze cel mai puternic magnet din lume și obțin uneori rezultate foarte curioase. Până în prezent, statutul de cel mai puternic electromagnet este deținut de instalația de la Laboratorul Național Los Alamos (SUA). Dispozitiv uriaș de șapte seturi de bobine greutate totală 8,2 tone produce un câmp magnetic cu o capacitate de 100 T. Această cifră impresionantă este de 2 milioane de ori puterea câmpului magnetic al planetei noastre.
Este demn de remarcat faptul că solenoidul magnetului pentru suport de înregistrare este fabricat dintr-un nanocompozit rusesc de cupru-niobiu. Acest material a fost dezvoltat de oamenii de știință ai Institutului Kurchatov cu asistența Institutului de Cercetare a Materialelor Anorganice din întreaga Rusie. A. A. Bochvara. Fără acest compozit rezistent, noul cel mai puternic magnet din lume nu ar fi putut depăși recordul predecesorului său, deoarece principala dificultate tehnică în operarea instalațiilor de acest nivel este menținerea integrității atunci când este expus la cele mai puternice impulsuri magnetice. Puterea maximă înregistrată a câmpului electromagnet, care a fost distrus de impulsuri în timpul experimentului, a fost de 730 T. În URSS, oamenii de știință, folosind un magnet cu un design special și explozivi, a reusit sa creeze un impuls de 2800 Tl.
cupru-niobiu
Impulsurile magnetice obținute în laboratoare sunt de milioane de ori mai mari decât câmpul magnetic al Pământului. Dar chiar și cel mai puternic magnet care a fost construit până în prezent este de un milion de ori mai slab. stele neutronice. Magnetar SGR 1806-20 are un câmp magnetic de 100 miliarde Tesla.
Cel mai puternic magnet de casă
Desigur, puterea magnetică a stelelor și experimentele oamenilor de știință sunt interesante, dar majoritatea utilizatorilor doresc să știe care magnet este cel mai puternic pentru rezolvarea unor probleme specifice aplicate. Pentru a face acest lucru, trebuie să comparați puterea câmpului magnetic diferite feluri magneti:
1) Magneți de ferită– 0,1...0,2 T
2) Magneți de alnico și samariu– 0,4...0,5 T.
3) Magneți de neodim– până la 2 T (când se adaugă la structura Habalt).
Deci, cel mai puternic magnet este super magnet de pământuri rare, magnet mic puternic, ale cărui componente principale sunt neodim, fier și bor. Puterea câmpului său este comparabilă cu puterea electromagneților cu miez de ferită. Aliajul magnetic pe bază de neodim se mândrește cu performanțe de neegalat în parametri atât de importanți:
1) Forța coercitivă. Această proprietate permite ca materialul să fie utilizat în zona câmpurilor magnetice externe.
2) Forța de rupere. Datorită forței magnetice maxime, este posibilă reducerea dimensiunii produselor, menținând în același timp o putere de adeziv ridicată.
3) Inducția magnetică reziduală. O rată mare de magnetizare reziduală oferă o proprietate foarte importantă a unui magnet de neodim - durata păstrării calităților magnetice. În esență, pierzând doar câteva procente din puterea sa în decurs de un secol, aliajul magnetic neodim-fier-bor este un magnet perpetuu.
Pentru a menține câmpul magnetic puternic al supermagnetului de pământuri rare pe bază de neodim, ar trebui să fiți conștienți de punctele sale slabe. În special, materialul are o structură de pulbere, deci lovituri puternice iar căderile pot duce la pierderea proprietăților sale. De asemenea, aliajul se demagnetizează când este încălzit la +70 ⁰ C (versiunile rezistente la căldură ale aliajelor pot rezista până la +200 ⁰ C). Luați în considerare aceste caracteristici și apoi produsele vă vor beneficia cât mai mult posibil.
