МУ-Э-80 (1003818), страница 7
Текст из файла (страница 7)
В верхних слоях атмосферы частицы корпускулярных потоковсоздают дополнительную ионизацию, которая изменяет условияраспространения радиоволн, и возбуждают свечение, наблюдаемое в видеполярных сияний.Многие вопросы геофизики сегодня ещё требуют дальнейшихисследований и уточнений. Существующие представления, вероятно,изменятся, может быть, даже в самом недалеком будущем.
Однако нашизнания о других планетах находятся на более низком уровне, и наличиетакого относительно хорошо изученного «образца», как Земля, очень важнодля понимания природы планет.Причины возникновения магнитного поля ЗемлиМагнитная ось Земли почти совпадает с осью вращения Земли,поэтому многие исследователи предполагали, что магнитное поле возникаетвследствие вращения Земли. В физике известны явления, когда привращении возникает магнитное поле. Одно из таких явлений — эффектБарнета — Эйнштейна, при котором каждый атом рассматривается какволчок, обладающий магнитным моментом. При вращении таких атомовволчков их оси вращения устанавливаются параллельно, при этом так жерасполагаются их магнитные моменты.
Но расчеты показали, что, если бымагнитное поле Земли возникло таким путем, оно было бы в 10 млрд. разменьше существующего.Другая гипотеза связывала возникновение магнитного поля Земли стем, что на её поверхности имеется отрицательный электрический заряд.Вращаясь вместе с Землей, этот заряд образует круговой электрический ток,а там, где есть круговой ток, есть и магнитное поле, направленное по осикруга.
Но отрицательный заряд на поверхности Земли слишком мал, чтобымогло возникнуть поле нужной величины. Обе эти гипотезы не моглиобъяснить возникновения геомагнитного поля.В 1947 г. советский физик Я. И. Френкель совсем иначе объяснилобразование магнитного поля Земли. Он предположил, что вещество земногоядра обладает электрической проводимостью и совершает вихреобразныеперемещения. Если имеется какое-то небольшое начальное магнитное поле,то земное ядро будет представлять собой некое подобие генератораэлектрического тока: движение проводника в магнитном поле приведет квозникновению электрического тока, а электрический ток вызовет магнитноеполе, которое будет складываться с первоначальным и усилит его.
Обапредположения, положенные в основу этой гипотезы, вполне разумны. Часть33ядра Земли, в интервале 1,5— 3 тысячи километров от центра Земли, ведетсебя как жидкое пластичное тело, и перемещения вещества в нём возможны.Вызвать вихревые перемещения конвективного характера может сильныйнагрев за счет распада радиоактивных веществ в центральной части ядра илиже изменение вещества в самом жидком слое. Первоначальное поле можетбыть обусловлено хотя бы эффектом Барнета — Эйнштейна. Впоследствиигипотеза Я. И. Френкеля была значительно переработана и развита другимиучеными в стройную теорию происхождения магнитного поля Земли.Появилось направление в науке, занимающееся связью движущейсяпроводящей среды с магнитным полем, — магнитогидродинамика.Удалось выяснить, что проводящая жидкость, движущаяся вмагнитном поле, искажает его: магнитные силовые линии как бызахватываются и увлекаются движущейся жидкостью.
Жидкая, пластичнаячасть ядра при вращении увлекает за собой силовые линии начальногомагнитного поля. В результате образуются два круговых тороида: двебаранки, состоящие из силовых линий магнитного поля, одна из которыхопоясывает ядро по широте в Южном полушарии, а другая — в Северном.Вещество жидкого ядра совершает, кроме того, конвективные перемещения,о которых говорилось в гипотезе Френкеля. Взаимодействие этихконвективных движений с кольцевыми полями внутри ядра и приводит квозникновению того магнитного поля, которое мы наблюдаем наповерхности Земли. Ось такого магнитного поля должна быть близка к осивращения, а возбужденное таким образом магнитное поле, как показываеттеория, будет пульсировать.
С этими пульсациями и связаны, очевидно,вариации магнитного момента. Увеличиваясь по амплитуде, пульсации вкакой-то момент приводят к изменениям знака магнитного момента —происходит инверсия геомагнитного поля.ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИНА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫМагнитное поле Земли служит многим живым организмам дляориентации в пространстве. Некоторые морские бактерии располагаются впридонном иле под определенным углом к силовым линиям магнитного поляЗемли, что объясняется наличием в них маленьких ферромагнитных частиц.Мухи и другие насекомые "садятся" предпочтительно в направлениипоперек или вдоль магнитных линий магнитного поля Земли. Например,термиты располагаются на отдых так, что оказываются головами в одномнаправлении: в одних группах — параллельно, в других — перпендикулярнолиниям магнитного поля.Ориентиром для перелетных птиц также служит магнитное полеЗемли. Недавно ученые узнали, что у птиц в области глаз располагаетсямаленький магнитный "компас"— крохотноетканевое поле,34в котором расположены кристаллы магнетита, обладающие способностьюнамагничиваться в магнитном поле.Ботаники установили восприимчивость растений к магнитным полям.Оказывается, что сильное магнитное поле влияет на рост растений.Наукой уже давно доказано, что магнитное поле Земли влияет налюдей и животных, причем, каждый атом живых существ не толькореагирует на электромагнитные потоки, но и генерирует собственные.Биофизики и врачи, изучающие физиологические процессы, происходящиепод влиянием магнитного поля в организме человека, прежде всего отмечаютважное влияние магнитного поля на систему кровообращения, состояниекровеносных сосудов, активность переноса кислорода через кровь кокружающим тканям, транспортировку питательных веществ черезполупроницаемые мембраны клеток.
Резкое изменение внешнего магнитногополя, например, при магнитной буре или активной геомагнитной зоне всегдаотрицательно сказывается на самочувствии и здоровье.Следует отметить и благотворное влияние магнитных полей на нашездоровье. Под влиянием магнитных полей происходит повышениепроницаемости сосудов и эпителиальных тканей, благодаря чему можноускорить рассасывание отёков и растворение лекарственных веществ.Данный эффект лёг в основу магнитотерапии и широко применяется приразличныхвидахтравм,раненийиихпоследствий.Важность магнитного поля для человека неоспорима.
Снижениеуровня внешнего магнитного поля ведёт к нарушению магнитного поля вкровеносной системе, в результате чего нарушается кровообращение,транспортировка кислорода и питательных веществ к органам и тканям, чтоможет в итоге привести к развитию болезни. Таким образом, недостаточныйуровень внешнего магнитного воздействия по степени вреда, наносимого иморганизму, может вполне соперничать с дефицитом минералов и витаминов.Роль магнитного поля Земли очень велика – оно защищает всё живоена нашей планете от губительных потоков заряженных частиц, приходящихиз Космоса.История магнитных явленийи изучения магнитного поля Земли.Магнитные явления были известны ещё в древнем мире.
Легенду опастухе по имени Магнус (варианты легенды – сандалии с железнымигвоздями, железный посох пастуха) описывали и Платон, и Плиний. Эффектпритяжения куском бурой руды мелких железных предметов в те годынаучного объяснения не имел. В течение многих столетий магниту35приписывали некую магическую силу, в частности,способностьприворожить девушку. Магнитами интересовались и фокусники (гробМагомета), и лекари. Считалось, что железные опилки «помогают» отмножества болезней. Участник экспедиции Васко да Гама в Индию такописывал базар в портовом городе Кохикода: “Много-много продавалось тамразных лечебных средств — их невозможно перечислить. Но самоетрогательное было то, как дряхлые старики платили неимоверные цены запилюли, приготовленные из магнитного порошка,— эти пилюли будто бынаверняка возвращали им утраченную молодость”.
Великий учёный ИсаакНьютон верил в магическую силу магнита и постоянно носил перстень ссильным магнитом.Практическое использование магнитных явлений началось сизобретения компаса. Честь этого изобретения оспаривают китайцы ииндийцы, арабы и итальянцы, французы и англичане. Достоверно известнотолько то, что китайцы, арабы и европейцы после ХI века н.э. с успехомиспользовали этот прибор в мореходном деле. У русских поморов компасбыл, его называли «маткой», поморы на своих судах ходили даже наШпицберген.
Интересна оценка этого изобретения автором монографии «DeMagnete» У. Гильберта – личного врача английской королевы Елизаветы I:«Известно, что никогда никакие изобретения человеческого искусства неприносили большей пользы человеческому роду, чем этот компас».Роль магнитного компаса в развитии мореплавания переоценитьтрудно. Это удивительный прибор.
История его уходит в глубокуюдревность, настоящее весьма впечатляюще – без него не обходится ни односудно, уходящее в море, а будущее видится в дальнейшем егосовершенствовании и расширении границ применения.Компас не только помог мореплавателям, но и дал толчок развитиюучения о магнитном поле Земли, способствовал открытию взаимосвязимагнитного и электрического полей, с него начались многие отрасли науки.Другими словами, магнитный компас не только «открыл земной шар», но иоткрыл человечеству физический мир.Много исследований посвящено истории этого прибора, но врезультатах и выводах их нет единообразия. Встречающиеся противоречия инеточности во многом можно объяснить тем, что документы и свидетельствадалёкого прошлого не дошли до нас и многие выводы сделаны лишь напредположениях, а отчасти и тем, что исследователями были историки,археологи, геологи, физики, писатели и, к сожалению, значительно режеморяки, что не могло не отложить свой отпечаток на взгляды и оценкуоткрытий.
Существуют различные версии об истоках изобретения компаса.Наиболее распространённая из них – компас изобретён в Китае в 3000-2500гг. до н. э. и оттуда попал в Европу.В XI веке в Китае впервые появилась плавающая стрелка компаса,изготовленная из искусственного магнита. Обычно она делалась в формерыбки. Эту рыбку опускали в сосуд с водой. Здесь она свободно плавала,36указывая своей головой в ту сторону, где находился юг. Несколькоразновидностей компаса придумал в том же XI веке китайский ученый ШэньГуа (1030-1094), который много работал над исследованием свойствмагнитной стрелки.
Он предлагал, например, намагнитить о природныймагнит обычную швейную иглу, затем прикрепить её с помощью воскав центре корпуса к свободно висящей шёлковой нити. Этот компас указывалнаправление более точно, чем плавающий, так как испытывал гораздоменьшее сопротивление при своем повороте. Другая конструкция компаса,предложенная Шэнь Гуа, была ещё ближе к современной: намагниченнаяиголка здесь насаживалась на шпильку.
Во время своих опытов Шэнь Гуаустановил, что стрелка компаса показывает не точно на юг, а с некоторымотклонением, и правильно объяснил причину этого явления тем, чтомагнитный и географический меридианы не совпадают между собой,а образуют угол. Ученые, которые жили после Шэнь Гуа, уже умеливычислять этот угол (его называют магнитным склонением) для различныхрайонов Китая. В XI веке многие китайские корабли были оснащеныплавающими компасами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
