Magnetiniai reiškiniai. Magnetiniai reiškiniai gamtoje

Objektų magnetinė sąveika yra vienas iš pagrindinių procesų, kurie vadovauja visiems visatoje. Jo matomos pasireiškimai yra magnetiniai reiškiniai. Tarp jų galima pavadinti šiaurines šviesas, magnetų patrauklumą, magnetines audras ir kt. Kaip jie atsiranda? Kas apibūdinamas?

Magnetizmas

Magnetiniai reiškiniai ir savybės agregate vadinamos magnetizmu. Jų buvimas žinomas ilgą laiką. Daroma prielaida, kad jau prieš keturis tūkstančius metų Kinijos naudojosi šiomis žiniomis, siekdama sukurti kompasą ir važiuoti jūra. Atlikti eksperimentus ir rimtai studijuoti fizinį magnetinį reiškinį prasidėjo tik XIX amžiuje. Vienas iš pirmųjų šios srities mokslininkų yra Hans Oerstedas.

Magnetiniai reiškiniai gali atsirasti tiek Kosmoso, tiek Žemės atžvilgiu ir pasirodyti tik magnetinio lauko sąlygomis. Tokie laukai atsiranda dėl elektros krūvio. Kai mokesčiai yra stacionarūs, aplink juos susidaro elektrinis laukas. Kai jie perkelia - magnetinis laukas.

Tai reiškia, kad magnetinio lauko reiškinys kyla dėl elektros srovės ar kintamo elektrinio lauko atsiradimo. Tai yra erdvės erdvė, kurioje jėga veikia magnetus ir magnetinius laidininkus. Jis turi savo kryptį ir mažėja atstumu nuo jo šaltinio - laidininko.

Magnetai

Kūnas, aplink kurį formuojasi magnetinis laukas, vadinamas magnetu. Mažiausias iš jų yra elektronas. Magnetų pritraukimas yra labiausiai žinomas fizinis magnetinis reiškinys: jei du magnetai yra pritaikyti vienas kitam, jie pritraukia arba atreiškia. Tai viskas apie jų padėtį vieni kitų atžvilgiu. Kiekvienas magnetas turi du polius: šiaurę ir pietus.

To paties pavadinimo lenkai atreiškia ir, atvirkščiai, skirtingai nuo polių pritraukia. Jei pjaustysite dviem, šiaurės ir pietų poliai nebus atskirti. Kaip rezultatas, mes gausime du magnetus, kurių kiekvienas taip pat turės du polius.

Yra keletas medžiagų, turinčių magnetines savybes. Tai geležis, kobaltas, nikelis, plienas ir kt. Tarp jų yra skysčių, lydinių, cheminių junginių. Jei magnetika laikoma arti magneto, tada jos patys tampa.

Tokios medžiagos kaip gryna geležis, lengvai įsigyja panašią savybę, bet taip pat greitai atsisveikina su ja. Kiti (pavyzdžiui, plienas) magnetizuojami ilgiau, tačiau jie išlieka ilgą laiką.

Magnetizavimas

Mes nustatėme aukščiau, kad magnetinis laukas kyla, kai įkraunamos dalelės. Bet kokį judėjimą gali būti, pavyzdžiui, geležiniuose geležte, pakabintuose ant šaldytuvo? Visos medžiagos susideda iš atomų, kuriuose yra judančios dalelės.

Kiekvienas atomas turi savo magnetinį lauką. Tačiau kai kuriose medžiagose šios sritys yra nukreiptos chaotiškai įvairiomis kryptimis. Dėl to vienas aplink jų nėra sukurtas didelis laukas. Tokių medžiagų negalima įmagnetinti.

Kitose medžiagose (geležies, kobalto, nikelio, plieno) atomai gali derinti taip, kad jie visi būtų nukreipti taip pat. Dėl to aplink juos susidaro bendras magnetinis laukas ir kūnas užmigdomas.

Pasirodo, kūno mąstymas yra jo atomų laukų užsakymas. Jei norite nutraukti šią tvarką, įveikite jį sunkiai, pavyzdžiui, su plaktuku. Atomų laukai pradės chaotišką judesį ir praranda magnetines savybes. Taip pat atsitinka, jei medžiaga yra šildoma.

Magnetinė indukcija

Magnetiniai reiškiniai yra susiję su judesiais mokesčiais. Taigi, aplink elektrodo srovės laidininką neišvengiamai atsiras magnetinis laukas. Bet ar tai gali būti atvirkščiai? Šį klausimą kada nors paprašė anglų fizikas Michael Faraday ir atrado magnetinio indukcijos fenomeną.

Jis padarė išvadą, kad pastovus laukas negali sukelti elektros srovės, tačiau gali keisti srovę. Srovė kyla uždaros kilpos magnetinio lauko ir vadinama indukcija. Šiuo atveju elektromotyvo jėga skirsis proporcingai lauko greičiui, kurį kontūras prasiskverbia, pasikeitus.

Faradėjos atradimas buvo tikras proveržis ir suteikė didelę naudą elektros inžinieriams. Jo dėka tapo įmanoma gauti srovę iš mechaninės energijos. Įstatymas, kurį nustatė mokslininkas, buvo pritaikytas ir pritaikytas elektros varikliams, įvairiems generatoriams, transformatoriams ir kt.

Žemės magnetinis laukas

Jupiteris, Neptūnas, Saturnas ir Uranas turi magnetinį lauką. Mūsų planeta nėra išimtis. Įprastame gyvenime mes beveik nemanome. Tai nėra materialus, neturi skonio ir kvapo. Tačiau dėl to magnetiniai reiškiniai yra susiję gamtoje. Tokie kaip poliariniai žiburiai, magnetiniai audros ar magnetoreception gyvūnams.

Tiesą sakant, Žemė yra didžiulis, bet ne labai stiprus magnetas, turintis du polius, kurie nesutampa su geografine. Magnetinės linijos atsiranda iš planetos pietų ašigalio ir patenka į Šiaurės ašigalį. Tai reiškia, kad iš tiesų Žemės pietų ašigalis yra magnetinio šiaurės polius (taigi Vakaruose mėlynasis stulpas yra pažymėtas mėlynai kaip S, o raudonasis polu žymi Šiaurės ašigalį - N).

Magnetinis laukas praplečia šimtus kilometrų nuo planetos paviršiaus. Jis tarnauja kaip nematomas kupolas, atspindintis galingą galaktiką ir saulės spinduliavimą. Spinduliuotės dalelių susidūrimo su Žemės korpusu metu susidaro daug magnetinių reiškinių. Pažvelkime į labiausiai žinomą iš jų.

Magnetiniai audros

Saulė daro didelę įtaką mūsų planetai. Tai ne tik suteikia mums šilumą ir šviesą, bet ir išprovokuoja tokius nemalonius magnetinius reiškinius kaip audros. Jų išvaizda yra susijusi su padidėjusia saulės aktyvumo ir procesų, kurie vyksta šioje žvaigždėje.

Žemė nuolatos patiria jonizuotų dalelių srauto įtaką nuo saulės. Jos važiuoja 300-1200 km / s greičiu ir apibūdinamos kaip saulės vėjas. Tačiau laikas nuo laiko žvaigždė yra staiga išmeta daugybę šių dalelių. Jie veikia ant žemės kriauklių, kai kyla pavojus, o magnetinis laukas kyla.

Toks audra paprastai trunka tris dienas. Šiuo metu kai kurie mūsų planetos gyventojai blogi. Korpuso svyravimai atspindi mus galvos skausmu, padidėjusiu spaudimu ir silpnumu. Visam gyvenimui žmogus patiria vidutiniškai 2000 audrų.

Šiaurės žiburiai

Gamtoje yra ir daugiau malonių magnetinių reiškinių - šiaurinių žiburių ar Auroros. Tai pasireiškia dangaus spindesiu su sparčiai besikeičiančiomis spalvomis ir vyksta daugiausia didelėse platumos (67-70 °). Esant stipriam saulės aktyvumui, ryškumas pastebimas dar mažesnis.

Apie 64 kilometrus virš polių, užpildytos saulės dalelės susitinka su tolimais magnetinio lauko ribas. Čia kai kurie iš jų nukreipiami į Žemės magnetinius polius, kur jie sąveikauja su atmosferos dujomis, todėl atsiranda spinduliavimas.

Luminescencijos spektras priklauso nuo oro sudėties ir jo atspalvio. Raudonas švytėjimas įvyksta 150-400 kilometrų aukštyje. Mėlyna ir žalia atspalviai yra susiję su dideliu deguonies ir azoto kiekiu. Jie pasitaiko 100 kilometrų aukštyje.

Magnetoreception

Pagrindinis mokslas, studijuojantis magnetinius reiškinius, yra fizika. Tačiau kai kurie iš jų gali turėti įtakos ir biologijai. Pavyzdžiui, gyvųjų organizmų jautrumas magnetoms yra sugebėjimas atpažinti Žemės magnetinį lauką.

Ši unikali dovana priklauso daugeliui gyvūnų, ypač migruojančių rūšių. Gebėjimas magnetoreception buvo rastas šikšnosparniams, balandžiams, vėžlių, katėms, elniams, kai kurioms bakterijoms ir kt. Tai padeda gyvūnams judėti erdvėje ir rasti savo gyvenamąsias vietas, nuo dešimties kilometrų nuo jų atsikratyti.

Jei asmuo naudoja kompasą orientavimui, tada gyvūnai naudoja gana natūralius įrankius. Mokslininkai negali tiksliai nustatyti, kaip ir kodėl magnetoreception veikia. Tačiau yra žinoma, kad balandžiai gali rasti savo namus, net jei jie yra atimti iš jo šimtus kilometrų, uždarę paukštį visiškai tamsioje dėžėje. Jūros vėžliai randa jų gimimo vietą net po daugelio metų.

Dėl savo "super gebėjimų" gyvūnai laukia ugnikalnių išsiveržimų, žemės drebėjimų, audrų ir kitų kataklizmų. Jie silpnina magnetinio lauko virpesius, kurie padidina gebėjimą savarankiškai išsaugoti.