Заряженные частицы, летящие от Солнца, под влиянием геомагнитного поля Земли закручиваются вокруг магнитных силовых полей, двигаясь вдоль них по спирали и образуют радиационные пояса, лежащие выше атмосферы. (Вспомним, что космонавты летают исключительно на высотах порядка трёхсот километров. Выше нельзя — радиация, ниже — трение о воздух.) Ближе к магнитному полюсу, где силовые линии «входят» в Землю, частицы приближаются к её поверхности, ионизируют верхние слои атмосферы, и мы видим сполохи северного сияния.
Солнце — огромный термоядерный реактор, температура в его центре −15 миллионов градусов. Когда на Солнце происходят вспышки, получается выброс вещества, по массе равного, например, весу зданий крупного города. Излучение достигает Земли через восемь минут. Ещё через несколько часов на Землю обрушивается поток протонов и других заряженных частиц. При их столкновении с магнитосферой образуются электромагнитные поля с частотами от 1 до 100 герц. Перегрузок не выдерживают линии электропередач, трубы нефте- и газопроводов. Экипажи орбитальных станций прячутся в наиболее защищённых частях комплекса. Из-за сильных геомагнитных возмущений атмосфера Земли как бы разбухает. Верхние разрежённые слои, где летают МКС, уплотняются. В результате станции начинают терять высоту быстрее — на 300 метров в сутки вместо обычных ста.
Сильные и продолжительные возмущения геомагнитной обстановки и есть магнитные бури. Их предсказывают на основании наблюдений за пятнами на Солнце. Пятно — это огромный кратер, воронка в кипящем солнечном океане, через которую выбрасываются частицы плазмы из глубоких и горячих областей Солнца. Выявлена чётная связь между геомагнитными возмущениями и увеличением числа приступов и смертей у сердечно-сосудистых больных, обострением состояния у психических больных. Магнитные бури влияют и па здоровых людей: наблюдения показывают, что в такие дни скорость реакции испытуемых снижается, а критическая частота различимости световых мельканий уменьшается в полтора раза. Отчасти поэтому в дни магнитных бурь увеличивается число автокатастроф, аварий. В Германии подсчитали, что половина всех автомобильных аварий приходится на дни с геомагнитными бурями. Исследования такого рода целенаправленно ведутся во многих странах с начала двадцатого века.
Учёные установили, что в дни магнитных бурь и в последующие два-три дня самочувствие пациентов с ишемической болезнью сердца ухудшается, смертность повышается в полтора раза. Если же пациента помещали в экранированную комнату, защищающую от резких изменений геомагнитного поля, то сердечный ритм больного приходил в норму. Установлено также, что во время магнитной бури в крови образуются агрегаты кровяных телец, то есть кровь густеет, в некоторых капиллярах кровоток прекращается, что, в том числе, приводит к нарушениям сердечного ритма. То, что кровь густеет, хорошо видно с помощью компьютерного капилляроскопа. Если с его помощью рассматривать капилляр ногтевого ложа, то будет отчётливо видно, что чистое во время спокойной геомагнитной обстановки русло капилляра забивают сгустки кровяных телец во время магнитной бури. Из-за такого сгущения крови ухудшается кислородный обмен и, как результат, могут появиться головные боли и головокружения, поскольку человеческий мозг особенно чувствителен к недостатку кислорода. Кстати, кровь густеет и при сильном волнении, — видимо, такое свойство приобретено в процессе эволюции, когда какая-то опасность могла привести к ранению, а при ранении желательно, чтобы кровь быстрее сворачивалась.
Даже чистая вода под влиянием электромагнитных воздействий меняет свою структуру. Наблюдали за ходом простой химической реакции — гидролиза хлористого висмута. Оказалось, что отклонения в скорости этой реакции чётко совпадали с активностью Солнца. Последующие исследования установили, что причина этого — изменение свойств воды. Во время магнитных бурь возникает собственная люминесценция воды в ультрафиолетовом диапазоне, которая продолжается ещё несколько часов после снятия возмущения.
(Впрочем, ряд специалистов советуют не обращать внимания на магнитные бури, поскольку тысячи лет эволюции приспособили человека к подобным возмущениям. Дескать, все проблемы у человека от головы, а не от Солнца.)
Вспышки на Солнце серьёзно влияют на электронику. В марте 1989 года из-за магнитной бури на много часов вышли из строя трансформаторы в национальных энергетических цепях Канады и несколько миллионов человек погрузились в полный мрак. Компьютер при усилении магнитного поля может «зависнуть». В дни магнитных бурь японцы потеряли космическую систему «Аско». Биологам известны приметы: если в феврале зайчихи дают многочисленное потомство, то лето будет тёплым и влажным. Если зайчат рождается мало — жди засушливого лета. Засушливое лето — дефицит травяного корма. Откуда зайцы знают о характере погоды? Хищники тоже как будто знают, сколько родится в году зайцев, и тоже дают приплод то больше, то меньше соответственно количеству зайчат. Из анализа данных о заготовках шкурок в Америке обнаружили, что периоды всплеска численности животных приходится на годы, когда на Солнце наблюдается минимум пятен.
Объяснение учёных — на Солнце происходит вспышка с выбросом вещества. Через сутки это облако сталкивается с магнитосферой Земли, вызывая магнитную бурю. Под её воздействием в клетках растений и животных происходят мутации, но проявятся они только через полгода. Причём одни виды изменились в сторону увеличения численности потомства, другие — в сторону уменьшения.
В тоже время «вспышечное» вещество, войдя в атмосферу Земли, нагрело её и изменило характер циркуляции в направлении, соответствующем, например, засухе через пол года. Тогда те животные, которые дали мало потомства, обойдутся скудными запасами пищи, а многочисленные колонии быстро все съедят вокруг себя и вымрут.
www.ecolearn.ru
Реферат
Гигантский магнит
г. Пермь 2007
Содержание
Введение
1. Из истории открытий
2. Магнитные полюса – магнитосфера
3. Магнитные бури
3.1. Почему происходят магнитные бури?
3.2. Влияние магнитного свойства Земли на живые организмы
4. Заключение
5. Литература
6. Приложение
Введение
Вы берёте в руки компас, оттягиваете на себя рычажок, чтобы магнитная стрелка опустилась на остриё иголки. Когда стрелка успокоится, попробуйте расположить её в ином направлении. А вас ничего не получиться. Сколько бы вы ни отклоняли стрелку от её первоначального положения, она, после того как успокоиться вс6егда одними концом будет показывать на север, другим – на юг.
Какая же сила заставляет стрелку компаса упрямо возвращаться в первоначальное положение? Каждый задает себе подобный вопрос, глядя на слегка колеблющуюся, будто живую, магнитную стрелку.
1. Из истории открытий
Вначале люди считали, что такой силой является магнитное притяжение Полярной звезды. Впоследствии было установлено, что стрелкой компаса управляет Земля, так как планета наша является огромным магнитом.
Но магнитная стрелка не всегда точно направлена по линии север — юг, а имеет отклонение от этого направления. Это отклонение называется магнитным склонением.
Знакомство человека с удивительными свойствами земного магнетизма состоялось еще на заре исторического времени. Уже в античную эпоху людям был известен магнитный железняк - магнетит. А вот кто и когда определил, что природные магниты всегда ориентируются одинаково в пространстве по отношению к географическим полюсам Земли, точно неизвестно. В китайских трактатах, датированных Х11 веком до н. э., встречаются фрагменты, которые можно истолковать как свидетельства применения компаса для целей навигации. Первые из известных описаний компаса появились в Китае лишь спустя 23 столетия - в ХI, а в Европе еще позже - в ХII веке. Первым же достоверным сообщением о магнитном компасе, появившемся в Европе, мы обязаны английскому монаху Александру Некэму. Он около 1187 года описал устройство, состоящее из стрелки, указывающей направление, причем в его компасе стрелка плавала, а не была подвешена на нити. Еще одной важной вехой в истории тгеомагнетизма является письмо, написанное в 1269 году Пьером де Мерикуром. В этом послании, в частности, говорилось, что природный магнит имеет два полюса и что полюсы эти стремятся установиться вдоль географического меридиана, указывая на полюса 3емли - северный и южный.
Имеются некоторые сведения о том, что уже X. Колумб знал, что стрелка компаса отклоняется от географического меридиана и что это отклонение неодинаково в различных частях Земли.
В старинных книгах можно прочитать следующее:
«...В сентябре 1492 года на набережной собралось множество испанцев. Взоры их были устремлены в море, где на волнах покачивались три судна. Этим судам предстояло необычное плавание: пересечь почти совершенно не известный дотоле океан и достичь сказочной Индии...
Корабли отчалили. Родной испанский берег с каждым часом становился все дальше и дальше.
13 сентября моряки с изумлением обнаружили, что стрелка компаса изменила свое направление, отклонившись к западу. На следующий день снова было замечено отклонение. Штурман доложил X. Колумбу, что стрелка корабельного компаса за четыре дня отклонилась от положенного ей направления на 11 градусов.
Это известие вскоре дошло до команды. Суеверные моряки стали говорить о том, что это нехорошая примета, что раньше стрелка компаса никогда так себя не вела. На корабле готовился бунт: моряки не хотели продолжать путешествие.
Сидя в своей каюте, Колумб долго думал. Он никак не мог объяснить такое поведение стрелки компаса. Может быть, повернуть назад? Но там, в Испании, его ждет позор, а впереди, если он откроет новые земли, его ожидают слава, почести. И Колумб решил продолжать путь. Чтобы успокоить моряков, он сказал им, что не стрелка компаса изменила свое направление, а Полярная звезда несколько сместилась со своего места. Поэтому ничего страшного нет и путешествие продолжается.
Моряки успокоились, и вскоре корабли достигли Нового Света.»
Отклонение магнитной стрелки компаса, обнаруженное Колумбом, послужило толчком к изучению этого явления, поскольку мореплавателям нужны были точные сведения о величине магнитного склонения в различных районах нашей планеты. С этого времени начинают определять склонения в разных местах Земли и на основании этих данных создавать магнитные карты, на которых показывают, в каком направлении отклоняется в данном месте магнитная стрелка компаса и на сколько градусов.
В 1544 году Гартман, пастор из Нюрнберга, установил, что направление на географический и на магнитный полюсы отличаются, причем угол между этими направлениями (склонение) зависит от координат места наблюдений. Следующий важнейший шаг сделал Роберт Норман, открывший еще один параметр геомагнитного поля, а именно - наклонение. Норман обнаружил, что свободно подвешенная стрелка магнита не только устанавливается по направлению магнитных полюсов, но и наклоняется по отношению к горизонтальной плоскости. Благодаря этому наблюдению Норман сделал поистине фундаментальный вывод о том, что источник силы, направляющей стрелку, расположен внутри Земли, а не во вне её.
В 1600 году Уильям Гильберт, личный врач английской императрицы Елизаветы 1, на основе своих бесконечных опытов, которым он посвятил всю жизнь, пришел к мысли о том, что большим магнитом является сама Земля. XVII столетие ознаменовалось новыми открытиями в области геомагнетизма. И самым замечательным из них можно считать открытие явления «векового хода». Эдмунд Галлей, королевский астроном при Английском дворе, произведя многочисленные повторные измерения склонения как в Лондоне, так и в других пунктах, доказал, что оно подвержено систематическим закономерным изменениям. В XVIII - ХIХ веках проблемами геомагнетизма занимались такие выдающиеся ученые энциклопедисты, как Гумбольдт, Гей-Люссак, Максвелл и Гаусс. Среди проектов, организованных Гауссом и Гумбольдтом, был, в частности, беспрецедентный по масштабам в истории геомагнетизма «Геттингенский союз». В рамках этого проекта в 50 точках земного шара на протяжении 5 лет (с 1836 по 1841 год) в течение 28 интервалов времени проводились одновременные измерения геомагнитного поля.
В начале ХХ века, в 1909 году, на воду была спущена плавучая магнитная лаборатория - яхта «Карнеги», принадлежавшая Отделу земного магнетизма Института Карнеги в Вашингтоне. На ней в течение почти 20 лет производились измерения магнитного поля в самых разных точках Мирового океана, а в 1953 году в свой первый рейс отправилась советская немагнитная шхуна «Заря», которая за три десятка лет постоянных экспедиций прошла все океаны, оставив за бортом 350 тысяч морских миль. В 1947 году советским физиком Я.И. Френкелем для объяснения причин возникновения магнитного поля была предложена гипотеза земного динамо, впоследствии развитая и существенно дополненная другими учеными и превратившаяся в стройную теорию происхождения геомагнитного поля. Эпохальным событием в истории магнитологии стало объяснение природы магнитныханомалий океана. Честь этого открытия принадлежит двум ученым - Д. Метьюзу и Ф. Вайну. В своей единственной совместной статье, опубликованной в 1963 году в журнале «Nature» под названием «Магнитные аномалии над океаническими хребтами», они предложили модель, которая объясняла все главные особенности океанических магнитных аномалий с необыкновенной легкостью и изяществом. Эта работа и легла в основу всех современных исследований геомагнитного поля.
2. Магнитные полюса – магнитосфера.
По сравнению с магнитными полями, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни (сердечники акустических колонок, магнитные импульсы переменного тока в бытовых приборах, лампы, линии электропередач и др.), магнитное поле Земли относится к разряду очень слабых полей. Тем не менее, это, так называемое главное геомагнитное, поле, имеющее планетарную природу, существует на 3емле повсеместно. Некоторые его элементы люди научились измерять еще до открытия самого магнитного поля. Так, первые карты магнитного склонения, доставлявшего столько бед морякам древности, появились еще в середине XVI века.
Осознание того факта, что магнитные полюса не совпадают с географическими, расставило все по своим местам и позволило понять, что склонение - это угол между направлением на север и магнитным меридианом, вдоль которого устанавливается стрелка компаса. Столь же давно измеряется и величина наклонения - угла между горизонтальной плоскостью и магнитной стрелкой.
Ныне магнитное поле на поверхности нашей планеты изучено достаточно подробно. Оказалось, что оно отнюдь не постоянно, а непрерывно меняется. Круглый год сотни магнитных обсерваторий, десятки специальных судов и самолетов, многочисленные отряды магнитологов в самых разных точках земного шара.
Выяснилось, что магнитное поле подвержено самым разным изменениям. Некоторые из них являются регулярными и наблюдаются ежедневно в частности так называемые суточные вариации, для которых характерны циклические колебания напряженности магнитного поля и магнитного склонения. Не менее хорошо известны и другие вариации - короткопериодические колебания, продолжительность которых не превышает нескольких минут, а также магнитные бури, чья длительность может измеряться сутками.
Все эти вариации непосредственным образом связаны с деятельностью Солнца. В «спокойные магнитные дни» взаимодействие солнечного ветра с ионосферными токами вызывает плавные, регулярные изменения компонентов магнитного поля с периодом, близким к 24 часам. Магнитные бури, упомянутые выше, - это нерегулярные спорадические возмущения магнитосферы Земли. Они начинаются в момент, когда резко изменяется давление солнечного ветра на магнитосферу и она оказывается не в состоянии «отвести» поток высокоэнергетических частиц от Земли. В результате они пронизывают ионосферу, нарушая регулярную структуру околоземных электрических токов. Магнитные бури бывают разной интенсивности и длительности, но, как правило, полное восстановление «спокойствия» геомагнитного поля происходит через 2-3 суток после начала бури.
В том случае, если скачок давления (плотность) солнечного ветра не в состоянии «пробить» магнитосферу, то искажения магнитных силовых линий носят локальный характер и магнитные возмущения охватывают не весь земной шар, а лишь какой-то отдельный район. Они очень частые «гости» в северных районах земного шара. Полярные сиянии также чаще всего связаны с этими возмущениями.
В течение года наблюдается два периода резкого повышения магнитной активности - это периоды весеннего и осеннего солнцестояния, то есть март и сентябрь. В это время количество магнитных бурь значительно возрастает. Если в среднем в месяц происходит 1-2 магнитные бури, то в марте и сентябре их число возрастает в несколько раз, причем осенний пик магнитной активности более энергичный - осенью количество магнитных бурь больше, чем весной, и может доходить до 7-8 в месяц.
Очень сильное влияние оказывает на частоту возникновения бурь глобальный 11-летний цикл солнечной активности, который во многом определяет все природные процессы на 3емле. Кстати, 2003-й был - год - максимума солнечной активности.
Помимо таких кратковременных колебаний магнитного поля существуют и гораздо более медленные, плавные изменения его параметров, с периодом в несколько сотен лет. Они связаны с процессами, происходящими внутри 3емли, и названы вековыми вариациями. Вековые вариации можно уподобить дыханию магнитного поля - в каждой точке земной поверхности периодически меняется направление магнитного поля, не остается постоянной и величина намагниченности планеты в целом. История регулярных магнитных наблюдений насчитывает немногим более 100 лет, поэтому сведения о вековых вариациях, полученные на основе этих измерений, конечно, не могли быть полными. Долгое время казалось, что любые попытки магнитологов заглянуть в отдаленное прошлое нашей планеты, выяснить, как менялось с течением времени ее магнитное поле, обречены на провал. Однако сама Природа припасла для людей замечательную подсказку, которая помогла разрешить одну из наиболее каверзных загадок эволюции 3емли.
В середине XIX века было обнаружено явление термоостаточного намагничивания лав - палеомагнетизм. Постепенно, шаг за шагом, ученные установили, что носителями древнего геомагнитного поля могут быть горные породы самого разного происхождения, как магматические, так и осадочные.
Оказалось, что излившиеся во время извержений вулканов в виде лавы горные породы обладают удивительной способностью хранить в себе информацию о магнитном поле Земли. Породы, разогретые до температуры 500-700°С, по мере остывания приобретают намагниченность, величина и направление которой соответствуют магнитному полю Земли, действовавшему на породу во время охлаждения. Эта намагниченность сохраняется в течение миллионов лет и, словно магнитофонная лента, доносит до нас свидетельства из отдаленного прошлого планеты. Определив геологическими методами возраст лавовых образований и «прочитав» хранящуюся в них палеомагнитную информацию, можно доподлинно восстановить историю магнитного поля 3емли.
Палеомагнитные исследования выявили неопровержимые свидетельства неоднократных инверсий (обращений полюсов) геомагнитного поля в прошлые эпохи. Оказалось, что магнитные полюса не раз менялись местами. Благодаря достижениям физиков, разработавших методы определения абсолютного возраста горных пород, у палеомагнитологов появилась возможность не только фиксировать главные события в истории геомагнитного поля (прежде всего инверсии), но и определить их длительность и абсолютное время начала и окончания инверсий - то есть создать шкалу времени (временную шкалу) инверсий геомагнитного поля. Магнитологи называют такую шкалу магнитохронологической.
Первая подобная шкала была довольно «куцей» - охватывала период лишь в 3,5 млн. лет и не отличалась большой детальностью. Дело в том, что лавы в большинстве своем извергались только в определенные тектономагматические эпохи, в сравнительно узком.
Это изображение компьютерная модель спустя 5000 "лет" - переменное магнитное поле в процессе инверсии. После которого наступает время обратного магнитного поля. Еще через 5000 "лет" инверсия будет закончена.
временном интервале. А потому стало ясно, что, исследуя лишь лавы вулканических извержений, «прочесть» всю историю магнитного поля 3емли не удастся.
Ситуация изменилась радикальным образом, как только начались масштабные исследования магнитного поля океанов. Первые же непрерывные измерения вдоль линий, пересекающих Атлантический океан, выявили резкие отличии в строении магнитного поля океана по сравнению с сушей. Результат оказался поистине сенсационным. Выяснилось, что вместо сложной формы магнитных аномалий на суше, которая сильно меняется от района к району, океанические магнитные аномалии во всех океанах имеют регулярный, систематический характер.
Магнитное поле Мирового океана представляет собой параллельные полосы с чередующимся направлением намагниченности горных пород - оно попеременно то совпадает с направлением современного магнитного поля (прямая намагниченность), то прямо ему противоположно (обратная намагниченность). Эти аномалии протягиваются на тысячи километров, иногда без всяких искажений. Например, в Атлантическом океане они прослеживаются от Исландии до мыса Горн.
Океанические аномалии имеют большую интенсивность и огромные размеры. Но, пожалуй, наиболее поразительной чертой этих магнитных полос является их зеркальная симметрии относительно срединно-океанического хребта, то есть любая положительная или отрицательная аномалии с одной стороны хребта обязательно имеет своего «близнеца» - с другой. Причем расположены аномалии-«близнецы» от оси хребта на одинаковом расстоянии.
Геофизики-магниторазведчики, привыкшие объяснить аномалии магнитного поля особенностями геологического строения и вещественного состава горных пород в районе исследований, были в недоумении: привычные, хорошо разработанные для суши модели и схемы приложительно к океану не «работали». Впрочем, объяснения этого феномена не заставили себя ждать - произошедшая в геологии революция возвела на пьедестал наук о 3емле глобальную тектонику литосферных плит. Она и преподнесла магнитологам поистине бесценный дар - возможность исследовать историю геомагнитного поля за все время существования океанов.
Совместными усилиями палеомагнитологов и морских магнитометристов была создана детальнейшая магнитохронологическая шкала - история инверсий геомагнитного поля за 4 миллиарда лет. Причем достаточно просто беглого взгляда на эту шкалу для того, чтобы заметить, что жизнь магнитного поля Земли - достаточно бурная.
Магнитные полюса нашей планеты время от времени меняются местами - происходит инверсия магнитного поля. Южный магнитный полюс становится Северным, и наоборот. В такие периоды направление магнитного поля оказывается противоположным современному. Процесс «ротации» полюсов занимает не менее 10 тысяч лет. И несмотря на огромные достижения магнитологии и геофизики последних десятилетий, причины подобных трансформаций все еще остаются загадкой.
Впрочем, систематические детальные исследования инверсий позволили высказать предположение о том, что, возможно, существует связь между периодической сменой растительного и животного мира на Земле и циклическими изменениями магнитного поля. Многие исследователи считают, что в период смены полярности магнитное поле весьма существенно ослабевает или даже исчезает вовсе, а 3емля в это время остается беззащитной перед потоками космического излучения, которое оказывает колоссальное влияние на биосферу планеты. Наиболее же смелые гипотезы связывают со сменой полярности магнитных полюсов даже появление человека.
Насколько справедливы те или иные предположения, говорить пока преждевременно. Несомненно, одно - само существование жизни на нашей планете невозможно без магнитного поля, защищающего все живое от губительного воздействия космических излучений.
Внешнее магнитное поле Земли - магнитосфера - распространяется в космическом пространстве более чем на 20 земных диаметров и надежно ограждает нашу планету от мощного потока космических частиц.
СТРОЕНИЕ МАГНИТОСФЕРЫ: солнечный ветер, фронт ударной волны, межпланетное магнитное поле, хвостовая часть магнитосферы, магнитопауза (граница магнитосферы), ночная сторона магнитопаузы, дневная сторона магнитопаузы, точка пересечения силовых линий, ионосфера, захваченные силовыми линиями частицы, сфера плазмы, овал полярных сияний.
Наиболее же ярким проявлением магнитосферы являются магнитные бури - быстрые хаотические колебания всех компонентов геомагнитного поля. Зачастую магнитные бури захватывают весь земной шар: они регистрируются всеми магнитными обсерваториями мира - от Антарктиды до Шпицбергена, причем вид магнитограмм, полученных в самых отдаленных точках Земли, удивительно схож. Поэтому не случайно такие магнитные бури называют глобальными.
Амплитуда колебаний магнитного поля во время бури в сотни, а то и в тысячи раз превышает уровень колебаний в «спокойные» дни, однако по отношению к главному (внутреннему) магнитному полю Земли они обычно увеличиваются не более чем на 1-3%. Внешнее магнитное поле - это поле токов, текущих в ионосфере - внешней оболочке атмосферы Земли, расположенной примерно на расстоянии от 100 до 600 км от ее поверхности. Эта оболочка насыщена частично ионизированным газом - плазмой, которая пронизывается геомагнитным полем. Вращение Земли неизбежно приводит к вращению ее газовых внешних оболочек, которые, помимо земного тяготения, испытывают давление солнечного ветра.
3. Магнитные бури
Магнитные бури оказывают сильное влияние на радиосвязь, на линии электросвязи и на силовые электроустановки. Так, во время сильной магнитной бури 11 февраля 1958 года, охватившей весь земной шар, во многих местах отмечалось прекращение радиосвязи.
Электрические токи, вызванные в Земле магнитной бурей, в Швеции были так велики, что загорался электроизоляционный материал на кабелях, сгорали предохранители, трансформаторы, прерывалась сигнализация на железных дорогах.
3.1 Почему происходят магнитные бури?
Почему происходят магнитные бури? Оказывается, в этом виновато Солнце, точнее, процессы, происходящие на этой, самой близкой к нам звезде.
Установлено, что, когда на Земле совершаются магнитные бури, на Солнце наблюдаются пятна, происходят исключительно сильные взрывы.
В том, что стрелка компаса колеблется, не всегда виновато Солнце. Есть места на земном шаре, где на стрелку оказывают влияние горные породы.
Известно, что все горные породы обладают магнитными свойствами. Но среди них изверженные кристаллические породы наиболее магнитны.
Поэтому там, где на глубине залегают кристаллические породы определенного состава, наблюдаются магнитные аномалии. В таких местах Земли стрелка компаса, вместо того чтобы указывать на север, может повернуться на запад, на восток или даже на юг.
Наиболее сильные магнитные аномалии бывают в районах, где на глубине залегают железорудные породы. Вот почему геологи уже давно ведут поиски полезных ископаемых с помощью компаса. Так, например, было открыто крупнейшее в мире месторождение железной руды — Курская магнитная аномалия, а также Соколовско-Сарбайское железорудное месторождение в Казахстане.
В последнее время ученые пришли к выводу, что магнитные свойства Земли оказывают влияние не только на магнитнуюстрелку компаса, но и на живые организмы.
3.2 Оказываемое влияние магнитного свойства Земли на живые организмы
Тот из вас, кто разводит рыбок в аквариуме, знает, что их можно приучить к тому, чтобы, после того как вы постучите по стеклу аквариума» он» подплывали к определенному месту, где им, обычно дают корм. Постукивание можно заменить зажиганием лампочки и, как это недавно выяснилось, магнитом. Оказывается, рыбки чувствуют его действие.
Еще более чувствителен человек, а также животные к процессам, происходящим периодически на Солнце (сильные взрывы, появление пятен). Процессы эти, как вы теперь знаете, вызываются магнитными бурями.
Ученые уже давно приметили, что бурная активность Солнца наступает примерно через 11 лет. Они также заметили одиннадцатилетний период в жизни некоторых организмов. Так, например, если внимательно рассмотреть годовые кольца на спиле старого дерева, можно заметить, что толщина этих колец неодинакова. Повторяемость более широких и более узких колец имеет определенную закономерность — она отражает одиннадцатилетний цикл солнечной активности.
Собран огромный материал о повторяемости массовых заболеваний среди людей и животных. И опять же установлена взаимосвязь между эпидемиями и изменением солнечной активности. Так, грипп «наступает» в годы максимумов солнечной активности, а ящур, этот бич животноводства, наоборот, в годы малой активности Солнца.
Очень интересные данные получены в отношении дифтерии. Отмечено, что болезнь давала вспышки в годы минимума солнечной активности.
В период беспокойного Солнца усиливается рост деревьев, катастрофически размножаются или неожиданно пропадают полчища насекомых — вредителей сельского хозяйства.
Может показаться удивительным, но число автомобильных катастроф, согласно статистике, как правило, возрастает — и нередко в четыре раза!—на второй день после... вспышек на Солнце. С помощью специальных приборов было замечено, что во время вспышек на Солнце у людей замедляется реакция на сигналы, и притом в несколько раз по сравнению с днями спокойного Солнца.
Итак, есть все основания считать, что солнечные вспышки и магнитные бури оказывают воздействие на живые организмы, в том числе и на здоровье человека.
В некоторых странах, в том числе и в Советском Союзе, организована специальная служба Солнца. Так, например, на некоторых пляжах установлены магнитографы, регистрирующие колебания земного магнетизма. Когда портится погода на Солнце, люди без прибора этого не замечают! море по-прежнему сверкает и переливается в солнечных лучах и на небе ни тучки. А магнитограф сообщает: на Солнце происходят возмущения. Врачи, узнав об этом, успевают вовремя защитить от солнечной непогоды своих пациентов.
Заключение
Многие спрашивают: а не устарел ли в наше время магнитный компас? Ведь сейчас у штурманов есть такие точные приборы, как гирокомпас и разнообразные радиолокационные устройства. Да, кроме того, на кораблях, сделанных из металла, магнитная стрелка едва ли покажет правильное направление. Ведь известно, что - любая железная вещь значительно отклоняет; стрелку.
И все-таки маленькая подвижная стрелка служит людям и сейчас. На любом современном корабле обязательно устанавливают один или два магнитных компаса. Кроме компаса, турман имеет карту, на которой указана величина магнитного склонения для каждого пункта.
Зная величину магнитного склонения и имея показания корабельного компаса, штурман вводит в них поправку и определяет истинный курс корабля. Например, в Балтийском море магнитное склонение равно 4-6 градусов, склонение восточное. Значит, стрелка компаса от истинного направления север — юг отклонена к востоку на 6 градусов. Чтобы определить истинный курс корабля, нужно показание компаса исправить на 6 градусов.
Наши ученые нашли способ, как избавиться от отклонения стрелки компаса под воздействием железных предметов, находящихся на корабле (такое отклонение называется девиацией). Для этого вокруг компаса в определенном порядке располагают специальные магниты и железные предметы.
Благодаря науке о девиации магнитный компас остался верным помощником моряков и на железных кораблях.
В XX веке с появлением авиации возникла необходимость применения магнитного компаса на самолетах. При этом уничтожение девиации компаса на самолетах производится так же, как и на кораблях.
Интересно отметить, что не только человек использует силу земного магнетизма (например, для навигации). Есть некоторые основания считать, что птицы, удивляющие нас способностью при своих перелетах находить места, в которых они когда-то родились и жили, также используют эти силы.
Не так давно были проведены интересные опыты с почтовыми голубями, которые, как известно, отличаются способностью определять свое постоянное местонахождение. Пять голубей были увезены далеко от города, в котором они находились. Выпущенные на волю, птицы безошибочно возвратились обратно. Затем каждому голубю под крылья привязались вый маленький магнит и повторили опыт. Оказалось, что только один голубь из пяти возвратился домой, и то после долгого блуждания в пути.
Итак, на нашей планете под действием магнитных сил Земли стрелка компаса устанавливается в определенном направлении.
Но случается, что стрелка компаса вдруг начинает волноваться, резко и внезапно вздрагивать, метаться из стороны в сторону. Такие явления ученые называют магнитными бурями.
Магнитное поле Земли предстоит еще хорошо изучить, что бы до конца выяснить его влияние на природу.
Литература
1. Берлянт А.М. и др. Физическая география. Справочные материалы: книга для учащихся. – М.: Просвещение, 1994.
2. Новиков Э.А. Клады Земли. М., Наука, 1999г.
3. Перельман А.И. Состав Земли. М., Знание, 2001г.
4. Учебник География 8 класс Э. М. Раковская Издательство «Просвещение» Москва 1999г;
5. Учебник Физика 8 класс А. В. Пёрышкин Издательство « Просвещение» Москва 1997г;
6. Энциклопедия «Я ПОЗНАЮ МИР» Издательство «АСТ» Москва 1999г;
7. Энциклопедия для детей: Т. 4 (Геология). – М., Аванта+, 2002г.
Приложение
1. Сюрпризом для исследователей стало обнаружение магнитосферы Меркурий. Она была открыта в 1974 году при помощи космического аппарата «Маринер- 10». Магнитное поле Меркурия оказалось, правда, весьма слабым - его напряженность на поверхности планеты почти в 100 раз меньше, чем на поверхности Земли, а расстояние, на которое простирается магнитосфера Меркурия, составляет лишь около 2,5 тысячи километров. Хотя, несмотря на свои миниатюрные размеры, меркурианская магнитосфера обнаруживает достаточно много общего с земной.
2. Следующая за Меркурием Венера не располагает, сколько нибудь заметным магнитным полем. Это стало ясно после многочисленных исследований планеты аппаратами серий «Венера» и «Маринер». Однако у Венеры имеется довольно плотная ионосфера, чье взаимодействие с электрическим полем межпланетного пространства и солнечным ветром создает эффект наведенной магнитосферы.
3. Спутник 3емли - Луна не имеет ни магнитного поля, ни магнитосферы, способной противостоять солнечному ветру. Лунные поверхностные слои обладают весьма низкой электропроводностью, а потому в них не удалось обнаружить и магнитных явлений, связанных с протеканием электрических токов через тело нашего спутника. Тем не менее, магнитометры, оставленные экипажами «Аполлонов», так же как и приборы, размещенные на борту «Луноходов», обнаружили небольшие участки Луны, обладающие высокой магнитной активностью. Связаны такие локальные магнитные явления с вкраплениями в тело Луны намагниченных или хорошо проводящих масс.
4. Очень слабое магнитное поле у Марса - его едва хватает на то, чтобы остановить поток солнечного ветра. Правда, в отличие от Меркурия Марс обладает еще и ионосферой, и потому магнитосфера Красной планеты сочетает в себе свойства как собственного, так и наведенного магнитного поля.
5. Единственной планетой, существование магнитосферы которой было предсказано на основе наземных радиоастрономических наблюдений, оказался Юпитер. Анализ мощности и поляризации радиоизлучения, распределения яркости источника позволил не только предсказать сам факт наличия магнитного поля, но и оценить его величину, а также получить информацию о радиационном поясе Юпитера. Полеты аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» расширили представления о магнитосфере этой планеты. Оказалось, что Юпитер обладает мощным магнитным полем - его магнитный момент в 50 000 раз превосходит магнитный момент Земли, а граница магнитосферы находится на расстоянии около 7 млн. км от поверхности планеты.
6. Не вызывает сомнений и наличие магнитного поля Сатурн - доказательством тому стали данные, полученные в 1979 году в ходе исследований, использовавших аппарат «Пионер-11». Магнитное поле, замеренное над облачным поясом Саryрна, почти не отличается от магнитного поля на поверхности Земли. Ось вращения Сатурна практически совпадает с его магнитной осью, а форма магнитосферы этой планеты - гиганта обнаруживает гораздо большее сходство с земной, нежели с юпитерианской.
7. Что касается Урана, то обнаружить магнитное поле этой планеты удалось с помощью аппарата «Вояджер-2», приборы которого зафиксировали крайнюю его переменчивость. Магнитная ось Урана наклонена к оси его вращения более чем на 55% (это больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы). Напряженность его магнитного поля достаточно близка к земной, а вот полярность - обратная. Магнитосфера Урана по мере удаления от планеты закручивается в длинную спираль.
8. Восьмая по удаленности от Солнца планета Нептун также обладает магнитным полем, обнаруженным приборами «Вояджера-2». Оно по некоторым параметрам схоже с урановым, в частности наклон его магнитной оси к оси вращения составляет 47%. Магнитосфера Нептуна сильно вытянута.
9. Данных по наличию магнитного поля самой удаленной от Солнца планеты - Плутон - пока не существует.
10. Магнитное склонение - угол между географическим и магнитным меридианами в данной точке земной поверхности. Склонение магнитное считается положительным, если северный конец магнитной стрелки отклонен к востоку от географического меридиана, и отрицательным — если к западу.
www.neuch.ru
Верить или не верить?
Директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн (ИЗМИРАН) -- головного учреждения России, занимающегося подобными явлениями, считает, что прогнозирование магнитных бурь за месяц или даже за неделю -- чистой воды профанация. У современной науки нет ни средств, ни инструментов для такого прогноза. Реально предсказать магнитную бурю за 2 -- 4 дня. Да и то отнюдь не со стопроцентной вероятностью.Какова же природа магнитных бурь каков механизм их воздействия на человека?
Земное эхо "солнечных бурь"
Земные магнитные бури -- следствие активных явлений на Солнце. Время от времени на нем происходят вспышки и в окружающее пространство выбрасываются колоссальные потоки частиц. Дойдя до магнитосферы Земли, эти потоки своим давлением воздействуют на магнитное поле планеты, поджимают его. При этом происходят резкие изменения геомагнитного фона Земли, их-то и назвали магнитными бурями.Как и от всякой бури, от магнитной ничего хорошего ждать не приходится. Именно Солнце послужило причиной падения раньше расчетных сроков нашей космической станции "Салют-7" и американской "Скайлэб". От вспышек на дневном светиле атмосфера Земли как бы "вспухает". Молекулы воздуха поднимаются на несколько сотен километров выше ее поверхности. Они-то и тормозят движение космических тел, заставляя станции досрочно сходить с дистанции.
Схема международной программы "Интербол". С 1995 года с помощью орбитальных спутников проводятся исследования магнитосферы Земли, ее взаимодействия с солнечными вспышками
Часто при магнитных бурях нарушается радио- и телефонная связь, поскольку в атмосфере возникают паразитные токи. Порой они бывают настолько сильными, что выходят из строя даже линии электропередачи. А паразитные токи, наведенные вокруг труб нефте- или газопроводов, способны привести к прорыву магистралей. Такое случилось не столь давно на Аляске.Специалисты не исключают, что магнитная буря может "спутать" и всемирную сеть "Интернет".И людям, конечно, тоже достается от подобных явлений. Александр Чижевский в своей книге "Земное эхо солнечных бурь" отмечал, что солнечные вспышки вызывают ухудшение самочувствия человека. Мозг, посылающий электромагнитные сигналы к различным органам, вынужден бороться с помехами, вызываемыми магнитными бурями. И не всегда ему удается их устранить. Отсюда -- головные боли, плохое самочувствие, ослабление памяти. Ведь скачки электромагнитного поля во время магнитных бурь могут превышать обычный фон в 300 тысяч раз.
Есть еще и "третий глаз"
Идеи Чижевского долго воспринимались в штыки. Американские ученые, например, до недавнего времени лишь саркастически улыбались, когда речь заходила о воздействии магнитных бурь на человеческий организм. Однако постепенно скепсис пошел на убыль. И не в последнюю очередь благодаря исследованиям наших физиков и медиков. Подтверждают правоту Чижевского и статистические данные. Как-то сопоставили вызовы "Скорой помощи" с солнечной активностью. Построили график. Обе кривые совпали. Резким скачком кризисных явлений у больных соответствовали отмеченные вспышки магнитных бурь.Высказывается несколько версий, какой из органов человека может чувствовать магнитное поле. Предполагают, что в коре надпочечника содержатся некие магнитики. Магниторецептором может служить и большая клиновидная кость, находящаяся за носовой полостью между глазами. Но, пожалуй, наиболее убедительной кажется точка зрения московского профессора С.И.Рапопорта, считающего органом, чувствительным к магнитным полям, эпифиз -- маленькую шишковидную железу. У пресмыкающихся, жизнь которых напрямую зависит от солнечного света, контакт со светилом осуществляется именно через эту железу, расположенную на макушке. Ее еще называют "третий глаз". Есть он и у людей -- на том месте, где находится младенческий "родничок".Электромагнитные воздействия могут сбивать биоритмы организма, прежде всего сердечный. Некоторые исследователи полагают, что магнитные бури напрямую связаны с загадочными случаями смертей младенцев, чей организм еще не научился мобилизовать свои защитные силы.Впечатляют и итоги наблюдений за выделением мелатонина -- вещества, которое командует многими процессами в нашем организме, в частности, чередованием сна и бодрствования, а также отвечает за иммунную систему. Согласно данным Рапопорта, во время магнитных бурь выработка мелатонина резко падает. "Скачет" и уровень производства некоторых гормонов. Стало быть, магнитная буря вызывает еще и сильный стресс у человека.Исследования российских ученых, о которых они неоднократно сообщали на международных конгрессах, убедили и зарубежных коллег, что магнитные бури действительно не проходят для здоровья человека бесследно.
... немного о свободно падении
Только на полюсах Земли тела падают строго по вертикали. Во всех остальных точках планеты траектория свободно падающего тела отклоняется к востоку за счет так называемой силы Кориолиса, возникающей во вращающихся системах.
Со времен Аристотеля считалось, что траектории летательных снарядов состоят из прямолинейных отрезков и сопрягающей их дуги.
Галилею удалось установить, что траекторией тела, брошенного под углом к горизонту в безвоздушном пространстве, является парабола.
Итальянец Тарталья (1500—1557), хотя и не знал законов, управляющих движением снарядов, пришел к выводу, что наибольшей дальности стрельбы можно достичь, если наклонить орудие к горизонту под углом 45°.
Вверх
class-fizika.ru
