Давайте вместе разбираться в том, что такое магнитное поле. Ведь многие люди живут в этом поле всю жизнь и даже не задумываются о нем. Пора это исправить!
Магнитное поле
Магнитное поле – особый вид материи. Оно проявляется в действии на движущиеся электрические заряды и тела, которые обладают собственным магнитным моментом (постоянные магниты).
Важно: на неподвижные заряды магнитное поле не действует! Создается магнитное поле также движущимися электрическими зарядами, либо изменяющимся во времени электрическим полем, либо магнитными моментами электронов в атомах. То есть любой провод, по которому течет ток, становится также и магнитом!
Тело, обладающее собственным магнитным полем.
У магнита есть полюса, называемые северным и южным. Обозначения "северный" и "южный" даны лишь для удобства (как "плюс" и "минус" в электричестве).
Магнитное поле изображается посредством силовых магнитных линий . Силовые линии непрерывны и замкнуты, а их направление всегда совпадает с направлением действия сил поля. Если вокруг постоянного магнита рассыпать металлическую стружку, частицы металла покажут наглядную картину силовых линий магнитного поля, выходящих из северного и входящих в южный полюс. Графическая характеристика магнитного поля - силовые линии.
Характеристики магнитного поля
Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция , магнитный поток и магнитная проницаемость . Но давайте обо всем по порядку.
Сразу отметим, что все единицы измерения приводятся в системе СИ .
Магнитная индукция B – векторная физическая величина, являющаяся основной силовой характеристикой магнитного поля. Обозначается буквой B . Единица измерения магнитной индукции – Тесла (Тл ).
Магнитная индукция показывает, насколько сильно поле, определяя силу, с которой оно действует на заряд. Данная сила называется силой Лоренца .
Здесь q - заряд, v - его скорость в магнитном поле, B - индукция, F - сила Лоренца, с которой поле действует на заряд.
Ф – физическая величина, равная произведению магнитной индукции на площадь контура и косинус между вектором индукции и нормалью к плоскости контура, через который проходит поток. Магнитный поток - скалярная характеристика магнитного поля.
Можно сказать, что магнитный поток характеризует количество линий магнитной индукции, пронизывающих единицу площади. Магнитный поток измеряется в Веберах (Вб) .
Магнитная проницаемость – коэффициент, определяющий магнитные свойства среды. Одним из параметров, от которых зависит магнитная индукция поля, является магнитная проницаемость.
Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом. Индукция магнитного поля Земли изменяется в зависимости от координат. На экваторе она равна примерно 3,1 на 10 в минус пятой степени Тесла. К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете - Курская и Бразильская магнитные аномалии .
Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли. Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория (геодинамо ) не объясняет того, как поле сохраняется устойчивым.
Земля – огромный магнитный диполь. Магнитные полюса не совпадают с географическими, хотя и находятся в непосредственной близости. Более того, магнитные полюса Земли движутся. Их смещение регистрируется с 1885 года. Например, за последние сто лет магнитный полюс в Южном полушарии сместился почти на 900 километров и сейчас находится в Южном океане. Полюс арктического полушария движется через Северный Ледовитый океан к Восточно-Сибирской магнитной аномалии, скорость его передвижения (по данным 2004 года) составила около 60 километров в год. Сейчас наблюдается ускорение движения полюсов - в среднем скорость растет на 3 километра в год.
Каково значение магнитного поля Земли для нас? В первую очередь магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей и солнечного ветра. Заряженные частицы из далекого космоса не падают прямо на землю, а отклоняются гигантским магнитом и движутся вдоль его силовых линий. Таким образом, все живое оказывается защищенным от пагубной радиации.
За историю Земли происходило несколько инверсий (смен) магнитных полюсов. Инверсия полюсов – это когда они меняются местами. Последний раз это явление произошло около 800 тысяч лет назад, а всего геомагнитных инверсий в истории Земли было более 400. Некоторые ученые полагают, что с учетом наблюдающегося ускорения движения магнитных полюсов следующей инверсии полюсов следует ожидать в ближайшие пару тысяч лет.
К счастью, в нашем веке смены полюсов пока не ожидается. А значит, можно думать о приятном и наслаждаться жизнью в старом добром постоянном поле Земли, рассмотрев основные свойства и характеристики магнитного поля. А чтобы Вы могли это делать, существуют наши авторы, которым можно с уверенностью в успехе поручить часть учебных хлопот! Курсовая работа международное и национальное право и другие типы работ вы можете заказать по ссылке.
В последние дни на научных информационных сайтах появилось большое количество новостей, посвященных магнитному полю Земли. Например, новость о том, что в последнее время оно существенно изменяется, или о том, что магнитное поле способствует утечке кислорода из земной атмосферы и даже про то, что вдоль линий магнитного поля ориентируются коровы на пастбищах. Что представляет собой магнитное поле и насколько важны все перечисленные новости?
Магнитное поле Земли – это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы. Вопрос о происхождении магнитного поля до сих пор окончательно не решен. Однако большинство исследователей сходятся в том, что наличием магнитного поля Земля хотя бы отчасти обязана своему ядру. Земное ядро состоит из твердой внутренней и жидкой наружной частей. Вращение Земли создает в жидком ядре постоянные течения. Как читатель может помнить из уроков физики, движение электрических зарядов приводит к появлению вокруг них магнитного поля.
Одна из самых распространенных теорий, объясняющих природу поля, - теория динамо-эффекта - предполагает, что конвективные или турбулентные движения проводящей жидкости в ядре способствуют самовозбуждению и поддержанию поля в стационарном состоянии.
Землю можно рассматривать как магнитный диполь. Его южный полюс находится на географическом Северном полюсе, а северный, соответственно, на Южном. На самом деле, географический и магнитный полюса Земли не совпадают не только по "направлению". Ось магнитного поля наклонена по отношению к оси вращения Земли на 11,6 градуса. Из-за того что разница не очень существенная, мы можем пользоваться компасом. Его стрелка точно указывает на южный магнитный полюс Земли и почти точно на Северный географический. Если бы компас был изобретен 720 тысяч лет назад, то он бы указывал и на географический и на магнитный северный полюс. Но об этом чуть ниже.
Магнитное поле защищает жителей Земли и искусственные спутники от губительного воздействия космических частиц. К таким частицам относятся, например, ионизированные (заряженные) частицы солнечного ветра. Магнитное поле изменяет траекторию их движения, направляя частицы вдоль линий поля. Необходимость наличия магнитного поля для существования жизни сужает круг потенциально обитаемых планет (если мы исходим из предположения, что гипотетически возможные формы жизни похожи на земных обитателей).
Ученые не исключают, что часть планет земного типа не имеют металлического ядра и, соответственно, лишены магнитного поля. До сих пор считалось, что планеты, состоящие из твердых скальных пород, как и Земля, содержат три основных слоя: твердую кору, вязкую мантию и твердое или расплавленное железное ядро. В недавней работе ученые из Массачусетского технологического института предложили образования "скалистых" планет без ядра. Если теоретические выкладки исследователей подтвердятся наблюдениями, то для расчета вероятности встретить во Вселенной гуманоидов или хотя бы что-то, напоминающее иллюстрации из учебника биологии, придется переписать.
Земляне тоже могут лишиться своей магнитной защиты. Правда, точно сказать, когда это произойдет, геофизики пока не могут. Дело в том, что магнитные полюса Земли непостоянны. Периодически они меняются местами. Не так давно исследователи установили, что Земля "помнит" о смене полюсов. Анализ таких "воспоминаний" показал, что за последние 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз. Последний раз это событие произошло около 720 тысяч лет назад.
Смена полюсов сопровождается изменением конфигурации магнитного поля. Во время "переходного периода" на Землю проникает существенно больше космических частиц, опасных для живых организмов. Одна из гипотез, объясняющих исчезновение динозавров, утверждает, что гигантские рептилии вымерли именно во время очередной смены полюсов.
Кроме "следов" плановых мероприятий по смене полюсов исследователи заметили в магнитном поле Земли опасные подвижки. Анализ данных о его состоянии за несколько лет показал, что в последние месяцы в нем начали происходить . Настолько резких "движений" поля ученые не регистрировали уже очень давно. Вызывающая беспокойства исследователей зона находится в южной части Атлантического океана. "Толщина" магнитного поля в этом районе не превышает трети от "нормальной". Исследователи давно обратили внимание на эту "прореху" в магнитном поле Земли. Собранные за 150 лет данные показывают, что за этот период поле здесь ослабло на десять процентов.
На данный момент трудно сказать, чем это грозит человечеству. Одним из последствий ослабления напряженности поля может стать увеличение (пусть и незначительное) содержания кислорода в земной атмосфере. Связь между магнитным полем Земли и этим газом была установлена с помощью системы спутников Cluster – проекта Европейского космического агентства. Ученые выяснили, что магнитное поле ускоряет ионы кислорода и "выбрасывает" их в космическое пространство.
Несмотря на то, что магнитное поле нельзя увидеть, обитатели Земли хорошо его чувствуют. Перелетные птицы, например, отыскивают дорогу, ориентируясь именно на него. Существует несколько гипотез, объясняющих, как именно они ощущают поле. Одна из последних предполагает, что птицы воспринимают магнитное поле . Особые белки – криптохромы – в глазах перелетных птиц способны менять свое положение под воздействием магнитного поля. Авторы теории считают, что криптохромы могут выполнять роль компаса.
Кроме птиц магнитное поле Земли вместо GPS используют морские черепахи. И, как показал анализ спутниковых фотографий, представленных в рамках проекта Google Earth, коровы. Изучив фотографии 8510 коров в 308 районах мира, ученые заключили, что эти животные предпочтительно (или с юга на север). Причем "реперными точками" для коров служат не географические, а именно магнитные полюса Земли. Механизм восприятия коровами магнитного поля и причины именно такой реакции на него остаются неясными.
Кроме перечисленных замечательных свойств магнитное поле способствует . Они возникают в результате резких изменений поля, происходящих в удаленных регионах поля.
Магнитное поле не обошли своим вниманием сторонники одной из "теорий заговора" – теории о лунной мистификации. Как уже упоминалось выше, магнитное поле защищает нас от космических частиц. "Собранные" частицы скапливаются в определенных частях поля – так называемых радиационных поясах Ван Алена. Скептики, не верящие в реальность высадок на Луну, считают, что во время пролета сквозь радиационные пояса астронавты получили бы смертельную дозу радиации.
Магнитное поле Земли - удивительное следствие законов физики, защитный щит, ориентир и создатель полярных сияний. Если бы не оно, жизнь на Земле, возможно, выглядела бы совсем иначе. В общем, если бы магнитного поля не было - его необходимо было бы придумать.
Оно окутывает все на планете, начиная от самых маленьких магнитов и заканчивая всей нашей Землей, и встречается даже в космосе. Хотя мы уже немало знаем о магнитном поле нашей планеты, оно все еще таит в себе много загадок и демонстрирует странные явления.
Недавние открытия особенно наглядно показали нам, как мало еще известно о геомагнетизме и о том, как эти силовые магнитные линии влияют не только на наш мозг, но даже причастны к созданию легендарных червоточин. Иногда где-то далеко за пределами земной атмосферы магнетические поля создают и затем сами же разрешают весьма любопытные загадки...
10. Магнетические моли
Австралийские животные - одни из самых странных созданий на планете. А теперь это материковое государство может добавить к списку своих диковинок еще и первую в мире магнетическую моль. Диковинный вид назвали Agrotis infusa или богонской молью, и это существо уникально тем, что оно первое ночное насекомое, которое во время миграции использует магнитное поле Земли.
Открытие было сделано в 2018 году, и до него ученые долгое время не могли понять, как же именно миллиарды таких молей преодолевали расстояние в почти 1000 километров, и всегда возвращались в одни и те же пещеры в австралийских штатах Новый Южный Уэльс и Виктория (New South Wales, Victoria). В итоге разгадка была найдена после проведения экспериментов над несколькими из этих насекомых в специальных заизолированных помещениях. Оказалось, что богонская моль для навигации использует как раз магнитное поле, и она обычно сопоставляет его с определенными ориентирами на местности. Если одно из условий исчезает, насекомое сбивается с пути и не понимает, куда ему следовать.
Это очень интересное открытие, хотя оно и не помогло ученым понять, как именно перелетные птицы и другие животные, мигрирующие на большие расстояния, используют магнитосферу нашей планеты. Согласно одной интересной теории световые лучи влияют на определенные способности птиц на квантовом уровне. Вероятно, птицы лучше всего ориентируются по магнитному тогда, когда их глаза воспринимают свет. В светлое время суток в мозгу птицы на молекулярном уровне возникает электрический сигнал, который и помогает животному распознавать магнитное поле. Однако богонские моли ведут ночной образ жизни, так что их способ навигации, вероятно, работает совершенно иначе.
9. Эпицентр смены полюсов геомагнитного поля
Фото: Live Science
Магнитное поле Земли слабеет и истончается, и тоньше всего оно сейчас в районе между Южной Африкой и Чили, за что эту зону даже назвали Южно-атлантической аномалией. Исследователи решили внимательнее изучить этот регион в надежде, что там они найдут разгадку на вопрос о том, почему вообще все магнитное поле нашей планеты стало слабеть.
В 2018 году эксперты обнаружили еще одну аномалию, и в этот раз она растянулась от Южной Африки до Ботсваны. Когда люди железного века строили здесь свои глиняные дома, при их обжиге огонь сохранял магнетические минералы в глине таким образом, что по этим артефактам можно было определить состояние геомагнитного поля тех лет. На протяжении 1500 лет электромагнитное поле в этой части света то истончалось, то полностью меняло свое направление, то сжималось, то выдавалось наружу над общей схемой силовых линий.
Все эти перемены дали ученым основание полагать, что Южно-атлантическая аномалия происходила и ранее, и всякий раз она была предвестницей смены полюсов магнитного поля Земли. Если это, действительно, так, тогда необычная область в районе Южной Африки может стать тем самым местом, где и начнутся эти важнейшие перемены.
Нынешнее истончение магнитного поля нашей планеты может привести к 2 разным сценариям. Либо произойдет очередная переполюсовка, либо поле снова уплотнится, чтобы воспрепятствовать смене векторов. Второй вариант намного лучше, поскольку слабое магнитное поле не способно защищать нас от сильного ультрафиолетового излучения в достаточной мере. Все может начаться с регулярных перебоев в работе электросетей, которые в случае истончения станут слишком уязвимыми перед лицом геомагнитных бурь, а продолжится куда как более неприятными последствиями.
8. Загадка головной ударной волны
Фото: Live Science
Земля вращается вокруг Солнца на скорости примерно 108 тысяч километров в час. Совсем как нос корабля, разрезающий воду на своем пути, магнитное поле нашей планеты прокладывает нам путь сквозь чрезвычайно горячий солнечный ветер, постоянно производимый нашей звездой.
Долгое время исследователи считали, что эта головная ударная волна вокруг Земли и была причиной того, что солнечный ветер обычно рассеивается, достигая поверхности нашей родной планеты уже в качестве нежного бриза, а не испепеляющей стихии. Без этого загадочного процесса наша Земля давно бы уже обуглилась. Впрочем, все детали происходящего до сих пор не до конца изучены.
В 2018 году, вероятно, было сделано одно очень важное открытие. Оказывается, магнитное поле Земли разрушает солнечные электроны. Когда ученые проанализировали данные со спутников, собранные в зоне столкновения геомагнитного поля и солнечного , они были поражены тем, как это поле буквально разрывает на части звездный ветер.
Когда солнечный ветер на сверхзвуковой скорости достигает области головной ударной волны Земли, электроны ускоряются так сильно, что они просто распадаются на части. В итоге разрушительная энергия солнечного ветра трансформируется в менее опасную теплоту.
7. Новая магнитная среда
Фото: space.com
Борьба между солнечным ветром и нашей магнитосферой не спасает Землю от солнечной радиации в полной мере. Распад частиц звездного ветра - это однозначно большая нагрузка для нашего магнитного поля, и в итоге его силовые линии периодически разрываются. Когда одна из таких линий рвется, высвобождается энергия, поглощенная полем из солнечного ветра, что приводит к неполадкам в работе электрических сетей, спутников и космических кораблей.
В 2018 году ученые решили провести очередное исследование, чтобы больше узнать о природе этой проблемы. В итоге они выяснили о магнетической активности нечто совершенно новое и абсолютно удивительное. Раньше ученые уже отмечали, что между солнечным ветром и магнитосферой существует особенная граница. Эту зону назвали магнитослоем. Однако активность в этой области была слишком повышенной, чтобы определить, не разрушаются ли заодно и линии нашего магнитного поля в этом же слое наряду с солнечными электронами. С помощью нескольких новых спутников ученые подтвердили, что процесс реконнекции (пересоединения) происходит тоже в этом магнитослое.
Когда происходит разрушение связей, частицы начинают двигаться в 40 раз быстрее, чем в обычном магнитном поле. Исследователи впервые обнаружили, что два чрезвычайно важных явления, связанных с заряженными солнечными частицами, происходят в одном и том же месте.
6. Магнитное поле Земли смещается на Запад
Фото: Live Science
Ученые наблюдают за магнитным полем нашей планеты уже больше 400 лет. Собранная за все это время информация все больше озадачивала исследователей, которые давно уже бьются над одной большой загадкой. По какой-то необъяснимой для нас причине геомагнитное поле смещается в западном направлении.
В 2018 году исследователи предложили новый и очень необычный ответ на этот вопрос. Струйные течения в воде, воздухе и даже ядре Земли создают так называемые волны Россби (Rossby). Все внешнее ядро нашей планеты - это фактически постоянно вращающаяся жидкость, и вместе с ней циркулируют эти волны.
По своей природе эти бегущие волны уже считаются довольно странным явлением, а волны Россби во внешнем ядре и вовсе ведут себя абсолютно отлично от всех остальных течений. Океанические и атмосферные волны Россби двигаются в сторону запада, а волны во внешнем ядре - на восток. Хотя ученые не могут точно вычислить направление, в котором двигается вся эта мощь из-за значительной глубины, на которой происходят эти процессы.
По мнению экспертов, вопреки восточной ориентированности волн Россби во внешнем ядре Земли, большая часть их энергии смещается на запад и оттягивает за собой магнитное поле. В любом случае у исследователей до сих пор нет четкого объяснения, почему геомагнитное поле сдвигается на запад со скоростью 17 километров в год.
5. Второе магнитное поле Земли
Фото: sciencealеrt.com
В очередной раз ученые с недоумением обнаружили нечто удивительное, что так долго находилось прямо перед их носом. Оказывается, нашу планету окружает целых 2 магнитных поля. Большинство людей знает о том, что наше главное магнитное поле своим существованием обязано процессам, происходящим в ядре Земли. Второе поле было открыто совершенно случайно, когда Европейское космическое агентство (European Space Agency) запустило на орбиту три новых спутника для изучения геомагнетизма.
После сбора данных исследователи обнаружили, что у нашей планеты есть еще один секрет. Целых 4 года ученые из ЕКА анализировали полученную информацию, пока в 2018 году они наконец-то не объявили о своей удивительной находке всему миру.
Вести о втором магнитном поле скрывались так долго потому, что его приливная сила крайне незначительна или почти незаметна. Если сравнивать ее с силой давно известного нам геомагнитного поля, она слабее его в целых 20 тысяч раз.
В любом случае ценность этого открытия для ученых крайне велика, особенно для тех из них, кто посвятил свою жизнь загадкам геомагнетизма. Каждая новая деталь дополняет общую картину, как кусочек пазла, и она вполне может помочь нам объяснить другие явления. Например, дать ответ на вопрос о том, почему магнитное поле Земли периодически меняет свои полюса, или как оба магнитных поля влияют друг на друга. Вдобавок новое открытие сможет помочь ученым лучше понять электрические свойства литосферы и земной коры.
4. Тайна Столпов Творения раскрыта
Фото: ibtimes.com
В 1995 году космический телескоп Хаббл (Hubble) засек так называемые «Столпы Творения», которые стали настолько знаменитыми, что их даже стали печатать на подставках для чашек и показывать в кино. Восхитительный образ переливающихся разными цветами колонн из межзвездного газа и пыли явно напоминает гигантские столпы, и, как известно, где-то там как раз и рождаются новые звезды.
Это скопление находится в 7 тысячах световых лет от Земли в туманности Орел, и загадка образования этих колонн оставалась нераскрытой вплоть до 2018 года. Новые наблюдения позволили ученым обнаружить поляризованное свечение, исходящее от , что и выдало присутствие там магнитного поля. Когда специалисты смогли создать карту этих полей, происхождение знаменитой тройки наконец-то было разгадано.
Магнитные силы замедлили распространение межзвездного газа и космической пыли в пределах этой туманности, и под их воздействием образовались эти знаковые колонны, узнаваемые практически во всем мире. Внушительная космическая структура долгое время остается в своей нынешней форме именно из-за влияния магнитных полей, которые фактически защищают столпы от разрушения своей приливной силой, вектор которой противоположен направлению внешних магнетических сил окружающего эту область космоса. Учитывая тот факт, что в среде Столпов Творения постоянно формируются новые звезды, понимание природы магнетизма в их случае может изменить представление ученых о процессе образования звезд.
3. Магнитное поле Урана постоянно разрушается
Фото: space.com
Когда речь заходит о магнитном поле, Урану приходится непросто. В 2017 году ученые захотели изучить магнитосферу достаточно удаленной планеты, и для этого они использовали компьютерные симуляции и данные, полученные еще в 1986 году с космического аппарата NASA – Вояджера-2 (Voyager 2). В итоге мы узнали нечто неожиданное про и без того уже довольно странную для нас планету.
Ориентация Урана в пространстве отличается от почти всех других планет Солнечной системы тем, что его ось вращения как будто лежит на боку. Из-за этого магнитное поле планеты смещено от геометрического центра довольно необычным образом. День на Уране длится 17,24 часа, и магнитосфера этой планеты за один ее оборот вокруг собственной оси сильно перегружается. В некоторых местах это магнитное поле практически полностью разрушается, пока в других происходит реконнекция. Эта постоянная балансировка как раз и объясняет частое возникновение полярных сияний.
Данные с телескопа Хаббл ранее подтвердили, что на Уране образуются авроры, весьма похожие на наши земные. Магнитосфера, как правило, создает защитный блок, а ее истончение как раз и обуславливает полярное сияние. Похоже, что за столь частое возникновение аврор на Уране отвечает именно появление брешей в его магнитном поле, и сквозь эти «пробоины» частицы солнечного ветра попадают в атмосферу планеты, производя при контакте с газами световые шоу.
2. Магнитная кротовина
Фото: Smithsonian Magazine
Физики постоянно проводят очень странные опыты. В 2015 году они создали и вовсе нечто невероятное – магнитную червоточину. Кротовые норы – популярная тема среди любителей научной фантастики, но в этот раз все может зайти несколько дальше теорий и зрелищных фильмов. Согласно известной гипотезе кротовая нора способна связать две разные области в пространственно-временном континууме. Теоретически путешественник с помощью таких червоточин способен преодолеть просто невероятные расстояния за считанные доли секунды.
В 2015 году исследователи разработали устройство, представляющее собой металлическую сферу из нескольких слоев метаматериала, которое вряд ли в ближайшем будущем поможет нам отправлять космические экспедиции на другой конец Вселенной, но уже сейчас с его помощью ученые создали магнитную червоточину.
Внутри этой сферы физики поместили свернутую магнитную трубку, а потом все это устройство скрыли в другой магнитосфере. На какой-то момент цилиндр исчез буквально в никуда, а потом снова вернулся на свое место. Исчез он не в буквальном смысле, а просто стал невидимым для магнитных сенсоров.
Интересно в этом эксперименте то, что во время манипулирования электромагнитной энергией был создан магнитно невидимый туннель между взаимосвязанными полюсами магнита. Эта кротовина создала иллюзию разделения противоположных полюсов и благодаря ей появились «монополи», которые в природе просто не существуют.
1. Контроль над мозгом
Фото: Live Science
Одно из самых тревожных и необычных свойств магнитного поля – это возможность контролировать с его помощью работу головного мозга. В 2017 году ученые провели исследование, в ходе которого было совершено новое открытие. Посредством магнитных полей экспертам удалось дистанционным образом активировать клетки мозга подопытных мышей.
Главной целью воздействия стало полосатое тело, отдел головного мозга, отвечающий за движение животного. Невероятно, но ученые заставили крыс бегать, застывать на месте и крутиться на месте. Главным интересом для исследователей представляет возможность понять, как в нашей голове протекают процессы, ответственные за определенное поведение и эмоции. Вероятно, это подскажет нам, где находятся поведенческие отделы в человеческом мозгу, и поможет лечить такие состояния, как болезнь Паркинсона (дрожательный паралич).
Если вы относите себя к поклонникам теории заговора и переживаете, что с помощью этого открытия власти получат над нами полный контроль, можете выдохнуть свободно. Магнитные поля проходят через биологические ткани без каких-либо последствий. В проведенном эксперименте участие приняли не самые обычные крысы, а животные с введенными в их мозг микроскопическими частичками магнитов. Эти частички прикреплялись к клеткам мозга, после чего их разогревали с помощью симуляции магнитного поля, и крошечные магниты вынуждали нейроны активироваться таким образом, что мышь меняла свое поведение по заданному сценарию.
Интересные факты о магнитном поле Вы узнаете в этой статье.
Интересные факты про магнитное поле
Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом. Индукция магнитного поля Земли изменяется в зависимости от координат. На экваторе она равна примерно 3,1 на 10 в минус пятой степени Тесла. К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете - Курская и Бразильская магнитные аномалии.
Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли. Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория (геодинамо) не объясняет того, как поле сохраняется устойчивым.
Магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей и солнечного ветра.
Мигрирующие птицы находят дорогу при помощи магнитного поля. Также по нему ориентируются черепахи и некоторые другие животные, например, коровы. Благодаря ему также появляется полярное сияние.
В южной части Атлантического океана толщина магнитного поля заметно снизилась и составляет на сегодняшний день лишь треть от нормы. Этот факт сильно настораживает всех ученых в мире, ведь подобная брешь может уничтожить планету за достаточно короткий срок. За последние 150 лет толщина поля в этом месте ослабла на 10 %.
Магнитные полюса Земли движутся. Их смещение регистрируется с 1885 года. Например, за последние сто лет магнитный полюс в Южном полушарии сместился почти на 900 километров и сейчас находится в Южном океане. Полюс арктического полушария движется через Северный Ледовитый океан к Восточно-Сибирской магнитной аномалии, скорость его передвижения (по данным 2004 года) составила около 60 километров в год. Сейчас наблюдается ускорение движения полюсов - в среднем скорость растет на 3 километра в год.
В древнеримской мифологии Юпитер отождествляется с греческим Зевсом. Его часто называют «богом-отцом» или «отцом богов». Юпитер был сыном Сатурна, братом Нептуна и сестрой Юноны, которая также являлась и его супругой. В свою очередь, планета Юпитер является крупнейшей планетой Солнечной системы. По иронии к Юпитеру на «сватовство» отправлен космический аппарат с названием «Юнона». И пока зонду только лишь предстоит открыть многие секреты своей «суженной», сегодня мы рассмотрим несколько уже известных фактов об этом газовом гиганте.
Юпитер мог стать звездой
В 1610 году Галилей открыл Юпитер и его четыре самые большие луны: Европу, Ио, Каллисто и Ганимед, которые сегодня принято называть галилеевыми спутниками. Это был первый случай наблюдения за космическим объектом, оборачивающимся вокруг планеты. Раньше наблюдения велись только за Луной, вращающейся вокруг Земли. В дальнейшем благодаря именно этому наблюдению польский астроном Николай Коперник придал веса своей теории о том, что Земля не является центром Вселенной. Так появилась гелиоцентрическая модель мира.
Являясь самой крупной планетой Солнечной системы, Юпитер обладает массой, в два раза превышающей массу всех остальных планет Солнечной системы. Атмосфера Юпитера скорее похоже на атмосферу звезды, нежели планеты, и состоит в основном из водорода и гелия. Ученые соглашаются во мнении, что если бы запасов этих элементов было раз в 80 больше, то Юпитер превратился бы в настоящую звезду. А обладая четырьмя основными лунами и множеством (в общей сложности 67) более мелких спутников, Юпитер сам по себе представляет чуть ли не миниатюрную копию своей собственной Солнечной системы. Эта планета настолько огромна, что потребовалось бы более 1300 планет размером с Землю, чтобы заполнить объем этого газового гиганта.
Юпитер и его знаменитое большое красное пятно
Удивительная окраска Юпитера состоит из светлых и темных поясных зон, которые, в свою очередь, вызываются постоянными мощнейшими ветрами, дующими с востока на запад со скоростью 650 километров в час. Зоны со светлыми облаками в верхних слоях атмосферы содержат замороженные, кристаллизованные частицы аммиака. Более темные облака содержат различные химические элементы. Эти климатические особенности постоянно изменяются и никогда не задерживаются на долгие интервалы.
Помимо того, что на Юпитере очень часто идут дожди из настоящих алмазов, другой знаменитой чертой этого газового гиганта является его огромное красное пятно. Этим пятном является гигантский ураган, вращающийся против часовой стрелки. Размер этого урагана практически в три раза больше земного диаметра. Скорость ветра в центре урагана достигает 450 километров в час. Гигантское красное пятно постоянно изменяется в размерах, то увеличиваясь и становясь еще более ярким, то уменьшаясь и становясь более тусклым.
Удивительное магнитное поле Юпитера
Сила магнитного поля Юпитера почти в 20 000 раз мощнее силы магнитного поля Земли. Юпитер можно по праву считать королем магнитных полей нашей планетарной системы. Планету окружает невероятных размеров поле из электрически заряженных частиц, которые без остановки бомбардируют другие планеты Солнечной системы. При этом уровень радиации близ Юпитера до 1000 раз превосходит смертельный для человека. Плотность излучения настолько сильна, что способна нанести повреждения даже хорошо защищенным космическим аппаратам, таким как зонд «Галилей».
Магнитосфера Юпитера имеет протяженность от 1 000 000 до 3 000 000 километров в сторону Солнца и до 1 миллиарда километров в сторону внешних границ системы.
Юпитер - король вращения
Юпитеру требуется всего около 10 часов, чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси. Сутки на Юпитере варьируются от 9 часов 56 минут на обоих полюсах до 9 часов 50 минут в экваториальной зоне газового гиганта. В результате этой особенности экваториальная зона планеты на 7 процентов шире, чем полярные.
Будучи газовым гигантом, Юпитер вращается не как единый твердый сферический объект, такой как, например, Земля. Вместо этого планета вращается несколько быстрее в экваториальной зоне и чуть медленнее в полярных. Общая скорость вращения при этом составляет около 50 000 километров в час, что в 27 раз быстрее скорости вращения Земли.
Юпитер - самый большой источник радиоволн в Солнечной системе
Еще одна особенность Юпитера, которая поражает воображение, заключается в том, насколько мощные радиоволны он излучает. Радиошум Юпитера влияет даже на коротковолновые антенны здесь, на Земле. Радиоволны, не слышимые человеческим ухом, могут приобретать весьма причудливые аудиосигналы за счет улавливаемого их наземного радиооборудования.
Чаще всего эти радиовыбросы производятся в результате нестабильности поля плазмы в магнитосфере газового гиганта. Нередко эти шумы вызывают переполох у уфологов, считающих, что поймали сигналы от внеземных цивилизаций. Большинство астрофизиков теоретизируют о том, что ионные газы над Юпитером и его магнитные поля иногда ведут себя как очень мощные радиолазеры, создавая настолько плотное излучение, что порой радиосигналы Юпитера перекрывают по мощности коротковолновые радиосигналы Солнца. Ученые считают, что такая особенная мощь радиоизлучения каким-то образом связана с вулканическим спутником Ио.
Кольца Юпитера
В аэрокосмическом агентстве NASA были очень удивлены, когда космический аппарат «Вояджер-1» обнаружил в 1979 году три кольца вокруг экватора Юпитера. Эти кольца гораздо тусклее колец Сатурна, и поэтому их невозможно обнаружить с помощью наземного оборудования.
Основное кольцо плоское и обладает толщиной около 30 километров и шириной около 6000 километров. Внутреннее кольцо - еще более разряженное и часто упоминаемое как гало - толщиной около 20 000 километров. Ореол этого внутреннего кольца практически достигает внешних границ атмосферы планеты. При этом оба кольца состоят из крошечных темных частиц.
Третье кольцо еще более прозрачное, чем остальные два, и имеет название «паутинного кольца». Состоит оно в основном из пыли скапливающегося вокруг четырех лун Юпитера: Адрастеи, Метиды, Амальтеи и Фивы. Радиус паутинного кольца достигает около 130 000 километров. Планетологи считают, что кольца Юпитера, как и Сатурна, могли образоваться в результате столкновений многочисленных космических объектов, таких как астероиды и кометы.
Защитник планет
Так как Юпитер является вторым по величине (первое место принадлежит Солнцу) космическим объектов в Солнечной системе, его гравитационные силы, скорее всего, участвовали в окончательном формировании нашей системы и, вероятно, даже позволили появиться жизни на нашей планете.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, Юпитер однажды мог притянуть Уран и Нептун на те места в системе, где они сейчас находятся. В исследовании же, опубликованном в журнале Science, говорится о том, что Юпитер, при участии Сатурна, на заре Солнечной системы притянули достаточно материала для формирования планет внутренней границы.
Кроме того, ученые уверены в том, что газовый гигант является своего рода щитом против астероидов и комет, отражая их от других планет. Новые исследования показывают, что гравитационное поле Юпитера воздействует на многие астероиды и меняет их орбиты. Благодаря этому многие из этих объектов не падают на планеты, включая нашу Землю. Эти астероиды носят название «троянских астероидов». Три из них, наиболее крупные, известны под именами Гектора, Ахиллеса и Агамемнона и названы в чести героев Илиады Гомера, в которой описываются события Троянской войны.
Размер ядра Юпитера и крошечной Земли одинаков
Ученые твердо убеждены в том, что внутреннее ядро Юпитера в 10 раз меньше всей планеты Земля. При этом есть предположение, что до 80-90 процентов диаметра ядра приходится на жидкий металлический водород. Если учесть, что диаметр Земли составляет около 13 000 километров, то диаметр ядра Юпитера должен составлять около 1300 километров. А это, в свою очередь, ставит его наравне с радиусом внутреннего твердого ядра Земли, который тоже равен около 1300 километрам.
Атмосфера Юпитера. Мечта или кошмар химика?
Атмосферный состав Юпитера включает 89,2 процента молекулярного водорода и 10,2 процента гелия. На оставшиеся проценты приходятся запасы аммиака, дейтерий, метан, этан, воду, частицы аммиачного льда, а также частицы сульфида аммония. В общем: гремучая смесь, явно не пригодная для человеческой жизни.
Так как магнитное поле Юпитера в 20 000 раз мощнее магнитного поля Земли, то, вероятнее всего, газовый гигант имеет очень плотное внутреннее ядро неизвестного состава, покрытое толстым внешним слоем жидкого металлического водорода богатого гелием. И все это «обернуто» в атмосферу, в основном состоящую из молекулярного водорода. Ну прямо истинный газовый гигант.
Калисто - самый многострадальный спутник в Солнечной системе
Еще одной интересной особенностью Юпитера является его луна под названием Калисто. Калисто - самый дальний из четырех галилеевых спутников. На полный оборот вокруг Юпитера у него уходит одна земная неделя. Так как его орбита лежит за пределами радиационного пояса газового гиганта, Калисто меньше страдает от приливных сил, чем другие галилеевы спутники. Но так как Килисто является приливно-заблокированным спутником, как наша Луна, например, одна из его сторон всегда обращена к Юпитеру.
Диаметр Калисто составляет 5000 километров, что примерно равно размеру планеты Меркурий. После Ганимеда и Титана Калисто является третьим по величине спутником в Солнечной системе (наша Луна является пятой в этом списке, а Ио занимает четвертую строчку). Температура на поверхности Калисто находится на уровне -139 градусов Цельсия.
Являясь одним из четырех гилилеевых спутников, Калисто был обнаружен великим астрономом Галилео Галилеем и фактически лишил его мирной жизни. Открытие Калисто способствовало усилению веры в его гелиоцентрическую теорию и подлило масла в огонь и без того пылавшего конфликта астронома с католической церковью.
