Asal, karakteristik, fungsi medan magnet bumi

Dia Medan Magnet Bumi Itu adalah efek magnetik yang diberikan bumi dan yang memanjang dari dalam menjadi ratusan kilometer di luar angkasa. Ini sangat mirip dengan yang diproduksi oleh magnet bar. Gagasan ini disarankan oleh ilmuwan Inggris William Gilbert pada abad ketujuh belas, yang juga mengamati bahwa tidak mungkin untuk memisahkan tiang magnet.

Gambar 1 menunjukkan garis medan magnet tanah. Mereka selalu tertutup, melintasi interior dan melanjutkan di luar, membentuk semacam cakupan.

Gambar 1. Medan magnet Bumi menyerupai magnet bar. Sumber: Wikimedia Commons.

Asal usul medan magnet bumi masih menjadi misteri. Eksternal, inti besi cor, tidak bisa sendiri, karena suhunya sedemikian rupa sehingga menghancurkan urutan magnetik. Ambang suhu untuk ini dikenal sebagai suhu Curie. Oleh karena itu tidak mungkin bagi massa besar bahan magnetisasi untuk bertanggung jawab atas lapangan.

Dibuang hipotesis ini, kita harus mencari asal -usul lapangan dalam fenomena lain: rotasi terestrial. Ini menyebabkan nukleus cair berubah secara seragam, menciptakan efek dinamo, di mana cairan secara spontan menghasilkan medan magnet.

Dipercayai bahwa efek dinamo adalah penyebab magnet objek astronomi, misalnya dari matahari. Tetapi sejauh ini tidak diketahui mengapa cairan dapat berperilaku dengan cara ini dan bagaimana arus listrik dihasilkan.

[TOC]

Karakteristik

- Medan magnet Bumi adalah hasil dari tiga kontribusi: medan internal itu sendiri, medan magnet eksternal dan mineral magnetik di korteks:

1. Lapangan internal: menyerupai dipol magnetik (magnet) yang terletak di tengah bumi dan kontribusinya adalah sekitar 90%. Bervariasi sangat lambat dalam waktu.
2. Bidang Eksternal: Berasal dari aktivitas matahari di lapisan atmosfer. Itu tidak menyerupai dipolo dan menyajikan banyak variasi: badai magnetik harian, tahunan dan banyak lagi.
3. Batuan magnetik di kerak bumi, yang juga menciptakan medan mereka sendiri.

- Medan magnet terpolarisasi, menghadirkan kutub utara dan selatan, seperti magnet bar.

- Saat kutub yang berlawanan menarik, jarum kompas, yang merupakan kutub utara, selalu menunjuk ke sekitar geografis utara, di mana kutub selatan magnet terestrial berada.

- Arah medan magnet diwakili dalam bentuk garis tertutup yang meninggalkan magnet selatan (kutub utara magnet) dan memasuki magnet utara (kutub selatan magnet).

Dapat melayani Anda: aliran volumetrik

- Di utara magnetik dan di selatan magnetik juga -medan tegak lurus terhadap permukaan bumi, sedangkan di Ekuador, medan ini memerah. (Lihat Gambar 1)

- Intensitas lapangan jauh lebih besar di kutub daripada di Ekuador.

- Sumbu dipol terestrial (Gambar 1) dan sumbu rotasi tidak selaras. Ada perpindahan 11,2º di antara mereka.

Elemen geomagnetik

Karena medan magnet adalah vektor, sistem Cartesian XYZ berkoordinasi dengan asal atau membantu untuk menetapkan posisinya.

Gambar 2. Elemen geomagnetik. Sumber: f. Zapata.

Intensitas total medan magnet atau induksi adalah B dan proyeksi atau komponennya adalah: h horizontal dan z secara vertikal. Mereka terkait melalui:

-D, sudut penurunan magnetik, terbentuk antara H dan geografis utara (x -sumbu), positif ke arah timur dan negatif ke barat.

-Saya, sudut kemiringan magnetik, di antara B dan h, positif jika B berada di bawah horizontal.

Jarum Kompas akan berorientasi pada arah H, komponen horizontal lapangan. Pesawat ditentukan oleh B dan H disebut Magnetic Meridian, sedangkan ZX adalah meridian geografis.

Vektor medan magnet sepenuhnya ditentukan jika tiga dari jumlah berikut diketahui, yang disebut elemen geomagnetik: B, H, d, i, x, y, z.

Fungsi

Berikut adalah beberapa fungsi terpenting dari medan magnet Bumi:

-Manusia telah menggunakannya untuk berorientasi pada kompas selama ratusan tahun.

-Ini menjalankan fungsi pelindung planet ini, dengan membungkusnya dan mengalihkan partikel bermuatan yang terbit oleh matahari secara terus menerus.

-Meskipun medan magnet Bumi (30 - 60 mikro Tesla) lemah dibandingkan dengan laboratorium, cukup kuat bagi hewan tertentu untuk menggunakannya untuk berorientasi. Inilah yang dilakukan burung -burung migrasi, merpati utusan, paus dan beberapa sekolah ikan melakukannya.

-Magnetometri atau pengukuran medan magnet digunakan untuk mencari sumber daya mineral.

Lampu utara dan selatan

Mereka dikenal sebagai lampu di utara atau selatan, masing -masing. Mereka muncul di garis lintang dekat kutub, di mana medan magnet hampir tegak lurus terhadap permukaan bumi dan jauh lebih intens daripada di Ekuador.

Gambar 3. Aurora boreal di Alaska. Sumber: Wikimedia Commons.

Mereka memiliki asal mereka dalam sejumlah besar partikel yang dimuat yang dikirimkan oleh matahari. Mereka yang terperangkap oleh lapangan, biasanya menyimpang ke arah kutub, karena intensitas terbesar. Di sana mereka mengambil kesempatan untuk mengionisasi atmosfer dan dalam proses cahaya tampak dipancarkan.

Dapat melayani Anda: Hukum Pertama Newton: Rumus, Eksperimen dan Latihan

Lampu utara terlihat di Alaska, Kanada dan Eropa Utara, karena kedekatan tiang magnet. Tetapi karena migrasinya, ada kemungkinan bahwa seiring waktu mereka menjadi lebih terlihat oleh Rusia utara.

Meskipun untuk saat ini tampaknya tidak terjadi, karena Auroras tidak mengikuti persis ke utara utara yang magnetis.

Penurunan dan navigasi magnetik

Untuk navigasi, terutama pada perjalanan yang sangat panjang, sangat penting untuk mengetahui penurunan magnetik, untuk melakukan koreksi yang diperlukan dan menemukan utara yang sebenarnya.

Ini dicapai oleh peta yang menunjukkan garis penurunan yang sama (isogon), karena penurunan sangat bervariasi sesuai dengan lokasi geografis. Ini karena medan magnet mengalami variasi lokal terus menerus.

Sejumlah besar yang tampak dilukis di jalur pendaratan adalah arah dalam derajat sehubungan dengan magnetic utara, dibagi 10 dan bulat.

Tipe utara

Betapapun membingungkannya kelihatannya, ada beberapa jenis utara, yang ditentukan oleh beberapa kriteria tertentu. Jadi, kita dapat menemukan:

Magnetic North, Itu adalah titik bumi di mana medan magnet tegak lurus terhadap permukaan. Ada poin kompas, dan omong -omong, itu bukan antipodal (berlawanan secara diametris) dengan magnetic selatan.

North Geomagnetik, Ini adalah tempat di mana sumbu dipol magnetik muncul di permukaan (lihat Gambar 1). Karena medan magnet bumi sedikit lebih kompleks daripada medan dipolo, titik ini tidak cocok dengan magnetic utara.

Geografis utara, Di sana melewati sumbu rotasi terestrial.

Lambert Utara atau jaringan, Ini adalah titik di mana peta meridian bertemu. Itu tidak cocok dengan geografis atau utara yang benar, karena permukaan bola bumi terdistorsi saat diproyeksikan di pesawat.

Gambar 4. Berbagai nortes dan lokasinya. Sumber: Wikimedia Commons. Cavit [cc by 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/4.0)]

Investasi medan magnet

Ada fakta yang membingungkan: tiang magnet dapat mengubah posisi selama beberapa ribu tahun, dan saat ini terjadi. Bahkan diketahui bahwa itu telah sekitar 171 kali sebelumnya, dalam 17 juta tahun terakhir.

Bukti ditemukan di bebatuan yang muncul dari celah di tengah Samudra Atlantik. Seperti yang keluar, batuan mendingin dan menguatkan, mengatur arah magnetisasi terestrial untuk saat ini, yang dipertahankan.

Tetapi sejauh ini tidak ada penjelasan yang memuaskan tentang mengapa hal itu terjadi, atau dari mana energi yang diperlukan untuk menginvestasikan lapangan.

Seperti yang dikomentari sebelumnya, utara magnetik saat ini bergerak dengan cepat menuju Siberia, dan selatan juga bergerak, meskipun lebih lambat.

Itu dapat melayani Anda: kecepatan sudut rata -rata: definisi dan rumus, latihan terpecahkan

Beberapa ahli percaya bahwa itu karena aliran besi cair berkecepatan tinggi, tepat di bawah Kanada, yang melemah ke lapangan. Ini juga mungkin awal dari investasi magnetik. Yang terakhir terjadi adalah 700 yang lalu.000 tahun.

Mungkin dinamo yang menimbulkan magnet terestrial keluar untuk sementara waktu, baik secara spontan atau dengan beberapa intervensi eksternal, seperti pendekatan komet misalnya, meskipun yang terakhir tidak memiliki bukti.

Saat dinamo restart, tiang magnet telah mengubah tempat. Tetapi juga dapat terjadi bahwa investasi tidak lengkap, tetapi variasi sementara sumbu dipolo, yang akhirnya akan kembali ke posisi semula.

Percobaan

Ini dilakukan dengan kumparan Helmholtz: dua kumparan melingkar yang identik dan konsentris, yang melaluinya intensitas arus yang sama lewat. Medan magnet kumparan berinteraksi dengan bumi, menimbulkan medan magnet yang dihasilkan.

Gambar 5. Bereksperimen untuk menentukan nilai medan magnet bumi. Sumber: f. Zapata.

Di dalam kumparan, medan magnet yang kira -kira seragam dibuat, yang besarnya adalah:

-N adalah jumlah belokan gulungan

-Saya adalah intensitas arus

-μ_{salah satu} Ini adalah permeabilitas magnetik dari vakum

-R adalah jari -jari kumparan

Prosedur

-Dengan kompas yang ditempatkan pada sumbu aksial kumparan, tentukan arah medan magnet bumi B_T.

-Timur Sumbu kumparan untuk tegak lurus B_T. Dengan cara ini lapangan B_H dihasilkan segera setelah arus dilewati, itu akan tegak lurus B_T. Pada kasus ini:

Gambar 6. Bidang yang dihasilkan adalah apa yang akan menandai jarum kompas. Sumber: f. Zapata.

-B_H Itu sebanding dengan arus yang dilewatkan melalui kumparan, sehingga B_H = k.yo, Di mana k Ini adalah konstanta yang tergantung pada geometri kumparan ini: radio dan jumlah belokan. Saat mengukur arus, Anda dapat memiliki nilai b_H. Sehingga:

B_H = k.I = b_T. Tg θ

Karena itu:

-Segera setelah arus dilewatkan melalui kumparan, jarum kompas menyimpang. Mengukur penyimpangan adalah nilai dari θ.

-Berbagai intensitas dilewatkan melalui kumparan dan pasangan dicatat (yo, Tg θ).

-Grafik dibuat yo Vs. Tg θ. Karena unitnya linier, garis diharapkan, yang kemiringannya M adalah:

m = b_T /k

-Akhirnya, dari penyesuaian garis dengan kotak minimum atau dengan penyesuaian visual, nilai B ditentukan_T.

Referensi

1. Medan Magnet Bumi. Pulih dari: web.Ua.adalah
2. Kelompok Magneto-Hydrodynamic dari University of Navarra. Efek Dynamo: Sejarah. Pulih dari: fisika.satu v.adalah.
3. Kirkpatrick, l. 2007. Fisika: Pandangan Dunia. Edisi Singkat ke -6. Pembelajaran Cengage.
4. POT. Medan magnet Bumi dan perubahan waktu. Dipulihkan dari: gambar.GSFC.pot.Pemerintah.
5. Natgeo. Kutub utara magnetis bumi sedang bergerak. Pulih dari: nnespanol.com.
6. Ilmiah Amerika. Bumi memiliki lebih dari satu Kutub Utara. Pulih dari: ilmiah Amerika.com.
7. Wikipedia. Tiang geomagnetik. Pulih dari: di.Wikipedia.org.