Magnetismul Terestru Magnetismul Terestru Ce este este magn etism eti sm ul terestru tere stru ( geom agnetismu l ) ? Magnetismul terestru este o proprietate a planetei cu anumite consecinţe asupra mediului înconjurător. înconjurător. Axa geomagnet geomagnetică ică nu corespunde corespunde cu cu axa polilor. polilor. Diferenţa Diferenţa dintre cele 2 axe se numeşte declinaţie. Magnetismul terestru (geomagnetismul) este proprietatea fizic ă a Pă Pământului care îi conferă caracteristică de magnet uriaş fiind unul dintre fenomenele care se manifestă prin f or or ţ ţe de atracţie sau respingere între corpuri . Magnetismul este unul dintre fenomenele care se manifestă prin for ţ ţ e de atracţie sau respingere între corpuri; forţele magnetice îşi au originea în mişcarea electronilor sau a altor particule cu sarcină sarcină electrică electrică
Încă din antichitate antichitate oamenii au au remarcat că că anumite anumite minerale, cum ar fi magnetita, magnetita, au proprietatea de a atrage bucăţele de fier. Ulterior s -a constatat că aceeaşi comportare o manifestă, în stare naturală numai cinci elemente: fier, cobalt, gadoliniu si disprosiu, precum şi
unele aliaje ale acestora. Această proprietate a fost numită magnetism (de la cetatea Magnesia din Asia Mică, unde acest fenomen a fost pentru prima dată remarcat). În apropierea unui magnet există un câmp fizic, denumit câmp magnetic. F izicianul H.C. Oersted a demonstrat la începutul secolului al XIX- lea că există interacţiuni între câmpul magnetic si curentul electric, precum şi generarea câmpului magnetic de către curenţii electrici.
Câmpul magnetic reprezintă o stare specială în jurul unor magneţi permanenţi sau a unor conductori parcurşi de curent electric care se manifestă prin acţiuni magnetice asupra altor magneţi permanenţi, conductori parcurşi de curent electric sau sarcini în mişcare aflate în zona în care se manifestă câmpul magnetic. Câmpul magnetic este caracterizat cantitativ de către liniile de câmp şi calitativ de inducţia sa. Pământul are un câmp magnetic puternic, ca şi când planeta ar fi avut un magnet bară enorm fixat în interiorul ei. Fizicienii consideră că acest câmp magnetic al pământului are legătura cu mişcarea fluidelor, materiale conductoare din punct de vedere electric care se găsesc în interiorul pământului . Materialul conductor si câmpul geomagnetic se pot controla reciproc.
Studiul acestei probleme este cunoscut sub numele de hidromagnetism. Studiul modului in care câmpul magnetic terestru s-a schimbat de-a lungul istoriei pământului este numit paleomagnetism. Câmpul magnetic al pământului are o anumită importantă istorică datorită rolului busolei în explorarea planetei. Acul unei busole este un adevărat magnet bară ; un capăt este numit „indicatorul” nordic pentru că este atras de polul magnetic al pământului din emisfera nordică. Celălalt capăt al acului este atras de celălt pol magnetic al pământului. Pentru că tipurile diferite de poli magnetici se atrag, polul din emisfera nordică, deşi numit polul nord magnetic este un indicator al sudului şi vice versa pentru emisfera sudică.
Origin ea câm pu lui m agnetic Când Pământul s-a format acum aproximativ 4.5 miliarde de ani, elementele grele s-au concentrat în centru, astfel la 3000 km sub scoarţa terestră se află cel mai mare ocean al
planetei: miezul de fier lichid (amestecat cu elemente mai uşoare), o sferă de 3400 km rază.Cu timpul presiunea s-a amplificat spre centru Pământului, fierul s-a solidificat şi astfel putem găsi un miez interior solid, care ocupă un spaţiu de 1200 km rază. În ac est miez metalic îsi are originile câmpul magnetic terestru. Temperaturile la aceste adancimi sunt de peste 3000 K si deci sunt trecute bine de punctul Curie ( la care metalele isi pierd proproietatile feromagnetice).
Un câmp magnetic poate fi susţinut doar dacă un curent electric circulă prin acest ocean de fier lichid. Totuşi, disipaţia Ohmica ar împiedica orice curent electric nesuţinut din miezul Pământului având valori aproximative de 20 kyr, dar totuşi a existat un câmp magnetic pe Pământ de milioane de ani. Acest lucru este certificat de studiul câmpurilor antice înregistrate în sedimente şi în lavă. Miezul lichid al planetei dă naştere câmpului magnetic datorită dispunerii şi mişcării sarcinilor electrice din compoziţ ia atomilor acestor elemente chimice.
Efectul este cunoscut sub numele de “efect de dinam” ( produs datorită mişcării de convective a sarcinilor electrice prezente în structura nucleului exterior al P ământului). Teoria dinamului încearcă să descrie procesele prin care un fluid bun conductor din punct de vedere electric aflat în mişcare de rotaţie şi convective poate genera şi întreţ ine un asemenea câmp magnetic.
Structura câm pu lui m agnetic Liniile de câmp care definesc structura câmpului magnetic sunt asemănătoare cu acelea ale unui simplu magnet bară.Axa câmpului magnetic este înclinată în funcţie de axa de rotaţie a Pământului, însă polul nord geografic nu coincide cu nordul magnetic şi direcţia busolei trebuie corectată cu un număr convenabil de grade la anumite puncte de pe suprafaţa Pământu lui .
În structura câmpului magnetic terestru se pot deosebi două părţi:câmpul principal (persistent) care constituie partea cea mai mare şi care prezintă o mică variaţie în timp şi câmpul magnetic tranzitoriu (secundar)care reprezintă în general mai puţin de 1% din câmpul total, dar care poate ajunge uneori la 10%, caracterizat printr- o rapidă variaţie in timp. pentru a indica direcţia corespunzătoare.
Componente Atunci când vorbim despre câmpul magnetic terestru, trebuie sa avem în vedere cele trei componente ale sale. Prima componenta, si cea mai importanta, este asociata curentilor electrici produsi de catre miscarea nucleului fluid. Situata la circa 3.000 km sub picioarele noastre, partea fluida a nucleului Pamântului este formata, în mod predominant, din fier si nichel. Miscarile de convectie din interiorul nucleului, la care se adauga rotatia terestra, produc, prin asa-numitul efect de geodinam (geodynamo), câmpul magnetic al planetei noastre. La valoarea totala a câmpului magnetic terestru trebuie sa adaugam si magnetismul produs de catre rocile magnetizate, situate mai ales în crusta terestra, care contin indicatii despre câmpul magnetic din trecut, din timpul solidificarii lor. Aceste prime doua contributii: câmpul principal (numit si câmp nuclear)si câmpul crustal (denumit si câmp litosferic), reprezinta partea de câmp magnetic de origine interna, sau “ câmpul magnetic intern”. În final, daca tinem seama si de vântul solar, care variaza în intensitate în functie activitatea la suprafata Soarelui, avem si cea de-a treia componenta a câmpului magnetic terestru, numit “ câmp magnetic extern”.
Reprezentările despre magnetism
Sunt legate de numele savantului William Gilbert(1540-1603). Anume Gilbert a clasificat mulţimea efectelor magnetice cunoscute astăzi,utilizând şi unele concluzii formulate de Peregrin care în 1269 a publicat manuscrisul său despre polii magnetului şi interacţiunea acestora. În lucrarea „Despre magnet” Gilbert a descris experienţele efectuate asupra magneţilor, inclusiv renumitul său experiment de determinare a câmpului magnetic terestru. Gilbert a confecţionat o sferă din minereu magnetic şi a cercetat acţiunea acesteia asupra unui ac din fier. El a stabilit că acul de fier are acelaşi comportament ca şi acul magnetic al busolei la suprafaţa Pământului. Astfel, a fost formulată concluzia că Pământul este un magnet gigantic.
Din antichitate se cunoştea faptul că la suprafaţa Pământului acul magnetic se orientează strict într -o anumită direcţie. Folosind această proprietate a fost construită busola ca instrument de orientare pe teren. Experimental s-a stabilit că orientarea acului magnetic al busolei strict pe o anumită direcţie şi intr -un anumit sens se datorează câmpului magnetic al Pamîntului, numit şi câmp geomagnetic. La început se credea că acul magnetic se orientează spre polii geografici ai Pământului. Mai târziu s-a constatat că, de fapt, acul magnetic e orientat spre polii magnetici ai Pământului care nu coincid cu cei geografici.
Pentru a identifica poziţia polilor magnetici ai Pământului şi a înţelege mai lesneorientarea acului magnetic în orice punct de pe suprafaţa Pământului vom reproducedefiniţiile unor noţiuni bine cunoscute în domeniu.
Meridianul magnetic este linia obţinută prin intersecţia suprafeţei Pământului cu planul
vertical în care se află acul magnetic. În emisfera de nord, meridianele magnet ice se întretaie într-un punct, numit polul Sud magnetic al Pământului. Acest punct se află pe insula Melvill dintre Groenlanda şi golful Hudson (America de Nord). În emisfera de sud, punctul respectiv se numeşte polul Nord magnetic al Pământului şi se află pe insula Victoria, în sud -estul Australiei. Meridianele magnetice nu sunt atât de periodice şi uniforme („drepte”), precum cele geografice. Ele sunt reprezentate pe hărţi speciale prin linii numite izogene.
Ecuatorul magnetic este linia ce uneşte punctele de pe suprafaţa Pământului în care
acele magnetice se află în planul orizontal. Declinaţia magnetică este unghiul diedru orizontal format de meridianul magnetic al punctului dat de pe suprafaţa terestră cu meridianul geografic al acestui punct. P entru prima dată, declinaţia magnetică a fost observată în anul 1492 de Cristofor Columb în timpul navigaţiei spre America. Declinaţia magnetică a unui punct dat de pe suprafaţa Pământului se modifică pe parcursul anilor.
Înclinaţia magnetică este unghiul ascuţit format de acul magnetic cu planul orizontal în locul dat. Dacă acul magnetic este lăsat să se rotească liber în jurul centrului său de greutate, atunci se observă că acul nu rămâne în plan orizontal, ci se înclină spre suprafaţa Pământului
Axa magnetică este dreapta ce trece prin polii magnetici ai Pământului.
Menţionăm că punctele de convergenţă a liniilor câmpului magnetic terestru nu se află la suprafaţa Pământului, ci în interiorul acestuia. Polii magnetici ai Pământului nu coincid cu polii geografici, iar axa magnetică nu trece prin centrul Pământului. Ca urmare, axa magnetică nu coincide cu diametrul Pământului, ci trece la o distanţă de circa 430 km de centrul Terrei, în emisfera de est. Această situaţie poate fi lesne înţeleasă, dacă urmă rim modelul idealizat al câmpului geomagnetic din fig. Dacă ne imaginăm că în interiorul scoarţei terestre se află un magnet, atunci dimensiunile lui sunt mai mici decât diametrul Pământului. Liniile câmpului magnetic nu se întâlnesc la suprafaţa Pământului, ci în interiorul scoarţei terestre. Este cunoscut faptul că polul magnetic Sud (în manualele franceze acest pol se numeşte polul magnetic Nord) se află la distanţa de circa 2100 km de polul Nord geografic al Pământului. Centrul magnetic al Pământului este deplasat faţă de centrul propriu -zis al acestuia cu circa 430 km.
Masurarea camp ulu i magn etic Masurarea câmpului magnetic se realizeaza în observatoarele magnetice. În România avem observatorul magnetic Surlari, situat la circa 40 km nord de Bucuresti. Alaturi de el, alte circa 200 observatoare, amplasate pe întreaga suprafata a globului terestru, masoara în permanenta variatiile câmpului magnetic terestru.
Acestor observatoare amplasate pe suprafata Pamântului trebuie sa adaugam masuratorile efectuate prin intermediul satelitilor artificiali specializati. Cu ajutorul acestor sateliti, care supravegheaza clipa de clipa câmpul magnetic terestru, în ultimii noua ani, s-a reusit sa se obtina rezultate spectaculoase asupra evolutiei câmpului magnetic terestru.
Atunci când realizam o masuratoare a câmpului magnetic terestru la suprafata planetei noastre obtinem valori care reprezinta suma tuturor celor trei componente.
Pentru omul de stiinta care analizeaza aceste valori este important sa poata separa contributia fiecarei „surse” a magnetismului terestru. Din pacate lucrurile nu sunt simple si sunt necesare metode matematice de analiza cu ajutorul carora se poate stabili cât este contributia fiecarei componente la câmpul magnetic total.
POLII MA GNETICI AI PAMA NTULUI SUNT PE CALE DE A SE INVERSA
De-a lungul existenţei sale, Pământul a suferit mai multe inversări ale polilor magnetici.
Cercetarile din ultimii zece ani au inregistrat fluctuatii puternice ale campului magnetic al Pamantului. Polul Nord magnetic a ajuns pana in zona Ecuatorului. În ultima sută de ani, Polul Sud s-a deplasat circa 900 km. Această deplasare semnificativă a polului magnetic a început în 1885. Polul Nord a traversat mai mult de 120 km din 1973 până în 1984, şi 150 km între 1984 şi 1994 .
Această accelerare a deplasării polului şi faptul că el traversează un drum de-a lungul coridorului istoric al inversării polilor magnetici (figura 1), este considerată de unii chiar procesul de inversare al polilor în sine. Se estimează că accelerarea deplasării polilor poate creşte cu până la 200 km pe an. Inversarea lor poate avea loc astfel mult mai repede decât se considera până acum.
Figura 1. Coridorul de deplasare a polilor magnetici pentru ultimele trei inversări majore a polilor
O confirmare a teoriilor privind inversarea rapidă a polilor magnetici a venit în urma unor studii geofizice efectuate asupra lavei din Munţii Steen, din Oregon, SUA. Această lavă conţine înregistrarea unei inversări a polilor magnetici. Studiile au arătat că în timpul inversării, polii magnetici şi-au schimbat direcţia cu 8 grade pe zi, contrazicând astfel teoriile geocentrice convenţionale.
Se consideră că în ultimii 25 de milioane de ani frecvenţa medie a inversării polilor magnetici a fost de două ori în jumătate de milion de ani. Frecvenţa de inversare în ultimul milion de ani este însă de 8-14 inversări, sau o inversare la fiecare 71000 -125000 de ani Mai mulţi specialişti consideră că momentan există toate condiţiile pentru inversarea polilor magnetici : 1) Puterea câmpului gravitaţional este extrem de slabă comparativ cu datele istorice. 2) Puterea câmpului magnetic este cu aproximativ 38% mai slabă decât acum 2000 de ani, şi scade cu 6% pe 100 ani. 3) Energia de vibraţie electromagnetică a Pământului, cunoscută ca rezonanţa Schumann, pare să crească de la valoarea standard de 7.8 cicluri pe secundă la valori de 8.6 cicluri pe secundă sau chiar mai ridicate în anumite zone. Nu există însă un consens între savanţi asupra mecanismului clar prin care se va produce procesul de inversare al polilor magnetici. Trebuie luată în considerare şi creşterea semnificativă a anomaliilor magnetice mondiale recunoscute (Canadiană, Est-Siberiană, Braziliană şi Antarctică). Aceste anomalii constituie o sursă magnetică care este aproape independentă de câmpul magnetic terestru. Inversarea polilor magnetici poate avea consecinţe importante asupra planetei. Schimbarea câmpului magnetic terestru afectează foarte mult orientarea animalelor în cursul migrărilor sezoniere. El influenţează şi nivelul oceanului planetar [20, 22]. Dar cea mai importantă consecinţă a acestui fenomen este faptul că în cursul procesului de inversare a polilor va putea dispare câmpul magnetic al Pământului, şi acest fapt va putea avea repercusiuni majore asupra vieţii pe Pământ. Radiaţia solară va putea efectiv pârjoli Pământul. Alţi savanţii consideră însă că în cursul procesului de inversare a polilor nu va dispare câmpul magnetic al Pământului ci acesta doar se va diminua, şi astfel el va continua să ne protejeze. În concluzie mai sunt necesare cercetări laborioase pentru a se putea confirma una sau alta dintre teorii.
CA UZEL E INVERSA RII POL ILOR MA GNETICI 1. Variatia curentilor din interiorul globului se reflecta la suprafata Pamantului ca o schimbare lenta a campului geomagnetic, numita variatie seculara. "In mod neperiodic, acest sistem de curenti devine instabil si sensul lor se schimba dramatic. Aceasta se reflecta la suprafata printro schimbare de polaritate", a declarat conf. dr. Cristian Panaiotu. "Este inca un subiect de discutie ce anume produce aceasta schimbare: conditiile din nucleul extern, interactiunea dintre nucleul extern si cel intern, interactiunea dintre manta si nucleul extern", a completat acesta. "Miscarea se produce la nivelul nucleului extern al Pamantului. Acolo se afla sistemul de curenti electrici, care este sursa principala a campului geomagnetic. La suprafata Pamantului,
inversarea polaritatii se vede intr-un punct printr-o intoarcere cu 180 de grade a busolei si o schimbare a sensului inclinatiei. Din punct de vedere al polilor magnetici - cel nord se muta din emisfera nordica in cea sudica", a explicat Panaiotu. 2. Au fost propuse şi teorii care consideră că inversarea polilor magnetici ai Pământului este un fenomen indus de furtunile solare. Se consideră că atunci când în sistemul nostru solar intră praf cosmic din afara lui, Soarele devine extrem de activ şi erupţiile solare pot fi deosebit de intense, de circa o mie de ori mai intense decât cele observate curent. Radiaţia solară ce provine din aceste erupţii interacţionează cu magnetosfera Pământului. Prima etapă a furtunilor solare implică o creştere bruscă a puterii câmpului magnetic terestru. Acest fenomen se produce probabil datorită compresiei magnetosferei terestre de către vântul solar. Urmează apoi o scădere temporară a câmpului geomagnetic. Această perioadă poate dura câteva zile şi se crede că este cauzată de radiaţia solară captată în orbite spirale în jurul liniilor de câmp magnetic ale Pământului. Această radiaţie cosmică va forma centuri de radiaţie similare cu centurile Van Allen. S-a sugerat că particulele captate magnetic vor fi dirijate într -o direcţie ecuatorială, în partea de vest protonii şi în partea de est electronii (figura 3.). Mişcarea acestor particule va produce un curent circular, care va genera un câmp magnetic opus câmpului magnetic terestru. Erupţiile solare majore produc o scădere a câmpului cu 5 x 10-3 gauss (circa 1% din intensitatea câmpului la suprafaţa Pământului).
Figura 2. Centurile de radiaţie Van Allen. Săgeţile indică direcţia deplasării particulelor încărcate care formează curentul circular
În cazul unor erupţii solare deosebit de intense se generează un curent circular ecuatorial puternic ce produce un câmp magnetic opus celui al Pământului. Dacă acesta este suficient de intens, poate anula câmpul magnetic al Pământului şi polul câmpului magnetic rezidual va avea o localizare ecuatorială. Din această poziţie, el va putea să revină în poziţia iniţială sau să inverseze polii.
EFECTELE INVERSARII POL ILOR MA GNETICI Inversarea polilor magnetici poate avea consecinţe importante asupra planetei. Schimbarea câmpului magnetic terestru afectează foarte mult orientarea animalelor în cursul migrărilor sezoniere. El influenţează şi nivelul oceanului planetar. Dar cea mai importantă consecinţă a acestui fenomen este faptul că în cursul procesului de inversare a polilor va putea dispare câmpul magnetic al Pământului, şi acest fapt va putea avea repercusiuni majore asupra vieţii pe Pământ. Radiaţia solară va putea efectiv pârjoli Pământul. Alţi savanţii consideră însă că în cursul procesului de inversare a polilor nu va dispare câmpul magnetic al Pământului, ci acesta doar se va diminua, şi astfel el va continua să ne protejeze. În concluzie mai sunt necesare cercetări laborioase pentru a se putea confirma una sau alta dintre teorii.
Curiozitati B u c e g i – Gura d e Rai În 1999, un institut de cercetări particular din Bucureşti, angajat de o firmă străină pentru a studia subteranul unei zone din Bucegi, a găsit ceva care poate fi asimilat cu legendara “Gură de Rai”. E vorba despre o pantă cu o suprafaţă de aproximativ un kilometru pătrat, unde se manifestă o anomalie magnetică atipică, după cum o definesc specialiştii, zona care are efecte benefice uluitoare asupra organismului uman. Este, foarte probabil, cea mai ciudată descoperire facută vreodata în România. La studiu au participat specialişti din mai multe domenii, în special fizicieni şi geofizicieni. Cercetările s-au făcut cu aparatura de geodetecţie.
După mai multe zile de urcat şi coborât pe acele coclauri pentru sondaje, geofizicianul Dumitru Stanica, unul dintre membrii echipei, a descoperit ceva senzaţional în preajma vârfului Doamnei: ajuns într-un anume loc, i- a dispărut oboseala.
Primul stadiu al investigaţiilor a constat în verificarea tuturor versanţilor din zonă. “Am constatat că oricât ai urca, oricât de obosit ai fi dupa mers, în momentul în care ai ajuns în zona respectivă dispare oboseala, lucru care nu se manifestă pe alţi versanţi. Este vorba de o revigorar e a funcţiilor fizico-chimice cu o rapiditate ieşită din comun”, declară Dumitru Stanica.
A doua faza a constat în testarea medicală. A fost adus un medic, care a verificat tensiunea fiecărui subiect care urcă pantă cu “ciudaţenii”. Rezultatele au condus către o singură concluzie: în zona cu pricina, exclusiv, se întampla ceva deosebit. Nu numai că ritmul cardiac îşi revine uluitor de repede, deşi urcuşul se face pe o pantă abruptă, dar oamenii în vârstă care au fost supuşi testelor au declarat o stare de bine generală când stau în acel loc.
S-a trecut apoi la testarea zonei prin magnetometrie diferenţială, respectiv radiografierea subsolului cu aparate de tip Partington, care pot măsura, printre altele, magnetismul Pământului. Aşa a fost depistată o anomalie magnetică atipică, pe o suprafaţă de aproximativ un kilometru pătrat.
CUPRINS
Campul magnetic. Origine. Structura. Componente. Reprezentare. Masurarea campului magnetic. Inversarea polilor- cauze si efecte. Curiozitati.
Bibliografie : http://facultate.regielive.ro/referate/geografie/magnetismul-terestru70137.html http://www.revista-informare.ro/showart.php?id=28&rev=2 http://ionpaun.wordpress.com/2011/04/07/magnetismul-pamantului/ www.descopera.ro http://referate.unica.ro/Referat-Magnetismul_terestru-9271.html http://www.didactic.ro/materiale-didactice/magnetismul-terestru http://www.agentia.org/teoria-conspiratiei/se-schimba-polii-magneticiin-2012-6376.html
Colegiul National “Gh. Sincai “
MAGNETISMUL TERESTRU
Elev: Condrea Raluca Clasa : X F Profesor : Cotolan Florin
