Меняется ли направление магнитной силы? 11 важных фактов

Меняется ли направление магнитной силы? ответ на это, как мы обсудим дальше. Мы можем обнаружить важные детали о части нашего мира, которые в противном случае были бы недоступны, связав наблюдаемые изменения с лежащими в их основе процессами.

Инверсии, которые происходят в случайные периоды несколько раз в миллион лет, исторически были связаны с самыми быстрыми изменениями в магнитном поле Земли.

Но в отличие от любых данных, связанных с реальными разворотами, мы обнаружили, что изменения поля происходят гораздо быстрее и позже.

Меняется ли направление магнитного поля?

Магнитная сила изменяет направление движения частицы, но не ее скорость или кинетическую энергию. Магнитная сила на проводе, Магнитное отклонение электронов в электронно-лучевой трубке, Магнитная сила на протоне.

меняется ли направление магнитной силы
Авторы изображения «Магнитное поле Земли»: Википедия

В регионах, где магнитное поле уменьшалось, Дэвис и Констебл обнаружили, что магнитное поле может смещаться на целых 10 градусов каждый год. Эта скорость примерно в 10 раз выше, чем предсказывали предыдущие модели, и почти в 100 раз быстрее, чем изменения, наблюдаемые в современных измерениях.

Модели показали, что направление магнитного поля будет резко меняться, когда часть расплавленного ядра меняет направление. Наблюдения исследователей за быстрыми изменениями направления в низких широтах согласовывались с тем фактом, что это изменение ядра чаще происходило в регионах, близких к экватору.

По мнению авторов исследования, эти свежие данные о том, что низкие широты претерпевают изменения быстрее всего, рекомендуют ученым сосредоточить свои усилия именно на них в будущем.

Почему меняется направление магнитной силы?

Электромагнитные силы связывают электрические токи с потоком жидкости. Кроме того, состав ядра, вероятно, неоднороден. Вихревые токи могут создаваться за счет электромагнитной индукции в дополнение к потоку жидкости, несущему заряд. Без достаточно мощных компьютеров невозможно решить уравнения, характеризующие эту чрезвычайно сложную систему.

Вещество, из которого состоит внешнее ядро ​​Земли, является одновременно жидкостью и проводником электричества. Тепловые конвекционные потоки выдают поток жидкости.

Согласно численному моделированию, магнитное поле Земли «хаотично» и часто меняет свою полярность и структуру. Из-за этой сложности магнитное поле может изменяться без обязательного изменения направления электрических токов в любом месте, где они протекают.

Относительно небольшое изменение потока может привести к значительному сдвигу (или даже изменению направления) магнитного поля, поскольку система является «хаотичной». Несмотря на то, что это симуляции, компьютерные модели очень успешно воссоздают вековые вариации магнитного поля, которые мы можем измерить на поверхности Земли.

«Магнитные поля, которые меняются». Кредиты изображений: Википедия

Насколько изменится направление магнитного поля?

Жидкое ядро ​​планеты создает магнитное поле, а вихревые движения железа создают поле, простирающееся в космос. Отклоняя солнечный ветер — поток заряженных частиц, исходящих от Солнца, — он служит барьером, защищающим Землю от вредного солнечного излучения, и помогает поддерживать нашу атмосферу.

Ученые обнаружили, что магнитное поле Земли может менять направление примерно в десять раз быстрее, чем предполагалось ранее. Исследователи смогли продемонстрировать, как поле изменилось с течением времени, смоделировав активность за последние 100,000 XNUMX лет. Полученные данные показали, что резкие изменения направления часто происходят во время инверсии, когда поле локально слабое.

Магнитное поле постоянно смещается из-за движений жидкого ядра. Северный и южный магнитные полюса меняются местами, когда магнитное поле становится значительно слабее. Эти эпохи были связаны с вымираниями и сопровождались повышенной радиацией. Понять, как, когда и почему происходят изменения, сложно, поскольку они происходят в течение невероятно больших промежутков времени.

«Величина магнитного поля, которое меняется». Авторы изображения: Википедия

Как часто и когда меняется направление магнитного поля?

Поскольку у него есть северный полюс и южный полюс, магнитное поле в первую очередь напоминает диполь. Стрелка компаса в этих местах будет направлена ​​прямо вниз или вверх соответственно. Часто говорят, что оно напоминает поле стержневого магнита, например, на холодильнике. Поле Земли, сильно отличающееся от поля стержневого магнита, испытывает значительные мелкомасштабные флуктуации.

Использование магнитного компаса покажет, что у Земли есть магнитное поле. В основном он производится в чрезвычайно горячем расплавленном ядре планеты и, вероятно, существовал на протяжении большей части истории планеты.

Интересно отметить, что иногда магнитное поле просто испытывает «экскурсию», а не инверсию.

Здесь он испытывает значительную потерю общей силы или силы, которая приводит в движение стрелку компаса. Поле не меняется во время действия силы; скорее, позже он регенерирует с той же полярностью в действии, поэтому Северный полюс остается Северным, а Южный полюс остается Южным.

Что меняет направление магнитного поля?

Меловой период обычно представляет собой периоды времени, которые имеют развороты в любой другой момент истории Земли. Развороты не предсказуемы и никоим образом не цикличны. Поэтому мы ограничиваемся обсуждением среднего интервала разворота.

Магнитное поле Земли на протяжении своей истории неоднократно меняло полярность. Это видно по магнитным узорам вулканических пород, особенно тех, что были извлечены со дна океана. В среднем 4 или 5 инверсий каждые миллион лет за последние 10 миллионов лет.

Например, из математических симуляций следует, что полный разворот может занять от одной до нескольких тысяч лет. Хотя это медленно по человеческим меркам, по геологическим меркам это происходит быстро.

Как упоминалось выше, из геологических измерений не так много информации о том, как меняется магнитное поле при изменении направления.

 Также возможно, что со временем полюса будут «бродить» из своих нынешних местоположений в сторону экватора и через него. В любом месте на Земле общая мощность поля может быть не больше, чем десятая часть того, что есть сейчас.

Принцип правой руки

Правило правой руки — это просто удобный способ для физиков вспомнить ожидаемые направления движения; он основан на лежащей в основе физике, которая связывает магнитные поля и силы, которые они воздействуют на движущиеся заряды.

Чтобы запомнить направление магнитных сил, физики применили ручной код, известный как правило правой руки. Затем направьте средний палец так, чтобы он был параллелен указательному и большому пальцу.

Бывают случаи, когда физик непреднамеренно использует левую руку, что приводит его к прогнозу, что магнитная сила будет указывать в неправильном направлении.

«Магнитное поле по правилу правой руки» Кредиты изображений: Википедия

Примеры изменения магнитного поля

Ток в проводе

Поскольку мы уже знаем, что ток — это не что иное, как движущиеся заряды, когда ток течет по проводу, на него будет воздействовать только магнитное поле так же, как на одиночный движущийся заряд.

Движение положительных зарядов по проводу — это то, что мы имеем в виду, когда говорим об обычном токе в проводе.

Большой палец указывает в положительном направлении xxx, безымянный палец — в положительном направлении yyy, а средний палец — в положительном направлении zzz. Это известно как правило правой руки.

Магнитное поле, вызванное током в проводе

Магнитное поле прямого провода, создаваемое протекающим по нему током, образует кольцо вокруг провода. Вы можете найти его, согнув пальцы и указав большим пальцем правой руки в направлении тока провода. Магнитное поле, окружающее провод, заставит ваши пальцы сгибаться в одном направлении.

На магнитные поля влияют не только движущиеся заряды; они также могут быть произведены движущимися зарядами. Второе правило правой руки можно использовать для определения магнитного поля, создаваемого движущимися зарядами.

Оказывается, если вы уже знаете направление магнитного поля, то можете применить обратный этому метод для определения направления тока в проводе.

На этот раз направьте большой палец в направлении магнитного поля и согните пальцы, как вы делали раньше. На этот раз вы можете определить направление тока, который генерирует магнитное поле, глядя на круговое движение ваших пальцев.

Магнитное поле в МРТ

Мощное фиксированное магнитное поле используется для выравнивания отдельных протонов, связанных с молекулами воды, по всему телу во время процедуры МРТ или магнитно-резонансной томографии. Эта процедура выравнивания является первой стадией измерения, в котором используются крошечные отклонения протонов от поля для определения структуры и плотности отдельных участков тела пациента.

Чтобы выполнить базовую МРТ, необходимо создать сильное магнитное поле вдоль оси тела. По этой причине в одной из конструкций гаджета используется огромная электромагнитная катушка, которая окружает туловище пациента.

Ток, который закручивается вокруг пациента, создает магнитное поле, направленное прямо вниз по телу пациента, как мы узнали из правила правой руки.

Заключение

Как мы видели из приведенного выше обсуждения, мы знать, что магнит поле меняется в зависимости от факторов. Есть так много моментов, которые способствуют изменению магнитного поля. Магнитное поле Земли является естественным явлением, и оно может сильно зависеть от факторов, влияющих на действие.

Наверх