میدان ژئومغناطیسی: ویژگی ها، ساختار، ویژگی ها و تاریخچه تحقیق

2024 نویسنده: Henry Conors | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-12 06:34

میدان ژئومغناطیسی (GP) توسط منابع واقع در داخل زمین و همچنین در مگنتوسفر و یونوسفر ایجاد می شود. این سیاره و حیات روی آن را از اثرات مضر تشعشعات کیهانی محافظت می کند. حضور او توسط همه کسانی که قطب نما را در دست داشتند مشاهده کردند و دیدند که چگونه یک سر پیکان به سمت جنوب و دیگری به سمت شمال است. به لطف مگنتوسفر، اکتشافات بزرگی در فیزیک انجام شد و تاکنون از وجود آن برای ناوبری دریایی، زیر آب، هوانوردی و فضایی استفاده می‌شود.

ویژگی های کلی

سیاره ما یک آهنربای بزرگ است. قطب شمال آن در قسمت «بالایی» زمین، نه چندان دور از قطب جغرافیایی و قطب جنوب آن در نزدیکی قطب جغرافیایی مربوطه قرار دارد. از این نقاط، خطوط مغناطیسی نیرویی که مگنتوسفر را درست می‌کنند تا هزاران کیلومتر در فضا گسترش می‌یابند.

قطبهای مغناطیسی و جغرافیایی نسبتاً از هم فاصله دارند. اگر یک خط واضح بین قطب های مغناطیسی بکشید، می توانید به یک محور مغناطیسی با زاویه شیب 11.3 درجه نسبت به محور چرخش برسید. این مقدار ثابت نیست، و همه اینها به این دلیل است که قطب های مغناطیسی نسبت به سطح سیاره حرکت می کنند و مکان آنها سالانه تغییر می کند.

ماهیت میدان ژئومغناطیسی

سپر مغناطیسی توسط جریان های الکتریکی (بارهای متحرک) که در هسته مایع بیرونی، واقع در داخل زمین در عمق بسیار مناسبی متولد می شوند، ایجاد می شود. این یک فلز سیال است و حرکت می کند. این فرآیند همرفت نامیده می شود. ماده متحرک هسته جریان ها و در نتیجه میدان های مغناطیسی را تشکیل می دهد.

سپر مغناطیسی به طور قابل اعتمادی از زمین در برابر تشعشعات کیهانی محافظت می کند. منبع اصلی آن باد خورشیدی است - حرکت ذرات یونیزه شده از تاج خورشیدی. مگنتوسفر این جریان پیوسته را منحرف می‌کند و آن را به دور زمین هدایت می‌کند، به طوری که تشعشعات سخت تأثیر مخربی بر تمام حیات در سیاره آبی ندارد.

اگر زمین میدان ژئومغناطیسی نداشت، باد خورشیدی آن را از جو محروم می کرد. طبق یک فرضیه، این دقیقاً همان چیزی است که در مریخ اتفاق افتاده است. باد خورشیدی تنها تهدید نیست، زیرا خورشید همچنین مقادیر زیادی ماده و انرژی را به شکل پرتاب‌های تاجی آزاد می‌کند که با جریانی قوی از ذرات رادیواکتیو همراه است. با این حال، حتی در این موارد، میدان مغناطیسی زمین با انحراف این جریان ها از آن محافظت می کندسیارات.

سپر مغناطیسی تقریباً هر 250000 سال یک بار قطب های خود را معکوس می کند. قطب مغناطیسی شمال جای شمال را می گیرد و بالعکس. دانشمندان توضیح روشنی برای اینکه چرا این اتفاق می افتد ندارند.

سابقه تحقیق

آشنایی مردم با خواص شگفت انگیز مغناطیس زمینی در طلوع تمدن اتفاق افتاد. از قبل در دوران باستان، سنگ آهن مغناطیسی، مگنتیت، برای بشر شناخته شده بود. با این حال، چه کسی و چه زمانی فاش شد که آهنرباهای طبیعی به طور مساوی در فضا نسبت به قطب های جغرافیایی سیاره جهت گیری دارند. طبق یک نسخه، چینی ها قبلاً در سال 1100 با این پدیده آشنا بودند، اما تنها دو قرن بعد شروع به استفاده از آن در عمل کردند. در اروپای غربی، قطب‌نمای مغناطیسی در ناوبری در سال 1187 مورد استفاده قرار گرفت.

ساختار و مشخصات

میدان مغناطیسی زمین را می توان به:

تقسیم کرد

• میدان مغناطیسی اصلی (95٪) که منابع آن در هسته رسانای بیرونی سیاره قرار دارد؛
• میدان مغناطیسی غیرعادی (4٪) ایجاد شده توسط سنگ های لایه بالایی زمین با حساسیت مغناطیسی خوب (یکی از قوی ترین آنها ناهنجاری مغناطیسی کورسک است)؛
• میدان مغناطیسی خارجی (که متغیر نیز نامیده می شود، 1%) مرتبط با فعل و انفعالات خورشیدی-زمینی است.

تغییرات منظم ژئومغناطیسی

تغییرات میدان ژئومغناطیسی در طول زمان تحت تأثیر منابع داخلی و خارجی (در رابطه با سطح سیاره) تغییرات مغناطیسی نامیده می شود. آن ها هستندبا انحراف اجزای HP از مقدار متوسط در محل مشاهده مشخص می شوند. تغییرات مغناطیسی یک تجدید ساختار مداوم در زمان دارند و اغلب چنین تغییراتی دوره ای هستند.

تغییرات منظم که روزانه تکرار می شوند، تغییرات میدان مغناطیسی مرتبط با تغییرات خورشیدی و قمری-روزانه در شدت MS است. تغییرات در طول روز و در تقابل قمری به اوج خود می رسد.

تغییرات ژئومغناطیسی نامنظم

این تغییرات در نتیجه تأثیر باد خورشیدی بر مگنتوسفر زمین، تغییرات درون خود مگنتوسفر و برهمکنش آن با اتمسفر فوقانی یونیزه شده رخ می دهد.

• تغییرهای بیست و هفت روزه به عنوان الگویی برای رشد مجدد اختلال مغناطیسی هر ۲۷ روز وجود دارد که مربوط به دوره چرخش جرم اصلی آسمانی نسبت به ناظر زمینی است. این روند به دلیل وجود مناطق فعال با عمر طولانی در ستاره خانه ما است که در چندین انقلاب آن مشاهده شده است. این خود را به شکل یک عود 27 روزه اختلالات ژئومغناطیسی و طوفان های مغناطیسی نشان می دهد.

تغییرات یازده ساله

• با تناوب فعالیت لکه‌زایی خورشید مرتبط است. مشخص شد که در طول سال‌های بیشترین تجمع مناطق تاریک روی صفحه خورشیدی، فعالیت مغناطیسی نیز به حداکثر خود می‌رسد، با این حال، رشد فعالیت ژئومغناطیسی به طور متوسط یک سال از رشد فعالیت خورشیدی عقب‌تر است.
• تغییرهای فصلی دارای دو اوج و دو پایین هستنداعتدال و زمان انقلاب.
• سکولار، برخلاف موارد فوق، - با منشأ خارجی، در نتیجه حرکت ماده و فرآیندهای موجی در هسته رسانای الکتریکی مایع سیاره ایجاد می شوند و منبع اصلی اطلاعات در مورد جریان الکتریکی هستند. هدایت گوشته پایینی و هسته، در مورد فرآیندهای فیزیکی منجر به همرفت ماده، و همچنین مکانیسم تولید میدان ژئومغناطیسی زمین. اینها کندترین تغییرات هستند - با دوره های مختلف از چندین سال تا یک سال.

تاثیر میدان مغناطیسی بر دنیای زنده

با وجود اینکه سپر مغناطیسی دیده نمی شود، ساکنان سیاره آن را کاملاً احساس می کنند. به عنوان مثال، پرندگان مهاجر مسیر خود را با تمرکز بر روی آن ایجاد می کنند. دانشمندان چندین فرضیه را در مورد این پدیده مطرح کردند. یکی از آنها پیشنهاد می کند که پرندگان آن را به صورت بصری درک کنند. در چشم پرندگان مهاجر پروتئین های خاصی (کریپتوکروم) وجود دارد که می توانند تحت تأثیر میدان ژئومغناطیسی موقعیت خود را تغییر دهند. نویسندگان این فرضیه مطمئن هستند که کریپتوکروم ها می توانند به عنوان یک قطب نما عمل کنند. با این حال، نه تنها پرندگان، بلکه لاک پشت های دریایی نیز از صفحه مغناطیسی به عنوان ناوبری GPS استفاده می کنند.

تاثیر صفحه مغناطیسی بر روی شخص

تأثیر میدان ژئومغناطیسی بر روی یک فرد اساساً با هر میدان دیگری متفاوت است، خواه تابش باشد یا یک جریان خطرناک، زیرا بدن انسان را کاملاً تحت تأثیر قرار می دهد.

دانشمندان بر این باورند که میدان ژئومغناطیسی در یک محدوده فرکانس فوق العاده پایین عمل می کند، در نتیجه با فرکانس اصلی مواجه می شود.ریتم های فیزیولوژیکی: تنفسی، قلبی و مغزی. ممکن است فرد چیزی احساس نکند، اما بدن همچنان با تغییرات عملکردی در سیستم عصبی، قلبی عروقی و فعالیت مغز به آن واکنش نشان می دهد. روانپزشکان سال هاست که رابطه بین انفجارهای شدت میدان ژئومغناطیسی و تشدید بیماری های روانی را دنبال می کنند که اغلب منجر به خودکشی می شود.

«نمایه‌سازی» فعالیت ژئومغناطیسی

اختلالات میدان مغناطیسی مرتبط با تغییرات در سیستم جریان مگنتوسفر-یونوسفر، فعالیت ژئومغناطیسی (GA) نامیده می شود. برای تعیین سطح آن، از دو شاخص استفاده می شود - A و K. دومی مقدار GA را نشان می دهد. از اندازه‌گیری‌های سپر مغناطیسی که هر روز در فواصل سه ساعته گرفته می‌شود، از ساعت 00:00 UTC (زمان هماهنگ جهانی) شروع می‌شود. بالاترین مقادیر اختلال مغناطیسی با مقادیر میدان ژئومغناطیسی یک روز آرام برای یک موسسه علمی خاص مقایسه می شود، در حالی که حداکثر مقادیر انحرافات مشاهده شده در نظر گرفته می شود.

بر اساس داده های به دست آمده، شاخص K محاسبه می شود که به دلیل شبه لگاریتمی بودن آن (یعنی با افزایش اختلال حدود ۲ برابر یک عدد افزایش می یابد)، نمی تواند به منظور بدست آوردن تصویر تاریخی بلندمدت از وضعیت میدان های ژئومغناطیسی سیاره به طور میانگین محاسبه شود. برای انجام این کار، یک شاخص A وجود دارد که میانگین روزانه است. به سادگی تعیین می شود - هر بعد شاخص K به آن تبدیل می شودشاخص معادل مقادیر K به دست آمده در طول روز به طور متوسط است، به لطف آن می توان شاخص A را به دست آورد، مقدار آن در روزهای معمولی از آستانه 100 تجاوز نمی کند و در طول شدیدترین طوفان های مغناطیسی می تواند از 200 تجاوز کند..

از آنجایی که اختلالات میدان ژئومغناطیسی در نقاط مختلف سیاره به طور متفاوتی آشکار می شود، مقادیر شاخص A از منابع علمی مختلف می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. به منظور اجتناب از چنین روند صعودی، شاخص های A بدست آمده توسط رصدخانه ها به میانگین کاهش می یابد و شاخص جهانی A_p ظاهر می شود. همین امر برای شاخص K_p نیز صادق است، که یک مقدار کسری در محدوده 0-9 است. مقدار آن از 0 تا 1 نشان می دهد که میدان ژئومغناطیسی طبیعی است، به این معنی که شرایط بهینه برای عبور در باندهای موج کوتاه حفظ می شود. البته، با توجه به جریان نسبتاً شدید تابش خورشیدی. میدان ژئومغناطیسی 2 نقطه ای به عنوان یک اختلال مغناطیسی متوسط مشخص می شود که کمی عبور امواج دسی متری را پیچیده می کند. مقادیر از 5 تا 7 نشان دهنده وجود طوفان های ژئومغناطیسی است که تداخل جدی با محدوده ذکر شده ایجاد می کند و با طوفان شدید (8-9 نقطه) عبور امواج کوتاه را غیرممکن می کند.

فعالیت میدان ژئومغناطیسی در نقاط

Ar	Kr	شرح
0	0	آرام
2	1
3
4
7	2	خشم ضعیف
15	3
27	4	خشمگین
48	5	طوفان مغناطیسی
80	6
132	7	طوفان مغناطیسی بزرگ
208	8
400	9

تاثیر طوفان های مغناطیسی بر سلامت انسان

50-70٪ از جمعیت جهان تحت تأثیر طوفان های مغناطیسی قرار دارند. در عین حال، شروع یک واکنش استرس در برخی افراد 1-2 روز قبل از یک اختلال مغناطیسی، زمانی که شعله های خورشیدی مشاهده می شود، مشاهده می شود. برای دیگران، در اوج یا مدتی پس از فعالیت بیش از حد ژئومغناطیسی.

افراد معتاد متدیک و همچنین کسانی که از بیماری های مزمن رنج می برند، باید به مدت یک هفته اطلاعات مربوط به میدان ژئومغناطیسی را ردیابی کنند تا از استرس فیزیکی و عاطفی و همچنین هرگونه اقدام و رویدادی که می تواند منجر شود، حذف شود. در صورت نزدیک شدن طوفان های مغناطیسی، استرس داشته باشید.

سندرم کمبود میدان مغناطیسی

تضعیف میدان ژئومغناطیسی در محوطه (میدان هیپوژئومغناطیسی) به دلیل ویژگی های طراحی ساختمان های مختلف، مصالح دیوار و همچنین سازه های مغناطیسی رخ می دهد. هنگامی که در اتاقی هستید که پزشک عمومی ضعیفی دارد، گردش خون مختل می شود و اکسیژن و مواد مغذی به بافت ها و اندام ها می رسد. تضعیف سپر مغناطیسی بر سیستم عصبی، قلبی عروقی، غدد درون ریز، تنفسی، اسکلتی و عضلانی نیز تاثیر می گذارد.

دکتر ژاپنی ناکاگاوا "صدا کرد"این پدیده "سندرم کمبود میدان مغناطیسی انسان" نامیده می شود. از نظر اهمیت، این مفهوم ممکن است به خوبی با کمبود ویتامین ها و مواد معدنی رقابت کند.

علائم اصلی نشان دهنده وجود این سندرم عبارتند از:

• خستگی;
• کاهش عملکرد؛
• بی خوابی؛
• سردرد و درد مفاصل؛
• هایپو و فشار خون بالا؛
• اختلال در عملکرد دستگاه گوارش؛
• اختلالات در سیستم قلبی عروقی.