Какво е земното магнитно поле и защо е важно

Научете как земното магнитно поле работи, защо ни защитава от космична радиация, влияе на компаси и миграции и как магнитните полюси се променят.

Магнитното поле на Земята е магнитното поле, което обгражда Земята. Понякога то се нарича геомагнитно поле. Това е невидимо, но мощно поле, което влияе на много процеси в околоземното пространство и върху самия живот на планетата.

Как се образува

Основният източник на магнитното поле е движението в земното ядро. В центъра на Земята има твърдо вътрешно ядро и течно външно ядро, съставени предимно от желязо и никел. Конвекционните потоци в течното ядро, комбинирани с въртенето на планетата и ефекта на Кориолис, създават електрически токове. Тези токове генерират магнитно поле чрез процес, известен като геодинамо. Полето не е статично — то се променя с времето поради изменението на потоците и други динамични процеси в ядрото.

Роля и защита

Магнитното поле формира магнитосферата — област, в която заредените частици от Слънцето и космоса се отклоняват и задържат. Това осигурява някои от следните важни функции:

• Защита от слънчев вятър и космически лъчи: полето пречи на по-голямата част от вредните заредени частици да достигнат повърхността, като ги отклонява или улавя в пояса на Ван Алън.
• Създаване на полярни сияния: когато частици от слънчевия вятър взаимодействат с магнитното поле и атмосферата в полярните райони, се появяват ярки светлини — полярни сияния (аврори).
• Защита на технологии: без магнитосферата електронните системи на спътници, космически кораби и наземни мрежи биха били изложени на по-голямо облъчване и повреди.

Магнитни полюси, компас и животни

Магнитното поле създава магнитни полюси, които обикновено са близо до географските полюси, но не съвпадат точно с тях. Поради това компасът, който ползва магнитното поле, показва към магнитния север, а не винаги към истинския (географски) север — това отклонение се нарича магнитно склонение или деклинация. Компасът използва геомагнитното поле за определяне на посоките; при навигация е важно да се знае и местното магнитно отклонение.

Много мигриращи животни използват магнитното поле като ориентир при дълги пътувания — например някои птици, морски костенурки и риби усещат направление или полето като част от навигационната си система.

Промени във времето: блуване и обръщания

Магнитното поле е динамично. Магнитните полюси се местят (блуждаят) и местоположението им се променя няколко километра до стотици километра за десетилетия. По-рядко, но в геоложката история на Земята, магнитното поле е претърпявало пълни обръщания — когато магнитният север и магнитният юг разменят местата си. Тези обръщания се случват през хиляди до милиони години и не са непременно бързи: процесът може да трае хиляди години и обикновено включва временни отслабвания и колебания на полето.

Въпреки че полярните обръщения могат да доведат до увеличена експозиция на космическо лъчение и до по-чести ефекти върху технологиите (особено по време на силни слънчеви бури), няма доказателства, че те са предизвиквали масови измирания — животът на Земята е преминал през множество такива преходи.

Измерване и влияние върху човешките дейности

Учени следят магнитното поле чрез наземни обсерватории и спътници (например мисии, посветени на магнитното поле). За измерване се използват магнитометри, които регистрират сила, наклон (инклинация) и посока на полето.

Геомагнитните бури, предизвикани от активността на Слънцето, могат да повлияят на:

• работата на спътници и GPS-системи,
• радиокомуникациите и електрическите мрежи (индуцирани токове могат да повредят трансформатори),
• авиацията — особено в полети, които преминават близо до полюсите.

Какво да очакваме

Магнитното поле ще продължи да се променя и учените следят тези изменения, за да подобрят прогнозите и да защитят критични системи. За обществото е важно да се разбира ролята на полето и възможните рискове при силна космическа активност — например укрепване на електропреносните мрежи, по-добра защита на спътниците и ранно предупреждение при геомагнитни бури.

В обобщение: магнитното поле на Земята е жизненоважен щит и ориентир. То се поражда в динамичното ядро на планетата, защитава живота и технологиите от космически опасности и непрекъснато се променя — от бавно блуващи полюси до редки, но значими магнитни обръщания.

Характеристики

Геомагнитното поле на Земята се създава от две неща. Конвективните движения в течнопроводимото ядро в центъра на Земята са важни за създаването на магнитното поле. Когато конвективните движения протичат заедно с електрическите токове около Земята, се създава магнитното поле. Въртенето на Земята е това, което поддържа магнитното поле. Взаимодействието между конвективните движения и електрическите токове създава динамо ефект.

Интензитетът на магнитното поле е най-голям в близост до магнитните полюси, където то е вертикално. Интензитетът на полето е най-слаб близо до екватора, където е хоризонтално. Интензитетът на магнитното поле се измерва в гауси.

През последните години силата на магнитното поле е намаляла. През последните двадесет и две години магнитното поле е намаляло силата си средно с 1,7%. В някои области на полето силата му е намаляла с до 10 %. Бързото намаляване на силата на полето е знак, че магнитното поле може да се обърне. Обръщането на посоката може да се случи през следващите няколко хиляди години. Доказано е, че движението на магнитните полюси е свързано с намаляването на силата на магнитното поле.

Геомагнитното обръщане е, когато северният и южният магнитен полюс разменят местата си. Това се е случвало няколко пъти в историята на Земята. Магнитното обръщане настъпва, след като силата на полето достигне нула. Когато силата започне да се увеличава отново, тя ще се увеличи в обратна посока, което ще доведе до обръщане на магнитните полюси. Времето, за което магнитното поле претърпява обръщане, е неизвестно, но може да продължи до десет хиляди години. Магнитните обръщания на Земята са записани в скалите, особено в базалта. Учените смятат, че последното геомагнитно обръщане е станало преди 780 000 години.

Магнитосфера

Магнитосферата се създава от магнитното поле. Това е областта около Земята, която действа като щит срещу вредните частици на слънчевия вятър. Магнитосферата има много различни слоеве и структури, а слънчевият вятър оформя всеки от тези слоеве. Взаимодействието на слънчевия вятър и магнитосферата е причина за появата на Северното и Южното сияние. Магнитосферата е много важна за защитата на Земята от слънчеви бури, които увеличават активността на слънчевия вятър. Слънчевите бури могат да предизвикат геомагнитни бури, които понякога имат сериозни последици за Земята.

Областите между северния и южния магнитен полюс са линиите на магнитното поле. Тези линии напускат Земята от вертикалната точка на Юга и се връщат обратно през вертикалната точка на Севера. Тези две вертикални точки се наричат магнитни полюси. Магнитните полюси обикновено се наричат магнитни полюси. Магнитните полюси пресичат Земята в две точки. Северният магнитен полюс пресича Земята на 78,3 N географска ширина и 100 W географска дължина. По този начин северният магнитен полюс се намира в Полярния кръг. Южният магнитен полюс пресича Земята на 78,3 южна ширина и 142 източна дължина. По този начин южният магнитен полюс се намира в Антарктида. Магнитните полюси са и местата, където магнитните полета са най-силни.

На тази фигура е показана магнитосферата, която блокира слънчевия вятър, предизвикан от Слънцето.


Движение на северния магнитен полюс. Очаква се да премине близо до северния географски полюс и да продължи пътя си към Сибир

Въпроси и отговори

В: Какво е магнитното поле на Земята?

В: Какво създава магнитното поле на Земята?

В: Каква е функцията на магнитното поле на Земята?

В: Колко стабилно е магнитното поле на Земята?

В: Как се създава магнитното поле на Земята?

В: Какво създават магнитните полюси?

В: Какви приложения има магнитното поле на Земята?

Търсене по буква