magnetosfääri suojaa maan pintaa aurinkotuulen varautuneilta hiukkasilta ja syntyy sähkövirroista, jotka sijaitsevat monissa eri osia maasta. Se puristuu päivällä (aurinko) puolella saapuvien hiukkasten voiman vuoksi ja jatkuu yön puolella. (Kuvaa ei skaalata.)

magneettisen pohjoisen ja ”todellisen” pohjoisen vaihtelu.

Maan magneettikenttä (ja pintamagneettikenttä) on suunnilleen magneettinen dipoli, jossa magneettikentän s napa on lähellä maan maantieteellistä pohjoisnapaa (katso magneettinen pohjoisnapa) ja toinen magneettikentän N napa lähellä maan maantieteellistä etelänapaa (katso magneettinen etelänapa). Tämä tekee kompassista käyttökelpoisen navigointiin. Kentän syy voidaan selittää dynamoteorialla. Magneettikenttä ulottuu äärettömästi, joskin se heikkenee etäisyyden myötä lähteestään. Maan magneettikenttä, jota kutsutaan myös geomagneettiseksi kentäksi ja joka ulottuu tehokkaasti useita kymmeniä tuhansia kilometrejä avaruuteen, muodostaa maan magnetosfäärin. Australialaisen punaisen dasiitin ja tyynybasaltin paleomagneettinen tutkimus on arvioinut magneettikentän olevan ainakin 3,5 miljardia vuotta vanha.

• 1 merkitys
• 2 magneettista napaa ja magneettista dipolia
• 3 Kenttäominaisuutta
• 4 magneettikentän vaihtelua
• 5 magneettikentän vaihtelua
• 6 magneettikentän tunnistusta
• 7 huomautusta
• 8 ulkoista linkkiä

merkitys

maan magneettikentän ja planeettainvälisen magneettikentän vuorovaikutuksen simulointi.

maa on suurelta osin suojassa aurinkotuulelta, auringosta lähtevältä energeettisten varattujen hiukkasten virralta magneettikentällään, joka kääntää suurimman osan varatuista hiukkasista pois. Osa aurinkotuulen varautuneista hiukkasista jää Van Allenin säteilyvyöhykkeeseen. Pienempi määrä aurinkotuulen hiukkasia onnistuu matkaamaan ikään kuin sähkömagneettisen energian siirtolinjalla maan yläilmakehään ja ionosfääriin revontulivyöhykkeillä. Aurinkotuuli on havaittavissa maapallolla vain silloin, kun se on riittävän voimakas synnyttämään revontulien ja geomagneettisten myrskyjen kaltaisia ilmiöitä. Kirkkaat revontulet kuumentavat voimakkaasti ionosfääriä, jolloin sen plasma laajenee magnetosfääriksi, jolloin plasman geosfäärin koko kasvaa ja ilmakehän aines pakenee aurinkotuuleen. Geomagneettisia myrskyjä syntyy, kun magnetosfäärin sisällä olevien plasmojen paine on riittävän suuri paisuttamaan ja siten vääristämään geomagneettista kenttää.

Aurinkotuuli on vastuussa maan magnetosfäärin kokonaismuodosta, ja sen nopeuden, tiheyden, suunnan ja magneettikentän vaihtelut vaikuttavat voimakkaasti maan paikalliseen avaruusympäristöön. Esimerkiksi ionisoivan säteilyn ja radiohäiriöiden tasot voivat vaihdella sadoista tuhansiin tekijöihin, ja magnetopaussin ja keula-iskuaallon muoto ja sijainti yläjuoksulla voivat muuttua useiden maan säteiden vaikutuksesta altistaen geosynkroniset satelliitit suoralle aurinkotuulelle. Näitä ilmiöitä kutsutaan yhteisesti avaruussääksi. Ilmakehän strippauksen mekanismi johtuu siitä, että kaasu on kiinni magneettikentän kuplissa, joita aurinkotuulet repivät irti. Magneettikentän voimakkuuden vaihtelut ovat korreloineet Sademäärän vaihteluun tropiikissa.

magneettiset navat ja magneettiset dipolit

magneettinen deklinaatio True Northista vuonna 2000.

magneettinen deklinaatio todellisesta pohjoisesta vuonna 1700

p> magneettisten napojen paikat voidaan määritellä ainakin kahdella tavalla.

usein magneettinen (dip) napa katsotaan maan pinnalla olevaksi pisteeksi, jossa magneettikenttä on täysin pystysuora. Toinen tapa sanoa Tämä on, että maan kentän inklinaatio on 90° pohjoisella magneettisella navalla ja -90° eteläisellä magneettisella navalla. Magneettisella navalla vaakatasossa oleva kompassi osoittaa satunnaisesti, kun se muuten osoittaa lähes magneettiselle pohjoiselle navalle tai poispäin eteläisestä magneettisesta navasta, joskin paikallisia poikkeamia esiintyy. Nämä kaksi napaa vaeltavat toisistaan riippumatta, eivätkä ne ole suoraan vastakkaisissa asemissa maapallolla. Magneettinen dippinapa voi siirtyä nopeasti, Pohjois-magneettiselle navalle on tehty havaintoja jopa 40 kilometriä vuodessa.

maan magneettikenttää voidaan lähentää lähelle maan keskustaa sijoitetun magneettisen Dipolin kentän avulla. Dipolin suunta määritellään akselin avulla. Niitä kahta paikkaa, joissa geomagneettiseen kenttään parhaiten sopivan Dipolin akseli leikkaa maan pinnan, kutsutaan pohjoisen ja etelän geomagneettisiksi napoiksi. Jotta geomagneettista kenttää edustava dipoli sopisi parhaiten, se tulisi sijoittaa noin 500 km: n päähän maan keskipisteestä. Tämä aiheuttaa sisemmän säteilyvyöhykkeen liukumisen alemmaksi eteläisellä Atlantin valtamerellä, jossa pintakenttä on heikointa, jolloin syntyy niin sanottu Etelä-Atlantin anomalia.

Jos Maan magneettikenttä olisi täysin dipolaarinen, geomagneettiset ja magneettiset dippinavat olisivat yhteneväiset. Merkittävät ei-dipolaariset termit geomagneettisen kentän tarkassa kuvauksessa aiheuttavat kuitenkin sen, että kahden napatyypin sijainti on eri paikoissa.

kentän ominaisuudet

kentän voimakkuus maan pinnalla vaihtelee alle 30 mikrotesolasta (0,3 gausta) alueella, johon kuuluu suurin osa Etelä-Amerikasta ja Etelä-Afrikasta, yli 60 mikrotesolaan (0.6 gauss) magneettisten napojen ympärillä Pohjois-Kanadassa ja Australian eteläpuolella sekä osassa Siperiaa. Maan ulkoytimen magneettikentän keskivahvuudeksi mitattiin 25 Gaussia, 50 kertaa voimakkaampaa kuin maan pinnalla oleva magneettikenttä.

kenttä on samanlainen kuin tankomagneetilla. Maan magneettikenttä johtuu enimmäkseen nestemäisen ulkoytimen sähkövirroista. Maan ydin on kuumempi kuin 1043 K, Curie-pisteen lämpötila, jonka yläpuolella raudan sisällä olevien pyörähdysten suuntaukset satunnaistuvat. Tällainen satunnaistaminen saa aineen menettämään magnetointinsa.

sulan raudan konvektio ulomman nestemäisen ytimen sisällä sekä planeettojen yleisestä pyörimisliikkeestä aiheutuva Coriolis-ilmiö pyrkivät järjestämään nämä ”sähkövirrat” rullina, jotka ovat linjassa Pohjois-Etelä-napaakselin suuntaisesti. Johdettaessa nestevirtauksia olemassa olevan magneettikentän läpi indusoituu sähkövirtoja, mikä puolestaan luo toisen magneettikentän. Kun tämä magneettikenttä vahvistaa alkuperäistä magneettikenttää, syntyy dynamo, joka ylläpitää itseään. Tätä kutsutaan Dynamoteoriaksi ja se selittää, miten Maan magneettikenttä säilyy.

toinen piirre, joka erottaa maan magneettisesti baarimagneetista, on sen magnetosfääri. Suurilla etäisyyksillä planeetasta tämä hallitsee pinnan magneettikenttää. Ionosfäärissä indusoidut sähkövirrat synnyttävät myös magneettikenttiä. Tällainen kenttä syntyy aina lähellä paikkaa, jossa ilmakehä on lähimpänä Aurinkoa, aiheuttaen päivittäisiä muutoksia, jotka voivat kääntää pinnan magneettikenttiä jopa asteen verran. Tyypillisiä päivittäisiä kenttävoimakkuuden vaihteluita ovat noin 25 nanoteslaa (nt) (eli ~ 1:2 000), muutaman sekunnin vaihtelut tyypillisesti noin 1 nT (eli ~ 1:50 000).

magneettikentän vaihtelut

geomagneettiset vaihtelut viimeisen kääntymisen jälkeen.

sen magneettikentän synnyttävät maan ytimessä virtaukset käynnistyivät ainakin 3 450 miljoonaa vuotta sitten.

magnetometrit havaitsevat arkeologisessa geofysiikassa rautaesineiden, uunien, joidenkin kivirakenteiden ja jopa ojien ja välipohjien aiheuttamia pieniä poikkeamia maan magneettikentässä. Toisen maailmansodan aikana kehitetyistä ilmassa liikkuvista magneettisista anomalianilmaisimista muokattujen magneettisten instrumenttien avulla on kartoitettu merenpohjan magneettiset vaihtelut. Basaltti — rautapitoinen vulkaaninen kivi, joka muodostaa merenpohjan-sisältää voimakkaasti magneettista mineraalia (magnetiittia) ja voi paikallisesti vääristää kompassin lukemia. Vääristymän tunnistivat islantilaiset merenkulkijat jo 1700-luvun lopulla. Mikä tärkeämpää, koska magnetiitin läsnäolo antaa basaltille mitattavissa olevat magneettiset ominaisuudet, nämä magneettiset vaihtelut ovat tarjonneet toisen keinon tutkia syvää merenpohjaa. Kun vastamuodostunut Kivi jäähtyy, tällaiset magneettiset aineet tallentavat maan magneettikentän.

usein maan magnetosfääriin osuu geomagneettisia myrskyjä aiheuttavia auringonpurkauksia, jotka aiheuttavat revontulien näyttäytymistä. Magneettikentän lyhytaikaista epävakautta mitataan K-indeksillä.

viime aikoina magneettikentässä on havaittu vuotoja, jotka vuorovaikuttavat auringon aurinkotuulen kanssa alkuperäisen hypoteesin vastaisella tavalla. Aurinkomyrskyjen aikana tämä voi johtaa laajamittaisiin sähkökatkoksiin ja katkoksiin keinotekoisissa satelliiteissa.

Katso myös magneettinen anomalia

magneettikentän peruutukset

basaltin laavavirtoja ympäri maailmaa tutkittaessa on esitetty, että Maan magneettikenttä kääntyy kymmenien tuhansien ja monien miljoonien vuosien välein, keskimäärin noin 300 000 vuoden välein. Viimeisen tällaisen tapahtuman, jota kutsutaan Brunhes-Matuyama-kääntymiseksi, on kuitenkin havaittu tapahtuneen noin 780 000 vuotta sitten.

ei ole selvää teoriaa siitä, miten geomagneettiset käänteet olisivat voineet tapahtua . Jotkut tiedemiehet ovat laatineet maan ytimelle malleja, joissa magneettikenttä on vain kvasistabiili ja navat voivat spontaanisti siirtyä suunnasta toiseen muutaman sadan tai muutaman tuhannen vuoden kuluessa. Toiset tutkijat ehdottavat, että geodynamo ensin sammuttaa itsensä, joko spontaanisti tai jonkin ulkoisen toiminnan, kuten komeetan törmäyksen, ja sitten käynnistää itsensä uudelleen magneettisen ”pohjoisnavan” osoittaessa joko pohjoiseen tai etelään. Ulkoiset tapahtumat eivät todennäköisesti ole rutiininomaisia syitä magneettikentän kääntymiseen, koska törmäyskraattereiden iän ja peruutusten ajoituksen välillä ei ole korrelaatiota. Riippumatta syy, kun magneettinen napa kääntyy yhden pallonpuoliskon toiselle tämä tunnetaan kääntyminen, kun taas tilapäiset Dipolin kallistuksen vaihtelut, jotka vievät Dipolin akselin Päiväntasaajan Ja sitten takaisin alkuperäiseen napaisuus tunnetaan retkiä.

laavavirtojen tutkimukset Steens Mountainilla Oregonissa osoittavat, että magneettikenttä on voinut siirtyä jopa 6 asteen nopeudella päivässä joskus maan historiassa, mikä haastaa merkittävästi yleistä käsitystä siitä, miten maan magneettikenttä toimii.

tällaiset Paleomagneettiset tutkimukset koostuvat tyypillisesti vulkaanisista tapahtumista peräisin olevan magmakiven jäännösmagnetoinnin mittauksista. Merenpohjaan asettuneet sedimentit suuntautuvat paikalliseen magneettikenttään, mikä signaali voidaan tallentaa niiden jähmettyessä. Vaikka magmakivikerrostumat ovat enimmäkseen paramagneettisia, ne sisältävät jälkiä ferri-ja antiferromagneettisista aineista rautaoksidien muodossa, mikä antaa niille kyvyn omistaa jäännösmagnetointi. Itse asiassa tämä ominaisuus on melko yleinen lukuisissa muissa kivilajeissa ja sedimenteissä, joita löytyy eri puolilta maailmaa. Yksi yleisimmistä luonnon kiviesiintymissä esiintyvistä oksideista on magnetiitti.

esimerkkinä siitä, miten tämän magmakivien ominaisuuden avulla voimme päätellä, että maan kenttä on kääntynyt menneisyydessä, tarkastellaan magnetismin mittauksia valtameren harjanteilla. Ennen kuin magma poistuu vaipasta halkeaman kautta, se on erittäin korkeassa lämpötilassa, minkä tahansa sen sisältämän rautaoksidin Curie-lämpötilaa korkeammalla. Laava alkaa jäähtyä ja jähmettyä päästyään mereen, jolloin nämä rautaoksidit saavat lopulta takaisin magneettiset ominaisuutensa, erityisesti kyvyn pitää jäännöksen magnetoinnin. Jos oletetaan, että näissä paikoissa on vain maahan liittyvä magneettikenttä, tämä jähmettynyt Kivi magnetisoituu geomagneettisen kentän suuntaan. Vaikka kentän lujuus on melko heikko ja tyypillisten kivinäytteiden rautapitoisuus pieni, näytteiden suhteellisen pieni jäännösmagnetointi on hyvin nykyaikaisten magnetometrien resoluutiossa. Jähmettyneiden laavanäytteiden ikä ja magnetoituminen voidaan sitten mitata geomagneettisen kentän suunnan määrittämiseksi antiikin aikakausien aikana.

magneettikentän havaitseminen

magneettikenttämallin poikkeamat mitatusta datasta, sensitiivisillä magnetometreillä varustettujen satelliittien luoma data

maan magneettikentän voimakkuuden mittasi Carl Friedrich Gauss vuonna 1835 ja sitä on sen jälkeen mitattu toistuvasti, ja sen mukaan suhteellinen hajoaminen on ollut noin 10% viimeisen 150 vuoden aikana. Magsat-satelliitissa ja myöhemmissä satelliiteissa on käytetty 3-akselisia vektorimagnetometrejä maan magneettikentän 3-D-rakenteen tutkimiseen. Myöhempi Ørsted-satelliitti mahdollisti vertailun, joka osoitti dynaamisen geodynamon toiminnassa, joka näyttää aiheuttavan vaihtoehtoisen navan Atlantin valtameren alla S. Afrikasta länteen.

hallitukset operoivat joskus yksiköitä, jotka ovat erikoistuneet Maan magneettikentän mittaamiseen. Nämä ovat geomagneettisia observatorioita, jotka ovat tyypillisesti osa kansallista geologista tutkimuslaitosta, esimerkiksi British Geological Surveyn Eskdalemuirin observatoriota. Tällaiset havaintolaitteet voivat mitata ja ennustaa magneettisia olosuhteita, jotka joskus vaikuttavat viestintään, sähkövoimaan ja muuhun ihmisen toimintaan. (Katso magneettinen myrsky.)

Kansainvälinen reaaliaikainen magneettisten observatorioiden verkosto, jolla on yli 100 toisiinsa kytkeytyvää geomagneettista observatoriota ympäri maailmaa, on tallentanut maapallon magneettikenttää vuodesta 1991 lähtien.

puolustusvoimat määrittää paikalliset geomagneettisen kentän ominaisuudet, jotta voidaan havaita luonnon taustasta poikkeamia, jotka saattavat johtua merkittävästä metalliesineestä, kuten uponneesta sukellusveneestä. Tyypillisesti nämä magneettiset anomalian ilmaisimet lennätetään lentokoneissa kuten Yhdistyneen kuningaskunnan Nimrod tai hinataan välineenä tai joukko välineitä pinta-aluksista.

kaupallisesti geofysikaaliset malminetsintäyhtiöt käyttävät myös magneettisia ilmaisimia tunnistaakseen malmiesiintymien luonnossa esiintyviä anomalioita, kuten Kurskin magneettista Anomaliaa.

eläimet kuten linnut ja kilpikonnat voivat havaita Maan magneettikentän ja käyttää kenttää suunnistamiseen muuttoaikana. Lehmät ja metsäkauriit pyrkivät suuntaamaan kehonsa Pohjois-Etelä-suuntaisesti rentoutuessaan, mutta eivät silloin, kun eläimet ovat suurjännitevoimalinjojen alla, johtavat tutkijat uskovat magnetismin olevan syypää.

Seismo-sähkömagnetiikka on maanjäristysten ennustamiseen tähtäävä tutkimusala.

Notes

Wikimedia Commonsissa on mediaa, joka liittyy maan magneettikenttään

• William J. broad, will compasss Point South?. New York Times, 13. Heinäkuuta 2004.
• John Roach, miksi maan magneettikenttä kääntyy?. National Geographic, 27. Syyskuuta 2004.
• kun Pohjoinen menee etelään. Projects in Scientific Computing, 1996.
• 3D Maan magneettikentän Varautunut Hiukkassimulaattori. Työkalu omistettu 3D simulointi varattujen hiukkasten magnetosfäärissä..
• The Great Magnet, the Earth, History of the discovery of Earth ’ s magnetic field by David P. Stern.
• Exploration of the Earth ’ s Magnetosphere, Educational website by David P. Stern and Mauricio Peredo