de magnetosfeer beschermt het aardoppervlak tegen de geladen deeltjes van de zonnewind en wordt gegenereerd door elektrische stromen in veel verschillende delen van de aarde. Het wordt gecomprimeerd op de dag (zon) kant als gevolg van de kracht van de aankomende deeltjes, en uitgebreid op de nacht kant. (Afbeelding niet op schaal.)

de variatie tussen magnetisch Noord en” waar ” Noord.

Het magnetische veld van de aarde (en het magnetische veld van het oppervlak) is ongeveer een magnetische dipool, met de magnetische veld s pool in de buurt van de geografische noordpool van de aarde (zie magnetische noordpool) en de andere magnetische veld N pool in de buurt van de geografische zuidpool van de aarde (zie magnetische zuidpool). Dit maakt het kompas bruikbaar voor navigatie. De oorzaak van het veld kan worden verklaard door dynamo theorie. Een magnetisch veld strekt zich oneindig uit, hoewel het verzwakt met de afstand tot zijn bron. Het magnetische veld van de aarde, ook wel het geomagnetisch veld genoemd, dat zich effectief enkele tienduizenden kilometers in de ruimte uitstrekt, vormt de magnetosfeer van de aarde. Een paleomagnetische studie van Australische rode daciet en kussen basalt heeft geschat dat het magnetische veld minstens 3,5 miljard jaar oud is.

• 1 Belang
• 2 Magnetische polen en magnetische dipool
• 3-Veld kenmerken
• 4 Magnetische veld variaties
• 5 Magnetisch veld terugnemingen
• 6 Magnetisch veld-detectie
• 7 Opmerkingen
• 8 Externe links

Belangrijk

Simulatie van de interactie tussen het magnetisch veld van de Aarde en het interplanetair magnetisch veld.

De Aarde wordt grotendeels beschermd tegen de zonnewind, een stroom van energetische geladen deeltjes afkomstig van de zon, door haar magnetisch veld, dat de meeste geladen deeltjes afbuigt. Sommige geladen deeltjes van de zonnewind zitten gevangen in de Van Allen stralingsgordel. Een kleiner aantal deeltjes uit de zonnewind slaagt erin om, als op een elektromagnetische energietransmissielijn, naar de bovenste atmosfeer en de ionosfeer van de aarde in de poollichtzones te reizen. De enige keer dat de zonnewind waarneembaar is op de aarde is wanneer het sterk genoeg is om verschijnselen te produceren zoals de aurora en geomagnetische stormen. Heldere poollicht verhit de ionosfeer sterk, waardoor het plasma uitzet in de magnetosfeer, waardoor de grootte van de plasma geosfeer toeneemt, en waardoor atmosferische materie ontsnapt in de zonnewind. Geomagnetische stormen ontstaan wanneer de druk van plasma ‘ s in de magnetosfeer voldoende groot is om het geomagnetische veld op te blazen en daardoor te vervormen.

de zonnewind is verantwoordelijk voor de algemene vorm van de magnetosfeer van de aarde en schommelingen in snelheid, dichtheid, richting en meegevoerd magnetisch veld hebben een sterke invloed op de lokale ruimteomgeving van de aarde. Bijvoorbeeld, de niveaus van ioniserende straling en radio interferentie kan variëren door factoren van honderden tot duizenden; en de vorm en locatie van de magnetopauze en boog schokgolf stroomopwaarts van het kan veranderen door verschillende aarde radii, waardoor geosynchrone satellieten bloot aan de directe zonnewind. Deze verschijnselen worden gezamenlijk ruimteweer genoemd. Het mechanisme van atmosferische strippen wordt veroorzaakt door gas wordt gevangen in bellen van magnetisch veld, die worden afgescheurd door zonnewind. Variaties in de magnetische veldsterkte zijn gecorreleerd met regenval variatie binnen de tropen.

magnetische polen en magnetische dipool

magnetische declinatie van het ware noorden in 2000.

magnetische declinatie vanuit het ware noorden in 1700

de posities van de magnetische polen kunnen op ten minste twee manieren worden gedefinieerd.

vaak wordt een magnetische pool gezien als een punt op het aardoppervlak waar het magnetische veld volledig verticaal is. Een andere manier om dit te zeggen is dat de helling van het veld van de aarde 90° is op de magnetische noordpool en -90° op de magnetische zuidpool. Bij een magnetische pool wijst een kompas in het horizontale vlak willekeurig, terwijl het anders bijna naar de Noord-magnetische pool of weg van de Zuid-magnetische pool wijst, hoewel lokale afwijkingen bestaan. De twee polen dwalen onafhankelijk van elkaar en bevinden zich niet direct tegenover elkaar op de aardbol. Magnetische onderdompelingspool kan snel migreren, observatie van maximaal 40 km per jaar is gemaakt voor de magnetische noordpool.

Het magnetische veld van de aarde kan nauw worden benaderd door het veld van een magnetische dipool in de buurt van het centrum van de aarde. De oriëntatie van een dipool wordt bepaald door een as. De twee posities waar de as van de dipool die het beste past bij het geomagnetische veld kruisen het aardoppervlak worden de Noord en Zuid geomagnetische Polen genoemd. Voor de beste pasvorm moet de dipool die het geomagnetische veld vertegenwoordigt ongeveer 500 km van het centrum van de aarde worden geplaatst. Dit zorgt ervoor dat de binnenste stralingsgordel lager afromt in de Zuidelijke Atlantische Oceaan, waar het oppervlakteveld het zwakste is, waardoor de zogenaamde Zuid-Atlantische anomalie ontstaat.

als het magnetische veld van de aarde perfect dipolair zou zijn, zouden de geomagnetische en magnetische dip Polen samenvallen. Echter, significante niet-dipolaire termen in een nauwkeurige beschrijving van het geomagnetisch veld veroorzaken de positie van de twee pooltypes op verschillende plaatsen.

veldkenmerken

De sterkte van het veld aan het aardoppervlak varieert van minder dan 30 microtesla ’s (0,3 gauss) in een gebied dat het grootste deel van Zuid-Amerika en Zuid-Afrika omvat tot meer dan 60 microtesla’ s (0.6 gauss) rond de magnetische polen in het noorden van Canada en het zuiden van Australië, en in een deel van Siberië. De gemiddelde magnetische veldsterkte in de buitenste kern van de aarde werd gemeten op 25 Gauss, 50 keer sterker dan het magnetische veld aan het oppervlak.

het veld is vergelijkbaar met dat van een staafmagneet. Het magnetische veld van de Aarde wordt voornamelijk veroorzaakt door elektrische stromen in de vloeibare buitenste kern. De kern van de aarde is heter dan 1043 K, de Curie punt temperatuur waarboven de oriëntaties van spins in ijzer worden gerandomiseerd. Een dergelijke randomisatie zorgt ervoor dat de stof zijn magnetisatie verliest.

convectie van gesmolten ijzer in de buitenste vloeibare kern, samen met een Corioliseffect veroorzaakt door de totale planetaire rotatie, heeft de neiging om deze “elektrische stromen” te organiseren in rollen die langs de noord-zuid poolas zijn uitgelijnd. Bij het leiden van vloeistof stromen over een bestaand magnetisch veld, elektrische stromen worden geïnduceerd, die op zijn beurt creëert een ander magnetisch veld. Wanneer dit magnetische veld het oorspronkelijke magnetische veld versterkt, ontstaat er een dynamo die zichzelf in stand houdt. Dit wordt de Dynamotheorie genoemd en het verklaart hoe het magnetisch veld van de aarde in stand wordt gehouden.

een ander kenmerk dat de aarde magnetisch onderscheidt van een staafmagneet is de magnetosfeer. Op grote afstand van de planeet, domineert dit het oppervlak magnetisch veld. Elektrische stromen in de ionosfeer genereren ook magnetische velden. Zo ‘ n veld wordt altijd gegenereerd in de buurt van waar de atmosfeer het dichtst bij de zon staat, wat dagelijkse veranderingen veroorzaakt die magnetische velden aan het oppervlak met maar liefst één graad kunnen afleiden. Typische dagelijkse variaties van veldsterkte zijn ongeveer 25 nanotesla ‘ s (d.w.z. ~ 1:2.000), met variaties over een paar seconden van meestal rond 1 nT (d.w.z. ~ 1:50.000).

magnetische veldvariaties

Geomagnetische variaties sinds de laatste omkering.

De stromen in de kern van de aarde die het magnetisch veld creëren, zijn ten minste 3.450 miljoen jaar geleden gestart.

Magnetometers detecteren minuscule afwijkingen in het aardmagnetisch veld, veroorzaakt door ijzerartefacten, ovens, sommige soorten steenstructuren, en zelfs sloten en middens in de archeologische geofysica. Met behulp van magnetische instrumenten aangepast van de lucht magnetische anomalie detectoren ontwikkeld tijdens de Tweede Wereldoorlog om onderzeeërs te detecteren, de magnetische variaties over de oceaanbodem zijn in kaart gebracht. Het basalt — het ijzerrijke, vulkanische gesteente dat de oceaanbodem vormt-bevat een sterk magnetisch mineraal (magnetiet) en kan lokaal de kompasmetingen verstoren. De vervorming werd al in de late 18e eeuw door IJslandse zeelieden herkend. Belangrijker, omdat de aanwezigheid van magnetiet het basalt meetbare magnetische eigenschappen geeft, hebben deze magnetische variaties een ander middel verschaft om de diepe oceaanbodem te bestuderen. Wanneer nieuw gevormd gesteente afkoelt, registreren dergelijke magnetische materialen het magnetische veld van de aarde.

vaak wordt de magnetosfeer van de aarde getroffen door zonnevlammen die geomagnetische stormen veroorzaken, die poollicht veroorzaken. De instabiliteit op korte termijn van het magnetisch veld wordt gemeten met de k-index.

onlangs zijn lekken in het magnetisch veld gedetecteerd, die in wisselwerking staan met de zonnewind van de zon op een manier die tegengesteld is aan de oorspronkelijke hypothese. Tijdens zonnestormen kan dit leiden tot grootschalige black-outs en storingen in kunstmatige satellieten.

zie ook magnetische anomalie

magnetische veldomkeringen

gebaseerd op de studie van lavastromen van basalt over de hele wereld, wordt voorgesteld dat het magnetische veld van de aarde omkeert met tussenpozen, variërend van tienduizenden tot vele miljoenen jaren, met een gemiddeld interval van ongeveer 300.000 jaar. Echter, de laatste dergelijke gebeurtenis, genaamd de Brunhes–Matuyama omkering, wordt waargenomen te hebben plaatsgevonden ongeveer 780.000 jaar geleden.

er is geen duidelijke theorie over hoe de geomagnetische omkeringen kunnen hebben plaatsgevonden . Sommige wetenschappers hebben modellen gemaakt voor de kern van de aarde waarin het magnetisch veld slechts quasi-stabiel is en de Polen spontaan kunnen migreren van de ene richting naar de andere in de loop van een paar honderd tot een paar duizend jaar. Andere wetenschappers stellen voor dat de geodynamo zichzelf eerst uitschakelt, hetzij spontaan, hetzij door een externe actie zoals een komeetinslag, en dan zichzelf weer start met de magnetische “Noord” pool die naar het noorden of het zuiden wijst. Externe gebeurtenissen zijn waarschijnlijk geen routinematige oorzaken van omkeringen van magnetische velden vanwege het ontbreken van een correlatie tussen de leeftijd van inslagkraters en de timing van omkeringen. Ongeacht de oorzaak, wanneer de magnetische pool van de ene hemisfeer naar de andere omdraait, staat dit bekend als een omkering, terwijl tijdelijke dipool kantelvariaties die de dipool-as over de evenaar nemen en dan terug naar de oorspronkelijke polariteit excursies worden genoemd. Studies van lavastromen op Steens Mountain, Oregon, geven aan dat het magnetisch veld op een bepaald moment in de geschiedenis van de aarde met een snelheid van 6 graden per dag kan zijn verschoven, wat het populaire begrip van hoe het magnetisch veld van de aarde werkt aanzienlijk uitdaagt. Paleomagnetische studies zoals deze bestaan meestal uit metingen van de magnetisering van stollingsgesteente door vulkanische gebeurtenissen. Sedimenten op de oceaanbodem oriënteren zich met het lokale magnetische veld, een signaal dat kan worden geregistreerd als ze stollen. Hoewel stollingsgesteenten meestal paramagnetisch zijn, bevatten ze wel sporen van ferri-en antiferromagnetische materialen in de vorm van ferrooxiden, waardoor ze in staat zijn om restantmagnetisatie te bezitten. In feite is dit kenmerk vrij algemeen in tal van andere soorten rotsen en sedimenten gevonden over de hele wereld. Een van de meest voorkomende van deze oxiden gevonden in natuurlijke rotsafzettingen is magnetiet.

als voorbeeld van hoe deze eigenschap van stollingsgesteenten ons in staat stelt om te bepalen dat het veld van de aarde in het verleden is omgekeerd, overweeg metingen van magnetisme over oceaankammen. Voordat magma de mantel verlaat door een spleet, is het op een extreem hoge temperatuur, boven de Curie temperatuur van ijzeroxide dat het kan bevatten. De lava begint af te koelen en te stollen zodra het in de oceaan komt, waardoor deze ferrooxiden uiteindelijk hun magnetische eigenschappen kunnen herwinnen, in het bijzonder de mogelijkheid om een restant magnetisatie vast te houden. Aangenomen dat het enige magnetische veld dat op deze locaties aanwezig is, dat van de aarde zelf is, wordt dit gestolde gesteente gemagnetiseerd in de richting van het geomagnetisch veld. Hoewel de sterkte van het veld vrij zwak is en het ijzergehalte van typische Steenmonsters klein is, ligt de relatief kleine rest magnetisatie van de monsters ruim binnen de resolutie van moderne magnetometers. De leeftijd en magnetisatie van gestolde lava monsters kunnen dan worden gemeten om de oriëntatie van het geomagnetische veld tijdens oude tijdperken te bepalen.

magnetische velddetectie

afwijkingen van een magnetisch veldmodel van meetgegevens, gegevens gecreëerd door satellieten met gevoelige magnetometers

div de magnetische veldsterkte van de aarde werd in 1835 gemeten door Carl Friedrich Gauss en is sindsdien herhaaldelijk gemeten, met een relatieve afname van ongeveer 10% in de afgelopen 150 jaar. De Magsat-satelliet en latere satellieten hebben 3-assige Vector magnetometers gebruikt om de 3-D-structuur van het magnetische veld van de aarde te onderzoeken. De latere Ørsted-satelliet liet een vergelijking toe die wees op een dynamische geodynamo in actie die lijkt te leiden tot een alternatieve pool onder de Atlantische Oceaan ten westen van S. Africa.

overheden hebben soms eenheden die gespecialiseerd zijn in het meten van het aardmagnetisch veld. Dit zijn geomagnetische observatoria, meestal onderdeel van een national Geological Survey, bijvoorbeeld de British Geological Survey ‘ s Eskdalemuir Observatory. Dergelijke observatoria kunnen magnetische omstandigheden meten en voorspellen die soms van invloed zijn op communicatie, elektrische energie en andere menselijke activiteiten. (Zie magnetische storm.)

Het International Real-time Magnetic Observatory Network, met meer dan 100 onderling verbonden geomagnetische observatoria over de hele wereld, registreert sinds 1991 het aardmagnetisch veld.

het leger bepaalt lokale geomagnetische veldkenmerken, om anomalieën in de natuurlijke achtergrond op te sporen die kunnen worden veroorzaakt door een significant metalen object zoals een ondergedompelde onderzeeër. Typisch, deze magnetische anomalie detectoren worden gevlogen in vliegtuigen zoals de Britse Nimrod of gesleept als een instrument of een array van instrumenten van oppervlakteschepen. in commercieel opzicht gebruiken geofysische prospectiebedrijven ook magnetische detectoren om van nature voorkomende anomalieën van ertslichamen, zoals de Koersk magnetische anomalie, te identificeren.

dieren, waaronder vogels en schildpadden, kunnen het magnetische veld van de aarde detecteren en het veld gebruiken om tijdens de migratie te navigeren. Koeien en wilde herten hebben de neiging om hun lichaam Noord-Zuid af te stemmen tijdens het ontspannen, maar niet wanneer de dieren onder hoogspanningslijnen, leidt onderzoekers te geloven magnetisme is verantwoordelijk.

Seismo-elektromagnetisme is een onderzoeksgebied dat gericht is op de voorspelling van aardbevingen.

Notes

Wikimedia Commons heeft media gerelateerd aan: Earth ‘ s magnetic field

• William J. broad, zullen kompassen naar het zuiden wijzen?. New York Times, 13 Juli 2004.John Roach, waarom flipt het magnetische veld van de aarde?. National Geographic, 27 September 2004.
• wanneer het noorden naar het zuiden gaat. Projects in Scientific Computing, 1996.
• 3D aardmagnetisch veld geladen deeltjes Simulator. Tool gewijd aan de 3d-simulatie van geladen deeltjes in de magnetosfeer.. 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 web site by David P. Stern and Mauricio Peredo