Interacțiunea magnetică a obiectelor este unul dintre procesele fundamentale care guvernează totul în Univers. Manifestările sale vizibile sunt fenomene magnetice. Printre acestea se numără aurora boreală, atracția magneților, furtunile magnetice etc. Cum apar ele? Ce sunt acestea?
Magnetism
Fenomenele și proprietățile magnetice sunt denumite în mod colectiv magnetism. Existența lor este cunoscută de foarte mult timp. Se presupune că încă de acum patru mii de ani, chinezii au folosit aceste cunoștințe pentru a crea o busolă și pentru a naviga pe mare. Efectuarea de experimente și studierea serioasă a fenomenului fizic magnetic a început abia în secolul al XIX-lea. Hans Oersted este considerat unul dintre primii cercetători în acest domeniu.
Fenomenele magnetice pot apărea atât în spațiu, cât și pe Pământ și apar numai în câmpurile magnetice. Astfel de câmpuri apar din sarcini electrice. Când sarcinile sunt staționare, în jurul lor se formează un câmp electric. Când se mișcă - un câmp magnetic.
Adică, fenomenul câmpului magnetic are loc odată cu aparițiacurent electric sau câmp electric alternativ. Aceasta este o regiune a spațiului în care acționează o forță care afectează magneții și conductorii magnetici. Are propria direcție și scade pe măsură ce se îndepărtează de sursa sa - conductorul.
Magneți
Un corp în jurul căruia se formează un câmp magnetic se numește magnet. Cel mai mic dintre ele este electronul. Atracția magneților este cel mai faimos fenomen magnetic fizic: dacă atașați doi magneți unul la altul, ei fie se vor atrage, fie se vor respinge. Totul ține de poziția lor unul față de celăl alt. Fiecare magnet are doi poli: nord și sud.
Polii cu același nume se resping reciproc, în timp ce polii opuși, dimpotrivă, se atrag. Dacă o tăiați în două, polii nord și sud nu se vor separa. Ca rezultat, vom obține doi magneți, fiecare dintre care va avea și doi poli.
Există o serie de materiale care sunt magnetice. Acestea includ fier, cob alt, nichel, oțel etc. Printre acestea se numără lichide, aliaje, compuși chimici. Dacă magneții sunt ținuți lângă un magnet, ei vor deveni unul singur.
Substanțe precum fierul pur dobândesc cu ușurință această proprietate, dar și iau repede rămas bun de la ea. Alții (cum ar fi oțelul) durează mai mult să se magnetizeze, dar își păstrează efectul pentru o perioadă lungă de timp.
Magnetizare
Am stabilit mai sus că un câmp magnetic apare atunci când particulele încărcate se mișcă. Dar despre ce fel de mișcare putem vorbi, de exemplu, într-o bucată de fier atârnată pe un frigider? Toatesubstanțele sunt formate din atomi, care conțin particule în mișcare.
Fiecare atom are propriul său câmp magnetic. Dar, în unele materiale, aceste câmpuri sunt direcționate aleatoriu în direcții diferite. Din această cauză, un câmp mare nu este creat în jurul lor. Astfel de substanțe nu sunt capabile de magnetizare.
În alte materiale (fier, cob alt, nichel, oțel) atomii sunt capabili să se alinieze astfel încât toți să arate în același mod. Drept urmare, în jurul lor se formează un câmp magnetic comun și corpul devine magnetizat.
Se pare că magnetizarea unui corp este ordonarea câmpurilor atomilor săi. Pentru a rupe această ordine, este suficient să o loviți puternic, de exemplu, cu un ciocan. Câmpurile de atomi vor începe să se miște haotic și își vor pierde proprietățile magnetice. Același lucru se va întâmpla dacă materialul este încălzit.
Inducție magnetică
Fenomenele magnetice sunt asociate cu sarcinile în mișcare. Deci, în jurul unui conductor cu curent electric, cu siguranță va apărea un câmp magnetic. Dar poate fi invers? Fizicianul englez Michael Faraday a pus odată această întrebare și a descoperit fenomenul inducției magnetice.
El a concluzionat că un câmp constant nu poate provoca un curent electric, dar unul variabil poate. Curentul apare într-un circuit închis al câmpului magnetic și se numește inducție. În acest caz, forța electromotoare se va modifica proporțional cu modificarea vitezei câmpului care pătrunde în circuit.
Descoperirea lui Faraday a fost o adevărată descoperire și a adus beneficii considerabile producătorilor de electricitate. Datorită lui, a devenit posibil să se primească curent din energia mecanică. S-a aplicat legea dedusă de om de știință șifolosit în dispozitivul de motoare electrice, diverse generatoare, transformatoare etc.
Câmpul magnetic al Pământului
Jupiter, Neptun, Saturn și Uranus au un câmp magnetic. Planeta noastră nu face excepție. În viața obișnuită, cu greu observăm asta. Nu este tangibil, nu are gust sau miros. Dar cu el sunt asociate fenomenele magnetice din natură. Cum ar fi aurora, furtunile magnetice sau magnetorecepția la animale.
În esență, Pământul este un magnet uriaș, dar nu foarte puternic, care are doi poli care nu coincid cu cei geografici. Liniile magnetice părăsesc Polul Sud al planetei și intră în Nord. Aceasta înseamnă că, de fapt, Polul Sud al Pământului este polul nord al magnetului (de aceea în vest polul sud este notat cu albastru - S, iar cu roșu denotă polul nord - N).
Câmpul magnetic se extinde la sute de kilometri de la suprafața planetei. Acesta servește ca o cupolă invizibilă care reflectă radiația galactică și solară puternică. În timpul ciocnirii particulelor de radiație cu învelișul Pământului, se formează multe fenomene magnetice. Să ne uităm la cele mai faimoase dintre ele.
Furtuni magnetice
Soarele are o influență puternică asupra planetei noastre. Nu numai că ne oferă căldură și lumină, dar provoacă și fenomene magnetice neplăcute precum furtunile. Apariția lor este asociată cu o creștere a activității solare și cu procesele care au loc în interiorul acestei stele.
Pământul este afectat în mod constant de fluxul de particule ionizate de la Soare. Se mișcă cuviteza de 300-1200 km/s si sunt caracterizate ca vant solar. Dar din când în când, pe o stea au loc ejecții bruște a unui număr imens de aceste particule. Acestea acționează ca șocuri asupra învelișului pământului și provoacă oscilarea câmpului magnetic.
Astfel de furtuni durează de obicei până la trei zile. În acest moment, unii locuitori ai planetei noastre se simt rău. Vibrațiile cochiliei se reflectă în noi cu dureri de cap, presiune crescută și slăbiciune. Într-o viață, o persoană se confruntă cu o medie de 2.000 de furtuni.
Aurora Nordului
Există și fenomene magnetice mai plăcute în natură - aurora boreală sau aurora. Se manifestă sub forma unei străluciri a cerului cu culori care se schimbă rapid și apare în principal la latitudini mari (67-70 °). Cu o activitate puternică a Soarelui, strălucirea este observată și mai mică.
La aproximativ 64 de kilometri deasupra polilor, particulele solare încărcate se întâlnesc în zonele îndepărtate ale câmpului magnetic. Aici, unii dintre ei se îndreaptă către polii magnetici ai Pământului, unde interacționează cu gazele atmosferei, motiv pentru care apare aurora.
Spectrul strălucirii depinde de compoziția aerului și de rarefierea acestuia. Strălucirea roșie apare la o altitudine de 150 până la 400 de kilometri. Nuanțele de albastru și verde sunt asociate cu un conținut ridicat de oxigen și azot. Ele apar la o altitudine de 100 de kilometri.
Magnitoreception
Principala știință care studiază fenomenele magnetice este fizica. Cu toate acestea, unele dintre ele pot fi legate și de biologie. De exemplu, sensibilitatea magnetică a viețiiorganisme - capacitatea de a recunoaște câmpul magnetic al Pământului.
Multe animale, în special speciile migratoare, au acest dar unic. Capacitatea de magnetorecepție a fost găsită la lilieci, porumbei, țestoase, pisici, căprioare, unele bacterii etc. Ajută animalele să navigheze în spațiu și să-și găsească casa, îndepărtându-se de acesta pe zeci de kilometri.
Dacă o persoană folosește o busolă pentru orientare, atunci animalele folosesc unelte complet naturale. Oamenii de știință nu sunt încă capabili să determine exact cum și de ce funcționează magnetorecepția. Dar se știe că porumbeii își pot găsi casa chiar dacă sunt luați la sute de kilometri de ea, în timp ce închid pasărea într-o cutie complet întunecată. Țestoasele își găsesc locul de naștere chiar și ani mai târziu.
Datorită „superputerilor” lor, animalele anticipează erupții vulcanice, cutremure, furtuni și alte cataclisme. Sunt sensibili la fluctuațiile câmpului magnetic, ceea ce crește capacitatea de autoconservare.
