Что характеризует вектор индукции магнитного поля земли

Магнетизм для чайников: основные формулы, определение, примеры

Часто бывает, что задачу не удается решить из-за того, что под рукой нет нужной формулы. Выводить формулу с самого начала – дело не самое быстрое, а у нас на счету каждая минута.

Ниже мы собрали вместе основные формулы по теме «Электричество и Магнетизм». Теперь, решая задачи, вы сможете пользоваться этим материалом как справочником, чтобы не терять время на поиски нужной информации.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Магнетизм: определение

Магнетизм – это взаимодействие движущихся электрических зарядов, происходящее посредством магнитного поля.

Поле – особая форма материи. В рамках стандартной модели существует электрическое, магнитное, электромагнитные поля, поле ядерных сил, гравитационное поле и поле Хиггса. Возможно, есть и другие гипотетические поля, о которых мы пока что можем только догадываться или не догадываться вовсе. Сегодня нас интересует магнитное поле.

Магнитная индукция

Так же, как заряженные тела создают вокруг себя электрическое поле, движущиеся заряженные тела порождают магнитное поле. Магнитное поле не только создается движущимися зарядами (электрическим током), но еще и действует на них. По сути магнитное поле можно обнаружить только по действию на движущиеся заряды. А действует оно на них с силой, называемой силой Ампера, о которой речь пойдет позже.

Прежде чем мы начнем приводить конкретные формулы, нужно рассказать про магнитную индукцию.

Магнитная индукция – это силовая векторная характеристика магнитного поля.

Она обозначается буквой B и измеряется в Тесла (Тл). По аналогии с напряженностью для электрического поля Е магнитная индукция показывает, с какой силой магнитное поле действует на заряд.

Кстати, вы найдете много интересных фактов на эту тему в нашей статье про теорию магнитного поля и интересные факты о магнитном поле Земли.

Как определять направление вектора магнитной индукции? Здесь нас интересует практическая сторона вопроса. Самый частый случай в задачах – это магнитное поле, создаваемое проводником с током, который может быть либо прямым, либо в форме окружности или витка.

Для определения направления вектора магнитной индукции существует правило правой руки. Приготовьтесь задействовать абстрактное и пространственное мышление!

Если взять проводник в правую руку так, что большой палец будет указывать на направление тока, то загнутые вокруг проводника пальцы покажут направление силовых линий магнитного поля вокруг проводника. Вектор магнитной индукции в каждой точке будет направлен по касательной к силовым линиям.

Сила Ампера

Представим, что есть магнитное поле с индукцией B. Если мы поместим в него проводник длиной l, по которому течет ток силой I, то поле будет действовать на проводник с силой:

Это и есть сила Ампера. Угол альфа – угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением тока в проводнике.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы в ладонь входили линии магнитной индукции, а вытянутые пальцы указывали бы направление тока, отставленный большой палец укажет направление силы Ампера.

Сила Лоренца

Мы выяснили, что поле действует на проводник с током. Но если это так, то изначально оно действует отдельно на каждый движущийся заряд. Сила, с которой магнитное поле действует на движущийся в нем электрический заряд, называется силой Лоренца. Здесь важно отметить слово «движущийся», так на неподвижные заряды магнитное поле не действует.

Итак, частица с зарядом q движется в магнитном поле с индукцией В со скоростью v, а альфа – это угол между вектором скорости частицы и вектором магнитной индукции. Тогда сила, которая действует на частицу:

Как определить направление силы Лоренца? По правилу левой руки. Если вектор индукции входит в ладонь, а пальцы указывают на направление скорости, то отогнутый большой палец покажет направление силы Лоренца. Отметим, что так направление определяется для положительно заряженных частиц. Для отрицательных зарядов полученное направление нужно поменять на противоположное.

Если частица массы m влетает в поле перпендикулярно линиям индукции, то она будет двигаться по окружности, а сила Лоренца будет играть роль центростремительной силы. Радиус окружности и период обращения частицы в однородном магнитном поле можно найти по формулам:

Взаимодействие токов

Рассмотрим два случая. Первый – ток течет по прямому проводу. Второй – по круговому витку. Как мы знаем, ток создает магнитное поле.

В первом случае магнитная индукция провода с током I на расстоянии R от него считается по формуле:

Мю – магнитная проницаемость вещества, мю с индексом ноль – магнитная постоянная.

Во втором случае магнитная индукция в центре кругового витка с током равна:

Также при решении задач может пригодиться формула для магнитного поля внутри соленоида. Соленоид – это катушка, то есть множество круговых витков с током.

Пусть их количество – N, а длина самого соленоилда – l. Тогда поле внутри соленоида вычисляется по формуле:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Магнитный поток и ЭДС

Если магнитная индукция – векторная характеристика магнитного поля, то магнитный поток – скалярная величина, которая также является одной из самых важных характеристик поля. Представим, что у нас есть какая-то рамка или контур, имеющий определенную площадь. Магнитный поток показывает, какое количество силовых линий проходит через единицу площади, то есть характеризует интенсивность поля. Измеряется в Веберах (Вб) и обозначается Ф.

S – площадь контура, альфа – угол между нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура и вектором В.

При изменении магнитного потока через контур в контуре индуцируется ЭДС, равная скорости изменения магнитного потока через контур. Кстати, подробнее о том, что такое электродвижущая сила, вы можете почитать в еще одной нашей статье.

По сути формула выше – это формула для закона электромагнитной индукции Фарадея. Напоминаем, что скорость изменения какой-либо величины есть не что иное, как ее производная по времени.

Для магнитного потока и ЭДС индукции также справедливо обратное. Изменение тока в контуре приводит к изменению магнитного поля и, соответственно, к изменению магнитного потока. При этом возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока в контуре. Магнитный поток, который пронизывает контур с током, называется собственным магнитным потоком, пропорционален силе тока в контуре и вычисляется по формуле:

L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью, который измеряется в Генри (Гн). На индуктивность влияют форма контура и свойства среды. Для катушки с длиной l и с числом витков N индуктивность рассчитывается по формуле:

Формула для ЭДС самоиндукции:

Энергия магнитного поля

Электроэнергия, ядерная энергия, кинетическая энергия. Магнитная энергия – одна из форм энергии. В физических задачах чаще всего нужно рассчитывать энергию магнитного поля катушки. Магнитная энергия катушки с током I и индуктивностью L равна:

Объемная плотность энергии поля:

Конечно, это не все основные формулы раздела физики « электричество и магнетизм » , однако они часто могут помочь при решении стандартных задач и расчетах. Если же вам попалась задача со звездочкой, и вы никак не можете подобрать к ней ключ, упростите себе жизнь и обратитесь за решением в сервис студенческой помощи.

Теория магнитного поля и интересные факты о магнитном поле Земли

Давайте вместе разбираться в том, что такое магнитное поле. Ведь многие люди живут в этом поле всю жизнь и даже не задумываются о нем. Пора это исправить!

Магнитное поле

Магнитное поле – особый вид материи. Оно проявляется в действии на движущиеся электрические заряды и тела, которые обладают собственным магнитным моментом (постоянные магниты).

Важно: на неподвижные заряды магнитное поле не действует! Создается магнитное поле также движущимися электрическими зарядами, либо изменяющимся во времени электрическим полем, либо магнитными моментами электронов в атомах. То есть любой провод, по которому течет ток, становится также и магнитом!

Магнит — тело, обладающее собственным магнитным полем.

У магнита есть полюса, называемые северным и южным. Обозначения «северный» и «южный» даны лишь для удобства (как «плюс» и «минус» в электричестве).

Магнитное поле изображается посредством силовых магнитных линий. Силовые линии непрерывны и замкнуты, а их направление всегда совпадает с направлением действия сил поля. Если вокруг постоянного магнита рассыпать металлическую стружку, частицы металла покажут наглядную картину силовых линий магнитного поля, выходящих из северного и входящих в южный полюс. Графическая характеристика магнитного поля — силовые линии.

Характеристики магнитного поля

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток и магнитная проницаемость. Но давайте обо всем по порядку.

Сразу отметим, что все единицы измерения приводятся в системе СИ.

Магнитная индукция B – векторная физическая величина, являющаяся основной силовой характеристикой магнитного поля. Обозначается буквой B. Единица измерения магнитной индукции – Тесла (Тл).

Магнитная индукция показывает, насколько сильно поле, определяя силу, с которой оно действует на заряд. Данная сила называется силой Лоренца.

Здесь q — заряд, v — его скорость в магнитном поле, B — индукция, F — сила Лоренца, с которой поле действует на заряд.

Магнитный поток Ф – физическая величина, равная произведению магнитной индукции на площадь контура и косинус между вектором индукции и нормалью к плоскости контура, через который проходит поток. Магнитный поток — скалярная характеристика магнитного поля.

Можно сказать, что магнитный поток характеризует количество линий магнитной индукции, пронизывающих единицу площади. Магнитный поток измеряется в Веберах (Вб).

Магнитная проницаемость – коэффициент, определяющий магнитные свойства среды. Одним из параметров, от которых зависит магнитная индукция поля, является магнитная проницаемость.

Магнитное поле Земли

Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом. Индукция магнитного поля Земли изменяется в зависимости от координат. На экваторе она равна примерно 3,1 на 10 в минус пятой степени Тесла. К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете — Курская и Бразильская магнитные аномалии.

Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли. Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория (геодинамо) не объясняет того, как поле сохраняется устойчивым.

Земля – огромный магнитный диполь. Магнитные полюса не совпадают с географическими, хотя и находятся в непосредственной близости. Более того, магнитные полюса Земли движутся. Их смещение регистрируется с 1885 года. Например, за последние сто лет магнитный полюс в Южном полушарии сместился почти на 900 километров и сейчас находится в Южном океане. Полюс арктического полушария движется через Северный Ледовитый океан к Восточно-Сибирской магнитной аномалии, скорость его передвижения (по данным 2004 года) составила около 60 километров в год. Сейчас наблюдается ускорение движения полюсов — в среднем скорость растет на 3 километра в год.

Каково значение магнитного поля Земли для нас? В первую очередь магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей и солнечного ветра. Заряженные частицы из далекого космоса не падают прямо на землю, а отклоняются гигантским магнитом и движутся вдоль его силовых линий. Таким образом, все живое оказывается защищенным от пагубной радиации.

За историю Земли происходило несколько инверсий (смен) магнитных полюсов. Инверсия полюсов – это когда они меняются местами. Последний раз это явление произошло около 800 тысяч лет назад, а всего геомагнитных инверсий в истории Земли было более 400. Некоторые ученые полагают, что с учетом наблюдающегося ускорения движения магнитных полюсов следующей инверсии полюсов следует ожидать в ближайшие пару тысяч лет.

К счастью, в нашем веке смены полюсов пока не ожидается. А значит, можно думать о приятном и наслаждаться жизнью в старом добром постоянном поле Земли, рассмотрев основные свойства и характеристики магнитного поля.

1. Магнитное поле Земли

Согласно современным представлениям, Земля состоит из ядра, мантии и коры. Кора и мантия являются твердыми оболочками Земли. Ядро подразделяется на внешнее (жидкое) и внутреннее (твердое). Земля – одна из планет Солнечной системы, обладающих заметным магнитным полем. Эти свойства Земли исстари используются для определения направления с помощью компаса. Северный конец магнитной стрелки компаса указывает приблизительно на географический север, но не точно. Это объясняется тем, что Земля большой магнит, южный полюс которого находится вблизи северного географического полюса, но не совпадает с ним, а смещен приблизительно на 1000 км. Вблизи Южного географического полюса находится северный магнитный полюс (его принято называть Южный геомагнитный полюс, так же как и находящийся вблизи Северного географического полюса южный магнитный полюс называют Северным геомагнитным). Южный геомагнитный полюс смещен относительно Южного географического полюса на 800 км и находится вблизи побережья Антарктиды. На рис. 1 показаны силовые линии магнитного поля: они выходят из Южного геомагнитного полюса и, охватывая Землю, входят в Северный. Это так называемое главное или дипольное геомагнитное поле. Его конфигурация соответствует тому, как если бы внутри Земли располагался прямой магнит, обращенный северным концом на юг, а южным на север. Расчеты показывают, что такой магнит должен иметь весьма внушительные размеры: около 2000 км в длину и 250 км в диаметре. Этот магнит должен быть повернут на 11,5 ° относительно оси вращения Земли. Точки пересечения оси упомянутого магнита с поверхностью Земли и называются геомагнитными полюсами: Северный геомагнитный вблизи Северного географического, но по магнитным свойствам это южный полюс магнита, Южный геомагнитный вблизи Южного географического, но по магнитным свойствам это северный полюс магнита. При такой конфигурации магнитного поля (рис. 1) вектор индукции В Т (ин- декс “ Т ” от слова TERRA-ЗЕМЛЯ) в каждой точке имеет свою ориентацию, будучи направленным по касательной к силовой линии. На полюсах он направлен вертикально, на экваторе горизонтально. В промежуточных точках – под углом к поверхности Земли. Так как магнитное поле r Земли неоднородно, то меняется не только направление, но и модуль вектора В Т . Он принимает значение от 4 10 -5 Тл на экваторе до ~5,6 10 -5 Тл на полюсах. Особенностью магнитного поля Земли является его непостоянство во времени. Результаты палеомагнитных исследований дают наглядную картину изменения геомагнитного поля в различные геологические эпохи. Это возможно благодаря тому, что величина и направление магнитного поля фиксируется ферромагнитными минералами горных пород в виде остаточной намагниченности. Оказалось, что у некоторых горных пород остаточная намагниченность направлена в

4 сторону, противоположную современному полю, что говорит об обратной полярности геомагнитного поля во время образования этой горной породы. В настоящее время считается доказанным существование инверсий геомагнитного поля, т.е. изменение его полярности. СГП 11,5 Магнитная ось Земли Ось вращения Земли N В Т В Н

S М
	R
		N М	В Z
			M

S ЮГП Рис. 1. Силовые линии однородно намагниченного Земного шара Другой важный результат геомагнитных исследований заключается в том, что они показывают изменение положения геомагнитных полюсов относительно географических. Это явление называется миграцией полюсов. Мы не имеем здесь возможности подробно останавливаться на многих явлениях, связанных с магнитным полем Земли. Те, кто заинтересуются этим вопросом, могут обратиться к популярным и научным изданиям [1,2,3,4,5 и др.]. Отметим лишь тот факт, что практическое значение магнитного поля Земли далеко не исчерпывается возможностью ориентации в пространстве по компасу. Оно играет огромную роль в сохранении жизни на Земле, ибо при его отсутствии мощный поток элементарных частиц из космоса обрушился бы на Землю. Магнитное поле является тем естественным щитом, который защищает все живое на Земле от губительного космического излучения. Какова же природа магнитного поля Земли? Как известно, магнитные поля создаются электрическими токами. Согласно современным представлениям, главное геомагнитное поле Земли генерируется в жидком ядре. При наличии градиента температуры внутри Земли возникают конвективные движения жидких проводящих масс (ядро состоит, в основном, из железа). Если имеется какое-либо первичное магнитное поле (например, поле Солнца), то движение жидких проводящих масс в этом поле будет эквивалентно движению проводника в магнитном поле. В этом случае в проводнике возникает индукционный ток, который создает

5 свое собственное магнитное поле. Это и есть поле Земли. Такая теория получила название теории геомагнитного динамо. Эта теория была сформулирована Я.И.Френкелем в 1947 г. Более строгая теория геомагнитного поля базируется на решении уравнений Максвелла и уравнений магнито-гидродинамики. Остается обсудить еще один вопрос: Какие источники тепла поддерживают движения в ядре и поставляют энергию для сохранения электрических токов? В настоящее время предполагаются два возможных источника тепла: наличие радиоактивных элементов (энергия радиоактивного распада) и рост твердого внутреннего ядра (выделение теплоты кристаллизации).

2. Элементы земного магнетизма

Как показывает рис. 1, вектор В Т индукции магнитного поля Земли направ- лен под углом к поверхности Земли. Поэтому его можно представить через его проекции на оси координат x , y , z . Оси выбирают определенным образом. Ось х направлена r на север, ось у – на восток, ось z – вертикально вниз. Таким образом, вектор В Т можно представить в виде суммы трех составляющих B = B x + B y + B z ,

Вертикаль	Север
В x	В н	причем B н = B x + B y есть горизонтальная со-
D J	Восток	ставляющая вектора В Т , а B r z – его вертикаль-
В у	ная составляющая. Горизонтальная состав-
ляющая B н лежит в плоскости магнитного ме-
В Т	ридиана. Теперь вектор В Т	можно представить
В z	еще и так:	r
	B Т = B н + B z .
			Рис. 2
					Составляющие вектора В Т	и углы между ними
называются элементами земного магнетизма .
Магнитным склонением называется угол D между B н			и B x . Итак, можно

сказать, что магнитным склонением называется угол между плоскостями географического и магнитного меридианов. Магнитным наклонением r I называется угол между горизонтальной плоскостью и вектором В Т , т.е. наклон вектора индукции магнитного поля Земли к го- ризонту. r Итак, элементы земного магнетизма: компоненты вектора В Т ( B н , B x , B у , B r z ) и углы D и I (магнитное склонение и магнитное наклонение).

3. Приборы и методика определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли

Для определения горизонтальной составляющей B н индукции магнитного поля используется тангенс-гальванометр. Он представляет собой очень короткую катушку большого радиуса ( R = 25 см), содержащую N = 20 витков медной проволоки. Плоскость катушки расположена вертикально и может поворачиваться. В центре катушки расположен компас. Этот прибор состоит из маленькой магнитной стрелки, насажанной на вертикальную ось. Магнитная стрелка может вращаться на оси в горизонтальной плоскости под действием магнитного поля. Для измерения угла поворота стрелки служит картушка – круговая шкала, разделенная на градусы. В тангенс гальванометре на стрелку компаса действует поле Земли, если нет тока в катушке, а при включении тока на стрелку действуют два поля: поле Земли и поле катушки. Перед началом измерений плоскость катушки совмещают с магнитной стрелкой компаса, т.е. располагают ее в плоскости магнитного меридиана Земли. На стрелку действует горизонтальная составляющая B н вектора индукции гео- магнитного поля. При включении тока в катушке на стрелку будет действовать также магнитное поле кругового тока, т.е. положение стрелки определяется результирующим вектором индукции двух магнитных полей: поля Земли и поля катушки.

Индукция поля кругового тока в центре определяется формулой

B =

μ 0 IN

.

(1)

k

2 R

Этот вектор перпендикулярен к плоскости катушки, а вектор B н

горизонтальной

составляющей

индукции

гео-

В

магнитного поля лежит в плос-

В н

В н

кости катушки. Таким образом,

на стрелку действуют два вза-

сечение

ток в

витков

катушке

В к

имно

перпендикулярных

маг-

катушки

нитных поля B н и B k . Стрелка

будет

ориентироваться по их

а) до включения

б) после включения

равнодействующей (рис. 3). По

компасу можно измерить угол α

тока в катушке

тока в катушке

поворота стрелки при включе-

Рис. 3

нии тока I и тогда

B

=

B k

(2)

tg α

н

Магнитное поле Земли

Существование у Земли магнитного поля можно подтвердить простым экспериментом. Достаточно подвесить на тонкой нити магнитную стрелку, тогда в любой точке около поверхности Земли, эта стрелка устанавливается приблизительно с севера на юг.

Исследование магнитного поля Земли носит важное научно-прикладное значение. Давно человеку знаком компас, в котором магнитное поле Земли используется для ориентирования по отношению к сторонам света. В настоящее время компас не единственный прибор, помогающий определять курс корабля или самолета, но он не потерял значения и сейчас. Компас используют геологи, охотники и путешественники.

Существование магнитного поля Земли дает возможность проводить ряд важных исследований, например, методов поиска месторождений железной руды.

Появление магнитного поля у планет связывают с гидродинамическими процессами, которые происходят в жидких ядрах планет. Вещество в ядрах имеет высокую температуру и, соответственно, большую проводимость. Даже слабое магнитное поле в проводящем ядре порождает электрический ток. Этот ток, в свою очередь, создает магнитное поле, которое способно усиливать начальное поле. Процесс усиления продолжается до момента равенства теплопотерь и притока энергии за счет гидродинамики движений.

Статья: Магнитное поле Земли

Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов

Магнитные полюса Земли

Если изобразить магнитное поле Земли при помощи силовых линий, то можно увидеть, что оно аналогично магнитному полю магнита, ось которого направлена с севера на юг.

Определение 1

Южным магнитным полюсом Земли называют точку, в которой сходятся все линии магнитного поля северного полушария. Координаты южного магнитного полюса 75°50′ северной широты и 96° западной долготы.

Северным магнитным полюсом Земли называют точку в южном полушарии, в которой сходятся линии магнитной индукции магнитного поля с координатами: 70°10′ южной широты и 150° 45′ восточной долготы.

Замечание 1

Точки, в которых сходятся линии магнитного поля Земли, находятся не на поверхности нашей планеты, а под ней.

Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими полюсами.

Определение 2

Магнитной осью называют прямую линию, которая проходит через магнитные полюса нашей планеты.

Начинай год правильно ��
Выигрывай призы на сумму 400 000 ₽

Магнитная ось Земли не является ее диаметром.

Магнитные полюса изменяют свое положение с течением времени. Дрейф северного магнитного полюса происходит со скоростью примерно 5- 6 км в год.

Элементы земного магнетизма

Поскольку земные магнитные полюса и ее географические полюса не совпадают, магнитная стрелка показывает на север – юг приблизительно.

Плоскостью магнитного меридиана данного места называют плоскость, в которой располагается магнитная стрелка.

Прямая, которая является пересечением плоскости магнитного меридиана и горизонтальной плоскости, называется магнитным меридианом.

Угол (φ), который составляет направление магнитного меридиана с направлением географического меридиана – магнитное склонение. Различают следующие магнитные склонения:

Западное склонение – это склонение северного полюса магнитной стрелки от плоскости географического меридиана к западу. Аналогичное склонение к востоку называют восточным. Склонения могут изменяться от 0° до 180°.

Линии магнитного поля Земли не являются параллельными ее поверхности. Из этого следует, что вектор магнитной индукции поля не располагается в плоскости горизонта данного места, а составляет некоторый угол с ней. Данный угол называют магнитным наклонением ($i$). Магнитное наклонение изменяется в зависимости от его координаты на Земле.

Магнитное склонение и магнитное наклонение определяют направление вектора магнитной индукции поля Земли. Следует найти количественное значение вектора магнитного поля.

Рисунок 1. Вектор магнитной индукции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Допустим, что плоскость $S$ рис.1 является плоскостью магнитного меридиана данного места. Вектор магнитной индукции лежит в этой плоскости. Разложим его на две компоненты:

• горизонтальную ($\vec_$);
• вертикальную ($\vec_$).

Имея наклонение ($i$) и одну из компонент вектора магнитной индукции, можно найти другую составляющую или сам вектор магнитной индукции.

Чаще всего измеряют горизонтальную компоненту магнитного поля Земли и с ее помощью характеризуют магнитное поле в точке поверхности планеты.

• склонение;
• наклонение;
• численное значение горизонтальной компоненты индукции поля

характеризуют магнитное поле Земли. Данные величины называют элементами Земного магнетизма.

Аномалии магнитного поля Земли

На Земле есть места, где магнитные элементы резко изменяются в сравнении с магнитными элементами соседнего места. Данные области называют областями магнитной аномалии.

Обычно магнитные аномалии проявляются в местах скопления железной руды под земной поверхностью. Одна из самых больших аномалий на нашей планете — Курская магнитная аномалия. Там были найдены большие залежи железа.

Тщательное исследование магнитного поля нашей планеты — это орудие для получения информации о наличии полезных ископаемых.

Изменение элементов земного магнетизма

Элементы земного магнетизма являются переменными во времени параметрами, характеризующими магнитное поле Земли. Эти изменения делят на:

• вековые (самые медленные);
• годового хода;
• суточного хода.

Это периодические изменения магнитного поля идут плавно.

Сильное изменение магнитного поля Земли за небольшой промежуток времени (около нескольких часов) называют магнитной бурей или магнитным возмущением. Обычно, магнитная буря длится от 6 до 12 часов, после этого элементы земного магнетизма восстанавливают свои значения.

Количество и интенсивность магнитных бурь может быть разной.

Считают, что такие явления как:

• полярные сияния;
• изменение солнечных пятен;
• радио волновые явления и др.
• связаны с магнитными бурями.

Влияние магнитного поля Земли на космические лучи

Магнитное поле Земли влияет на заряженные частицы, которые перемещаются в пространстве у Земли. Данные частицы делят на:

• космические лучи, состоящие из электронов, протонов, ядер тяжелых элементов и имеющие практически световые скорости;
• потоки корпускул – частицы, которые выбросило Солнце.

Заряженные частицы в магнитном поле перемещаются по спирали, вокруг оси, которая является силовой линией поля. Радиус спирали связан с величиной индукции поля и энергией частицы. При большей энергии – радиус больше (при равных полях).

Если радиус траектории частицы меньше радиуса Земли, частица не попадет на поверхность планеты, будет захвачена магнитным полем планеты.

При радиусе траектории большем, чем радиус Земли, частица перемещается так, как – будто магнитного поля нет. Вычислено, что частицы способны проникнуть через магнитное поле Земли на экваторе, если их энергия более $10^9$ эВ. Данные частицы, попадая в атмосферу, сталкиваются с ядрами атомов ее газов, порождают ядерные превращения, возникают вторичные космические лучи. Вторичные космические лучи регистрируют на Земной поверхности. Первичные космические лучи исследуют на искусственных спутниках нашей планеты.