Forta electromagnetica Se exercita asupra oricarui conductor strabatut de curent electric situat in camp magnetic. Câmpul magnetic al Pământului servește pentru a deflecta majoritatea vântului solar, ale cărui particule încărcate ar îndepărta stratul de ozon care protejează Pământul de radiațiile ultraviolete dăunătoare. Câmpul Pământului își are originea în centrul său. Aceasta este o regiune a aliajelor de fier care se extind la aproximativ 3400 km (raza Pământului este de 6370 km). Acesta este împărțit într-un nucleu interior solid, cu o rază de 1220 km și un miez exterior lichid. Mișcarea lichidului din miezul exterior este condusă de fluxul de căldură din miezul interior, care este de aproximativ 6000 K (5730 °C), la limita de bază a mantalei, care este de aproximativ 3800 K (3 530 °C). Căldura este generată de energia potențială eliberată de materialele mai grele scufundate spre miez (diferențierea planetară, catastrofa de fier), precum și degradarea elementelor radioactive în interior. Mecanismul prin care Pământul generează un câmp magnetic este cunoscut sub numele de dinamo. Câmpul magnetic este generat de o buclă de feedback: buclele de curent generează câmpuri magnetice ( legea circuitelor Ampère); un câmp magnetic în schimbare generează un câmp electric ( legea lui Faraday); iar câmpurile electrice și magnetice exercită o forță asupra sarcinilor care curg în curenți (forța Lorentz).
Structuri și măsurători ale câmpului magnetic
O procedură tipică pentru măsurarea direcției sale este folosirea unei busole pentru a determina direcția nordului magnetic. Unghiul său relativ la nordul real este declinația (D) sau variația. Luând ca direcție nordul magnetic, unghiul pe care îl face câmpul cu orizontala este înclinația (I). Intensitatea (F) a câmpului este proporțională cu forța pe care o exercită asupra unui magnet. (Sisteme comune de coordonate utilizate pentru reprezentarea câmpului magnetic al Pământului. Intensitatea câmpului este deseori măsurată în gauss (G), dar este raportată, în general, în nanotesla (nT), cu 1 G = 100.000 nT. O nanotesta este de asemenea menționată ca o gama (γ). Tesla este unitatea SI a câmpului magnetic, B.)
Harta distribuției câmpului magnetic prezintă liniile izodinamică, iar modelul mondial arată cum intensitatea tinde să scadă de la poli spre ecuator. În emisfera nordică, câmpul arată în jos. Declinația este pozitivă pentru o abatere spre est a câmpului față de nordul adevărat. Aproape de suprafața Pământului, câmpul său magnetic poate fi aproximat ca cel de dipol poziționat în centrul său, înclinat la un unghi de aproximativ 11° față de axa de rotație a Pământului. Dipolul este echivalent cu un magnet de bară, iar polul nord al magnetului este definit astfel încât să atragă polul sud al altui magnet.
Inversări și magnetosferă
Polii magnetici pot migra rapid, iar în ultimii 180 de ani Polul Nord magnetic a migrat spre nord-vest. Definiția globală a câmpului Pământului se bazează pe un model matematic; dacă câmpul ar fi perfect dipolar, polii geomagnetici și polii magnetici ar coincide.
Magnetosfera este regiunea de deasupra ionosferei definită de amploarea câmpului magnetic în spațiu. Ea protejează Pământul de vântul solar, care reprezintă un curent de particule încărcate ce ar putea eroda stratul de ozon. Un mecanism de stripare poate prinde gazul în bule de câmp magnetic, fiind apoi îndepărtat de vânturile solare. În interiorul magnetosferei se află plasmasfera, o regiune cu particule încărcate cu energie scăzută, în formă de gnocchi, înconjurând ionosfera. Există, de asemenea, centuri de radiație Van Allen, cu ioni de energie înaltă.
Condițiile variabile din magnetosferă, cunoscute sub numele de vreme spațială, sunt determinate în mare parte de activitatea solară. Când vântul solar este slab, magnetosfera se extinde; când este puternic, este comprimată. Furtunile geomagnetice pot provoca întreruperi semnificative, cum ar fi cele din 1859 sau furtunii de Halloween din 2003. Câmpul magnetic al Pământului se crede că este generat de curenții electrici din miezul său, printr-un mecanism dinamică numit dinamo, unde rularea fluidului conductiv și convecția contribuie la generarea câmpului electromagnetic. Teorema înghețării în câmp și legea Lenz explică inducția de câmp magnetic în raport cu mișcarea fluidelor conductoare în interiorul Pământului.
Dinamo, geodinamo și simulări numerice
Dinamo poate amplifica un câmp magnetic, dar necesită un câmp „germinativ” pentru a începe. Pentru Pământ, acesta ar fi putut fi un câmp magnetic extern sau curenții la limita miezului de bază, determinați de reacții chimice sau variații de conductivitate. Simularea geodinamo necesită rezolvarea numerică a ecuațiilor magnetohidrodinamice într-un model 3D al interiorului Pământului. Inițial, modelele computerizate izolau doar efectele fluidului asupra câmpului; ulterior s-au dezvoltat modele auto-consistente care includ atât mișcările fluidului, cât și câmpul magnetic.
Primele modele dinamo auto-consistente, dezvoltate în 1995 în Japonia și SUA, marchează trecerea de la simulări simple la descrieri în care componentele fluide și magnetice interacționează. Curenții electrici induși în ionosferă generează câmpuri magnetice în regiunea dinamo-efect. Astfel, un câmp este întotdeauna creat în apropierea locului în care atmosfera este cea mai apropiată de Soare, provocând modificări zilnice care pot deflecta câmpurile magnetice de suprafață cu până la un grad.
Introducere în câmpurile magnetice - Care este structura magnetosferei Pământului?
Mișcarea fluidului în interiorul Pământului este susținută prin convecție, o mișcare provocată de diferențe de temperatură. Convecția compozițională apare când fierul topit se solidifică în miezul interior, lăsând în urmă elemente mai ușoare în fluid și favorizând separarea chimică. Întregul proces generează mecanisme complexe care contribuie la dinamica câmpului magnetic.
Simulările geodinamo necesită putere computațională și modele numerice avansate. Timp de decenii, cercetătorii au folosit modele de dinamo cinematice predefinite; apoi au fost dezvoltate modele care includ în mod autentic feedback-ul dintre curenții de convecție și câmpul magnetic pentru a reproduce comportamentul geodinamic al miezului exterior.
Concluzii despre surse și efecte
O parte importantă a studiului este înțelegerea surselor câmpului magnetic, inclusiv dinamica fluidelor în miezul Pământului, efectele vântului solar asupra magnetosferei, precum și rolul curenților ionosferici în generația de câmpuri magnetice locale. Un flux de particule încărcate este (de obicei) îndepărtat de magnetosferă de către câmpul magnetic terestru, în timp ce, în funcție de condițiile spațiale, pot apărea efecte vizibile în vremea spațială și în navigația pe Pământ.
tags: #sursa #campului #magnetic #sarcina #in #miscare