هل يتغير اتجاه القوة المغناطيسية؟ 11 حقائق حاسمة


هل يتغير اتجاه القوة المغناطيسية؟ الجواب على هذا كما نناقش أكثر. يمكننا اكتشاف تفاصيل مهمة حول جزء من عالمنا لم يكن متاحًا لولا ذلك من خلال ربط التغييرات التي يمكن ملاحظتها بالعمليات الأساسية.

تم ربط الانعكاسات ، التي تحدث في فترات عشوائية عدة مرات كل مليون سنة ، بأسرع التغيرات في المجال المغناطيسي للأرض.

ولكن على عكس أي من البيانات المرتبطة بالانعكاسات الحقيقية ، وجدنا تغييرات ميدانية أسرع وأحدث بكثير.

هل يتغير اتجاه المجال المغناطيسي?

تعمل القوة المغناطيسية على تعديل اتجاه حركة الجسيم ولكن ليس سرعته أو طاقته الحركية. القوة المغناطيسية على السلك ، الانحراف المغناطيسي للإلكترونات في أنبوب أشعة الكاثود ، القوة المغناطيسية المؤثرة على البروتون.

هل يتغير اتجاه القوة المغناطيسية
اعتمادات صورة "المجال المغناطيسي للأرض": ويكيميديا

في المناطق التي كان المجال المغناطيسي فيها يتضاءل ، وجد ديفيز وكونستابل أن المجال المغناطيسي قد يتحول بما يصل إلى 10 درجات كل عام. هذا المعدل أسرع بحوالي 10 مرات مما تنبأت به النماذج السابقة وأسرع بحوالي 100 مرة من التغييرات التي لوحظت في القياسات المعاصرة.

أظهرت النماذج أن اتجاه المجال المغناطيسي سيتغير فجأة عندما تنقلب أجزاء من النواة المنصهرة في الاتجاه. كانت ملاحظات الباحثين للتغيرات الاتجاهية السريعة عند خطوط العرض المنخفضة متسقة مع حقيقة أن هذا الانعكاس الأساسي كان أكثر تواترًا في المناطق القريبة من خط الاستواء.

وفقًا لمؤلفي الدراسة ، فإن هذا الدليل الجديد على أن خطوط العرض المنخفضة تخضع للتغييرات بأسرع ما يمكن أن يوصي العلماء بضرورة تركيز جهودهم هناك في المستقبل.

لماذا يتغير اتجاه القوة المغناطيسية?

تربط القوى الكهرومغناطيسية التيارات الكهربائية بتدفق السوائل. بالإضافة إلى ذلك ، ربما لا يكون تكوين اللب موحدًا. يمكن إنتاج تيارات إيدي عن طريق الحث الكهرومغناطيسي بالإضافة إلى شحنة تحمل تدفق السوائل. بدون أجهزة كمبيوتر قوية إلى حد ما ، من المستحيل حل المعادلات التي تميز هذا النظام المعقد للغاية.

المادة التي تكوِّن اللب الخارجي للأرض عبارة عن سائل وموصل للكهرباء. تيارات الحمل الحراري تعطي تدفق السوائل.

يُعد المجال المغناطيسي للأرض "فوضويًا" وفقًا لعمليات المحاكاة العددية ، وغالبًا ما يغير قطبيته وبنيته. بسبب هذا التعقيد ، من الممكن أن يتغير المجال المغناطيسي دون أن تتغير اتجاهات التيارات الكهربائية بالضرورة في أي مكان تتدفق فيه.

يمكن أن يؤدي تغيير طفيف نسبيًا في التدفق إلى تحول كبير (أو حتى انعكاس) في المجال المغناطيسي لأن النظام "فوضوي". على الرغم من كونها عمليات محاكاة ، فقد نجحت نماذج الكمبيوتر في إعادة إنشاء الاختلاف العلماني للمجال المغناطيسي الذي يمكننا قياسه على سطح الأرض.

"المجالات المغناطيسية التي تتغير" اعتمادات الصورة: ويكيميديا

كم يتغير اتجاه المجال المغناطيسي؟

ينتج اللب السائل للكوكب المجال المغناطيسي ، حيث تنتج الحركات الدوامة للحديد حقلاً يمتد إلى الفضاء. من خلال تحويل مسار الرياح الشمسية - تيار من الجسيمات المشحونة المتدفقة من الشمس - يعمل كحاجز يحمي الأرض من إشعاع الشمس الضار ويساعد في الحفاظ على غلافنا الجوي.

وجد العلماء أن المجال المغناطيسي للأرض قد يغير اتجاهاته أسرع بنحو عشر مرات مما كان يُفترض سابقًا. كان الباحثون قادرين على إظهار كيف تغير المجال بمرور الوقت من خلال محاكاة نشاط 100,000،XNUMX سنة الماضية. أشارت النتائج إلى أن التغييرات المفاجئة في الاتجاه تحدث بشكل متكرر أثناء أوقات الانعكاس ، عندما يكون المجال ضعيفًا محليًا.

يتغير المجال المغناطيسي باستمرار بسبب حركات اللب السائل. يتبدل القطبان المغناطيسيان الشمالي والجنوبي مواضعهما عندما يصبحان أضعف بشكل ملحوظ. ارتبطت هذه العصور بالانقراضات ورافقها إشعاع مرتفع. من الصعب فهم كيف ومتى ولماذا تحدث التغييرات لأنها تحدث على مدى فترات زمنية طويلة بشكل لا يصدق.

"مقدار المجال المغناطيسي الذي يتغير" اعتمادات الصورة: ويكيميديا

كم مرة ومتى يتغير اتجاه المجال المغناطيسي؟

نظرًا لأنه يحتوي على قطب شمالي وقطب جنوبي ، فإن المجال المغناطيسي يشبه في المقام الأول ثنائي القطب. ستكون إبرة البوصلة مباشرة لأسفل أو لأعلى في هذه المواقع ، وفقًا لذلك. كثيرا ما يقال إنها تشبه مجال مغناطيس القضيب ، مثل تلك التي تظهر على الثلاجة. يُظهر مجال الأرض ، الذي يختلف اختلافًا كبيرًا عن مجال المغناطيس ، تقلبًا كبيرًا على نطاق صغير.

سيكشف استخدام البوصلة المغناطيسية أن الأرض بها مجال مغناطيسي. يتم إنتاجه في الغالب في اللب المنصهر شديد الحرارة للكوكب ومن المحتمل أنه كان موجودًا في غالبية تاريخ الكوكب.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه في بعض الأحيان يختبر المجال المغناطيسي مجرد "رحلة" بدلاً من انعكاس.

هنا ، يتعرض لخسارة كبيرة في القوة الكلية ، أو القوة التي تدفع إبرة البوصلة. الحقل لا ينعكس أثناء القوة ؛ بدلاً من ذلك ، يتجدد لاحقًا بنفس القطبية في العمل ، لذلك يبقى القطب الشمالي شمالًا ويظل القطب الجنوبي جنوبيًا.

ما الذي يغير اتجاه المجال المغناطيسي؟

العصر الطباشيري هو عادة الفترات الزمنية التي لها انعكاسات في كل نقطة أخرى في تاريخ الأرض. الانعكاسات ليست متوقعة ولا دورية بأي حال من الأحوال. لذلك ، نحن مقيدون بمناقشة متوسط ​​فترة الانعكاس.

شهد المجال المغناطيسي للأرض العديد من الانتكاسات القطبية عبر تاريخه. يظهر هذا في الأنماط المغناطيسية للصخور البركانية ، لا سيما تلك التي تم حفرها من قيعان المحيط. حساب متوسط ​​4 أو 5 انعكاسات كل مليون سنة على مدى العشرة ملايين سنة الماضية.

على سبيل المثال ، يبدو من المحاكاة الرياضية أن الانعكاس الكامل قد يستغرق ما بين ألف وعدة آلاف من السنين حتى يكتمل. على الرغم من البطء في مقياس الوقت البشري ، إلا أن هذا سريع بالمعايير الجيولوجية.

كما ذكرنا أعلاه ، لا يتوفر الكثير من المعلومات من القياسات الجيولوجية فيما يتعلق بكيفية تغير المجال المغناطيسي أثناء انعكاسه.

 ومن الممكن أيضًا أنه بمرور الوقت ، "يتجول" القطبان من مواقعهما الحالية باتجاه خط الاستواء وعبره. في أي مكان على الأرض ، قد لا تكون القوة الإجمالية للحقل أقوى من عُشر ما هو عليه الآن.

مبدأ اليد اليمنى

قاعدة اليد اليمنى هي ببساطة تقنية ملائمة للفيزيائيين لتذكر الاتجاهات المتوقعة للحركة ؛ يعتمد على الفيزياء الأساسية التي تربط المجالات المغناطيسية والقوى التي تمارسها على الشحنات المتحركة.

لتذكر اتجاه القوى المغناطيسية ، طبق الفيزيائيون رمز اليد المعروف باسم قاعدة اليد اليمنى. بعد ذلك ، أشر بإصبعك الأوسط بحيث يكون موازٍ للسبابة والإبهام.

هناك أوقات يستخدم فيها الفيزيائي يده اليسرى عن غير قصد ، مما يؤدي إلى توقع أن القوة المغناطيسية ستشير إلى الاتجاه الخاطئ.

اعتمادات الصورة "المجال المغناطيسي بقاعدة اليد اليمنى": ويكيميديا

أمثلة على تغيير المجال المغناطيسي

التيار في السلك

نظرًا لأننا نعلم بالفعل أن التيار ليس أكثر من شحنات متحركة ، فعندما يتدفق التيار عبر سلك ، فإنه سيتأثر فقط بمجال مغناطيسي بنفس طريقة الشحن المتحرك الفردي.

إن حركة الشحنات الموجبة عبر السلك هي ما نعنيه عندما نتحدث عن التيار التقليدي في السلك

يشير الإبهام إلى اتجاه xxx الموجب ، والإصبع الأول في الاتجاه yyy الموجب ، والإصبع الأوسط في اتجاه zzz الموجب. يُعرف هذا بقاعدة اليد اليمنى.

المجال المغناطيسي الناجم عن التيار في السلك

يشكل المجال المغناطيسي للسلك المستقيم ، الناتج عن تيار يتدفق عبره ، حلقة حول السلك. يمكنك تحديد موقعه عن طريق لف أصابعك وتوجيه إبهامك الأيمن في اتجاه تيار السلك. سيؤدي المجال المغناطيسي المحيط بالسلك إلى تجعد أصابعك في نفس الاتجاه.

لا تتأثر المجالات المغناطيسية فقط بالرسوم المتحركة ؛ يمكن أيضًا إنتاجها عن طريق الشحنات المتحركة. يمكن استخدام قاعدة اليد اليمنى الثانية لتحديد المجال المغناطيسي الناتج عن الشحنات المتحركة.

اتضح أنه إذا كنت تعرف بالفعل اتجاه المجال المغناطيسي ، فيمكنك تطبيق عكس هذه الطريقة لتحديد اتجاه التيار في السلك.

هذه المرة ، وجه إبهامك في اتجاه المجال المغناطيسي ، وقم بلف أصابعك كما فعلت من قبل. هذه المرة ، يمكنك تحديد اتجاه التيار الذي يولد المجال المغناطيسي من خلال النظر إلى الحركة الدائرية لأصابعك.

المجال المغناطيسي في التصوير بالرنين المغناطيسي

يتم استخدام مجال مغناطيسي قوي ثابت لمحاذاة البروتونات الفردية المتصلة بجزيئات الماء في جميع أنحاء الجسم أثناء إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير بالرنين المغناطيسي. إجراء المحاذاة هذا هو المرحلة الأولى من القياس الذي يستخدم انحرافات بروتونية صغيرة عن المجال لرسم خريطة لهيكل وكثافة أقسام جسم المريض المتميزة.

من أجل إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الأساسي ، يجب إنشاء مجال مغناطيسي قوي على طول محور الجسم. هذا هو السبب في أن أحد تصميمات الجهاز يتميز بملف مغناطيسي كهربائي ضخم يحيط بجذع المريض.

التيار الذي يدور حول المريض يخلق مجالًا مغناطيسيًا يشير مباشرة إلى أسفل جسم المريض ، كما تعلمنا من قاعدة اليد اليمنى.

في الختام

كما رأينا من المناقشة أعلاه ، نعلم أن المجال المغناطيسي يتغير وفقًا للعوامل. هناك العديد من النغمات التي تساهم في التغيير في المجال المغناطيسي. المجال المغناطيسي للأرض يحدث بشكل طبيعي وقد يعتمد بشكل كبير على العوامل التي تؤثر على الفعل.

كيرتانا سريكومار

مرحبًا ... أنا Keerthana Srikumar ، أتابع حاليًا درجة الدكتوراه. في الفيزياء ومجال تخصصي هو علم النانو. أكملت البكالوريوس والماجستير من كلية ستيلا ماريس وكلية لويولا على التوالي. لدي اهتمام كبير باستكشاف مهاراتي البحثية ولدي أيضًا القدرة على شرح موضوعات الفيزياء بطريقة أبسط. بصرف النظر عن الأكاديميين ، أحب قضاء وقتي في الموسيقى وقراءة الكتب. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn-https: //www.linkedin.com/in/keerthana-s-91560920a/

آخر المقالات