Geomagnetisch veld: kenmerken, structuur, kenmerken en geschiedenis van onderzoek

2024 Auteur: Henry Conors | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-12 11:25

Het geomagnetische veld (GP) wordt gegenereerd door bronnen die zich in de aarde bevinden, evenals in de magnetosfeer en ionosfeer. Het beschermt de planeet en het leven erop tegen de schadelijke effecten van kosmische straling. Zijn aanwezigheid werd waargenomen door iedereen die het kompas vasthield en zag hoe het ene uiteinde van de pijl naar het zuiden wijst en het andere naar het noorden. Dankzij de magnetosfeer zijn er grote ontdekkingen gedaan in de natuurkunde, en tot nu toe wordt de aanwezigheid ervan gebruikt voor navigatie op zee, onder water, in de luchtvaart en in de ruimte.

Algemene kenmerken

Onze planeet is een enorme magneet. De noordpool bevindt zich in het "bovenste" deel van de aarde, niet ver van de geografische pool, en de zuidpool bevindt zich in de buurt van de overeenkomstige geografische pool. Vanaf deze punten strekken de magnetische krachtlijnen die de eigenlijke magnetosfeer vormen zich uit over vele duizenden kilometers de ruimte in.

Magnetische en geografische polen liggen redelijk ver uit elkaar. Als je een duidelijke lijn trekt tussen de magnetische polen, kun je eindigen met een magnetische as met een hellingshoek van 11,3° ten opzichte van de rotatie-as. Deze waarde is niet constant, en dat allemaal omdat de magnetische polen ten opzichte van het oppervlak van de planeet bewegen en jaarlijks van locatie veranderen.

Natuur van het aardmagnetisch veld

Het magnetische schild wordt gegenereerd door elektrische stromen (bewegende ladingen) die worden geboren in de buitenste vloeibare kern, die zich op een zeer behoorlijke diepte in de aarde bevindt. Het is een vloeibaar metaal en het beweegt. Dit proces wordt convectie genoemd. De bewegende substantie van de kern vormt stromen en daardoor magnetische velden.

Magnetisch schild beschermt de aarde op betrouwbare wijze tegen kosmische straling. De belangrijkste bron is de zonnewind - de beweging van geïoniseerde deeltjes die uit de zonnecorona stromen. De magnetosfeer buigt deze continue stroom af en leidt deze om de aarde, zodat harde straling geen nadelig effect heeft op al het leven op de blauwe planeet.

Als de aarde geen aardmagnetisch veld zou hebben, zou de zonnewind haar de atmosfeer ontnemen. Volgens één hypothese is dit precies wat er op Mars gebeurde. De zonnewind is verre van de enige bedreiging, aangezien de zon ook grote hoeveelheden materie en energie vrijgeeft in de vorm van coronale ejecties, vergezeld van een sterke stroom radioactieve deeltjes. Maar zelfs in deze gevallen beschermt het aardmagnetisch veld het door deze stromen af te buigen vanplaneten.

Het magnetische schild keert ongeveer elke 250.000 jaar zijn polen om. De magnetische noordpool neemt de plaats in van het noorden en vice versa. Wetenschappers hebben geen duidelijke verklaring waarom dit gebeurt.

Onderzoeksgeschiedenis

De kennismaking van mensen met de verbazingwekkende eigenschappen van aardmagnetisme vond plaats aan het begin van de beschaving. Al in de oudheid was magnetisch ijzererts, magnetiet, bekend bij de mensheid. Maar wie en wanneer onthulde dat natuurlijke magneten gelijkelijk georiënteerd zijn in de ruimte ten opzichte van de geografische polen van de planeet, is onbekend. Volgens één versie waren de Chinezen al in 1100 bekend met dit fenomeen, maar pas twee eeuwen later begonnen ze het in de praktijk te gebruiken. In West-Europa begon het magnetische kompas in 1187 in navigatie te worden gebruikt.

Structuur en kenmerken

Het aardmagnetisch veld kan worden onderverdeeld in:

• het belangrijkste magnetische veld (95%), waarvan de bronnen zich in de buitenste, geleidende kern van de planeet bevinden;
• abnormaal magnetisch veld (4%) gecreëerd door rotsen in de bovenste laag van de aarde met een goede magnetische gevoeligheid (een van de krachtigste is de magnetische anomalie van Koersk);
• extern magnetisch veld (ook wel variabel genoemd, 1%) geassocieerd met zonne-terrestrische interacties.

Regelmatige geomagnetische variaties

Veranderingen in het aardmagnetisch veld in de loop van de tijd onder invloed van zowel interne als externe (in relatie tot het oppervlak van de planeet) bronnen worden magnetische variaties genoemd. Zij zijnworden gekenmerkt door de afwijking van de HP-componenten van de gemiddelde waarde op de plaats van waarneming. Magnetische variaties hebben een continue herstructurering in de tijd, en vaak zijn dergelijke veranderingen periodiek.

Regelmatige variaties die dagelijks worden herhaald, zijn veranderingen in het magnetische veld die verband houden met zonne- en maan-dagelijkse veranderingen in de MS-intensiteit. Variaties pieken overdag en bij maanoppositie.

Onregelmatige geomagnetische variaties

Deze veranderingen treden op als gevolg van de invloed van de zonnewind op de magnetosfeer van de aarde, veranderingen in de magnetosfeer zelf en de interactie ervan met de geïoniseerde bovenste atmosfeer.

• Er bestaan zevenentwintig dagen variaties als een patroon voor de hergroei van magnetische storing om de 27 dagen, wat overeenkomt met de rotatieperiode van het belangrijkste hemellichaam ten opzichte van de aardse waarnemer. Deze trend is te wijten aan het bestaan van langlevende actieve regio's op onze thuisster, waargenomen tijdens verschillende van zijn revoluties. Het manifesteert zich in de vorm van een 27-daagse herhaling van aardmagnetische storingen en magnetische stormen.
• Elfjarige variaties worden geassocieerd met de periodiciteit van de vlekvormende activiteit van de zon. Het bleek dat tijdens de jaren van de grootste opeenhoping van donkere gebieden op de zonneschijf, de magnetische activiteit ook zijn maximum bereikt, maar de groei van de geomagnetische activiteit blijft gemiddeld een jaar achter bij de groei van de zonneactiviteit.
• Seizoensvariaties hebben twee hoogtepunten en twee dieptepunten die overeenkomen metequinoxen en zonnewende tijden.
• Seculier, in tegenstelling tot het bovenstaande, - van externe oorsprong, worden gevormd als gevolg van de beweging van materie en golfprocessen in de vloeibare elektrisch geleidende kern van de planeet en zijn de belangrijkste bron van informatie over de elektrische geleidbaarheid van de onderste mantel en kern, over de fysieke processen die leiden tot de convectie van materie, evenals het mechanisme van het genereren van het aardmagnetisch veld van de aarde. Dit zijn de langzaamste variaties - met perioden van meerdere jaren tot een jaar.

De invloed van het magnetische veld op de levende wereld

Ondanks het feit dat het magnetische schild niet kan worden gezien, voelen de bewoners van de planeet het perfect. Trekvogels bouwen bijvoorbeeld hun route en richten zich daarop. Wetenschappers hebben verschillende hypothesen over dit fenomeen naar voren gebracht. Een van hen suggereert dat vogels het visueel waarnemen. In de ogen van trekvogels zijn er speciale eiwitten (cryptochromen) die onder invloed van het aardmagnetisch veld van positie kunnen veranderen. De auteurs van deze hypothese zijn er zeker van dat cryptochromen als kompas kunnen fungeren. Niet alleen vogels, maar ook zeeschildpadden gebruiken het magnetische scherm echter als GPS-navigator.

De impact van een magnetisch scherm op een persoon

Het effect van het aardmagnetische veld op een persoon is fundamenteel anders dan alle andere, of het nu straling of een gevaarlijke stroom is, omdat het het menselijk lichaam volledig beïnvloedt.

Wetenschappers zijn van mening dat het aardmagnetische veld in een ultralaag frequentiebereik werkt, waardoor het voldoet aan de belangrijkstefysiologische ritmes: ademhaling, hart en cerebraal. Een persoon voelt misschien niets, maar het lichaam reageert er nog steeds op met functionele veranderingen in het zenuwstelsel, het cardiovasculaire systeem en de hersenactiviteit. Psychiaters volgen de relatie tussen uitbarstingen van aardmagnetische veldintensiteit en verergering van psychische aandoeningen al vele jaren, wat vaak leidt tot zelfmoord.

"Indexeren" geomagnetische activiteit

Magnetische veldverstoringen die samenhangen met veranderingen in het magnetosferische-ionosferische stroomsysteem worden geomagnetische activiteit (GA) genoemd. Om het niveau te bepalen, worden twee indices gebruikt - A en K. De laatste toont de waarde van GA. Het wordt berekend op basis van magnetische schildmetingen die elke dag worden uitgevoerd met tussenpozen van drie uur, beginnend om 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). De hoogste waarden van de magnetische storing worden vergeleken met de waarden van het aardmagnetisch veld van een rustige dag voor een bepaalde wetenschappelijke instelling, waarbij rekening wordt gehouden met de maximale waarden van de waargenomen afwijkingen.

Op basis van de verkregen gegevens wordt de K-index berekend. Vanwege het feit dat het een quasi-logaritmische waarde is (dat wil zeggen, het neemt toe met een toename van de storing met ongeveer 2 keer), kan het niet worden gemiddeld om een historisch beeld op lange termijn te krijgen van de toestand van de aardmagnetische velden van de planeet. Hiervoor is er een index A, een daggemiddelde. Het wordt vrij eenvoudig bepaald - elke dimensie van de index K wordt omgezet ingelijkwaardige index. De K-waarden die gedurende de dag zijn verkregen, worden gemiddeld, waardoor het mogelijk is om de A-index te verkrijgen, waarvan de waarde op gewone dagen de drempel van 100 niet overschrijdt, en tijdens de ernstigste magnetische stormen kan deze 200 overschrijden.

Omdat de verstoringen van het aardmagnetische veld in verschillende delen van de planeet zich anders manifesteren, kunnen de waarden van de A-index van verschillende wetenschappelijke bronnen aanzienlijk verschillen. Om een dergelijke aanloop te vermijden, worden de door de observatoria verkregen indices A teruggebracht tot het gemiddelde en verschijnt de globale index A_p. Hetzelfde geldt voor de index K_p, die een fractionele waarde is in het bereik van 0-9. De waarde van 0 tot 1 geeft aan dat het aardmagnetisch veld normaal is, wat betekent dat optimale omstandigheden voor het passeren van de kortegolfbanden behouden blijven. Uiteraard onderhevig aan een vrij intense stroom van zonnestraling. Een geomagnetisch veld van 2 punten wordt gekenmerkt als een matige magnetische storing, wat de doorgang van decimetergolven enigszins bemoeilijkt. Waarden van 5 tot 7 geven de aanwezigheid aan van geomagnetische stormen die ernstige interferentie met het genoemde bereik veroorzaken, en met een sterke storm (8-9 punten) de doorgang van korte golven onmogelijk maken.

Geomagnetische veldactiviteit in punten

Ar	Kr	Beschrijving
0	0	Rustig
2	1
3
4
7	2	Zwak verontwaardigd
15	3
27	4	Verontwaardigd
48	5	Magnetische storm
80	6
132	7	Grote magnetische storm
208	8
400	9

De impact van magnetische stormen op de menselijke gezondheid

50-70% van de wereldbevolking wordt getroffen door magnetische stormen. Tegelijkertijd wordt het begin van een stressreactie bij sommige mensen 1-2 dagen vóór een magnetische storing opgemerkt, wanneer zonnevlammen worden waargenomen. Voor anderen, op het hoogtepunt of enige tijd na overmatige geomagnetische activiteit.

Mensen die methodisch verslaafd zijn, evenals mensen die aan chronische ziekten lijden, moeten een week lang informatie over het aardmagnetische veld volgen om fysieke en emotionele stress uit te sluiten, evenals alle acties en gebeurtenissen die ertoe kunnen leiden om te benadrukken, als magnetische stormen naderen.

Magnetic field deficiency syndrome

De verzwakking van het geomagnetische veld in het pand (hypogeomagnetisch veld) treedt op vanwege de ontwerpkenmerken van verschillende gebouwen, muurmaterialen en gemagnetiseerde structuren. Wanneer u zich in een kamer bevindt met een verzwakte huisarts, is de bloedcirculatie verstoord, de toevoer van zuurstof en voedingsstoffen naar weefsels en organen. De verzwakking van het magnetische schild beïnvloedt ook het zenuwstelsel, het cardiovasculaire systeem, het endocriene systeem, het ademhalingsstelsel, het skelet en het spierstelsel.

Japanse dokter Nakagawa "geroepen"dit fenomeen wordt het "menselijk magnetisch velddeficiëntiesyndroom" genoemd. In zijn betekenis kan dit concept heel goed concurreren met het tekort aan vitamines en mineralen.

De belangrijkste symptomen die wijzen op de aanwezigheid van dit syndroom zijn:

• vermoeidheid;
• afname in prestatie;
• slapeloosheid;
• hoofdpijn en gewrichtspijn;
• hypo- en hypertensie;
• storingen in het spijsverteringsstelsel;
• stoornissen in het cardiovasculaire systeem.