Magnetismul Terestru
Ce este magnetismul terestru ( geomagnetismul ) ? Magnetismul
terestru este o proprietate a planetei cu anumite consecine asupra
mediuluinconjurtor. Axa geomagnetic nu corespunde cu axa polilor.
Diferena dintre cele 2 axe se numete declinaie.Magnetismul terestru
(geomagnetismul) este proprietatea fizic a Pmntului care i confer
caracteristic de magnet uria fiind unul dintre fenomenele care se
manifest prin fore de atracie sau respingere ntre corpuri .
Magnetismul este unul dintre fenomenele care se manifest prin fore
de atracie sau respingere ntre corpuri; forele magnetice i au
originea n micarea electronilor sau a altor particule cu sarcin
electric
nc din antichitate oamenii au remarcat c anumite minerale, cum
ar fi magnetita, au proprietatea de a atrage bucele de fier.
Ulterior s-a constatat c aceeai comportare o manifest, n stare
natural numai cinci elemente: fier, cobalt, gadoliniu si disprosiu,
precum i unele aliaje ale acestora. Aceast proprietate a fost numit
magnetism (de la cetatea Magnesia din Asia Mic, unde acest fenomen
a fost pentru prima dat remarcat).n apropierea unui magnet exist un
cmp fizic, denumit cmp magnetic. Fizicianul H.C. Oersted a
demonstrat la nceputul secolului al XIX-lea c exist interaciuni
ntre cmpul magnetic si curentul electric, precum i generarea
cmpului magnetic de ctre curenii electrici. Cmpul magnetic
reprezint o stare special n jurul unor magnei permaneni sau a unor
conductori parcuri de curent electric care se manifest prin aciuni
magnetice asupra altor magnei permaneni, conductori parcuri de
curent electric sau sarcini n micare aflate n zona n care se
manifest cmpul magnetic. Cmpul magnetic este caracterizat
cantitativ de ctre liniile de cmp i calitativ de inducia sa.Pmntul
are un cmp magnetic puternic, ca i cnd planeta ar fi avut un magnet
bar enorm fixat n interiorul ei. Fizicienii consider c acest cmp
magnetic al pmntului are legtura cu micarea fluidelor, materiale
conductoare din punct de vedere electric care se gsesc n interiorul
pmntului . Materialul conductor si cmpul geomagnetic se pot
controla reciproc. Studiul acestei probleme este cunoscut sub
numele de hidromagnetism. Studiul modului in care cmpul magnetic
terestru s-a schimbat de-a lungul istoriei pmntului este numit
paleomagnetism. Cmpul magnetic al pmntului are o anumit important
istoric datorit rolului busolei n explorarea planetei. Acul unei
busole este un adevrat magnet bar ; un capt este numit indicatorul
nordic pentru c este atras de polul magnetic al pmntului din
emisfera nordic. Cellalt capt al acului este atras de cellt pol
magnetic al pmntului. Pentru c tipurile diferite de poli magnetici
se atrag, polul din emisfera nordic, dei numit polul nord magnetic
este un indicator al sudului i vice versa pentru emisfera sudic.
Originea cmpului magnetic
Cnd Pmntul s-a format acum aproximativ 4.5 miliarde de ani,
elementele grele s-au concentrat n centru, astfel la 3000 km sub
scoara terestr se afl cel mai mare ocean al planetei: miezul de
fier lichid (amestecat cu elemente mai uoare), o sfer de 3400 km
raz.Cu timpul presiunea s-a amplificat spre centru Pmntului, fierul
s-a solidificat i astfel putem gsi un miez interior solid, care
ocup un spaiu de 1200 km raz. n acest miez metalic si are originile
cmpul magnetic terestru. Temperaturile la aceste adancimi sunt de
peste 3000 K si deci sunt trecute bine de punctul Curie ( la care
metalele isi pierd proproietatile feromagnetice).
Un cmp magnetic poate fi susinut doar dac un curent electric
circulprin acest ocean de fier lichid. Totui, disipaia Ohmica ar
mpiedica orice curent electric nesuinut din miezul Pmntului avnd
valori aproximative de 20 kyr, dar totui a existat un cmp magnetic
pe Pmnt de milioane de ani. Acest lucru este certificat de studiul
cmpurilor antice nregistrate n sedimente i n lav. Miezul lichid al
planetei d natere cmpului magnetic datorit dispunerii i micrii
sarcinilor electrice din compoziia atomilor acestor elemente
chimice. Efectul este cunoscut sub numele de efect de dinam (
produs datorit micrii de convective a sarcinilor electrice prezente
n structura nucleului exterior al Pmntului). Teoria dinamului
ncearc s descrie procesele prin care un fluid bun conductor din
punct de vedere electric aflat n micare de rotaie i convective
poate genera i ntreine un asemenea cmp magnetic.Structura cmpului
magnetic Liniile de cmp care definesc structura cmpului magnetic
sunt asemntoare cu acelea ale unui simplu magnet bar.Axa cmpului
magnetic este nclinat n funcie de axa de rotaie a Pmntului, ns
polul nord geografic nu coincide cu nordul magnetic i direcia
busolei trebuie corectat cu un numr convenabil de grade la anumite
puncte de pe suprafaa Pmntului .
n structura cmpului magnetic terestru se pot deosebi dou
pri:cmpul principal (persistent) care constituie partea cea mai
mare i care prezint o mic variaie n timp i cmpul magnetic
tranzitoriu (secundar)care reprezint n general mai puin de 1% din
cmpul total, dar care poate ajunge uneori la 10%, caracterizat
printr-o rapid variaie in timp. pentru a indica direcia
corespunztoare.Componente Atunci cnd vorbim despre cmpul magnetic
terestru, trebuie sa avem n vedere cele trei componente ale sale.
Prima componenta, si cea mai importanta, este asociata curentilor
electrici produsi de catre miscarea nucleului fluid. Situata la
circa 3.000 km sub picioarele noastre, partea fluida a nucleului
Pamntului este formata, n mod predominant, din fier si nichel.
Miscarile de convectie din interiorul nucleului, la care se adauga
rotatia terestra, produc, prin asa-numitul efect de geodinam
(geodynamo), cmpul magnetic al planetei noastre. La valoarea totala
a cmpului magnetic terestru trebuie sa adaugam si magnetismul
produs de catre rocile magnetizate, situate mai ales n crusta
terestra, care contin indicatii despre cmpul magnetic din trecut,
din timpul solidificarii lor. Aceste prime doua contributii:cmpul
principal(numit si cmp nuclear)si cmpul crustal(denumit si cmp
litosferic), reprezinta partea de cmp magnetic de origine interna,
sau cmpul magnetic intern. n final, daca tinem seama si de vntul
solar, care variaza n intensitate n functie activitatea la
suprafata Soarelui, avem si cea de-a treia componenta a cmpului
magnetic terestru, numit cmp magnetic extern.
Reprezentrile despre magnetism Sunt legate de numele savantului
William Gilbert(1540-1603). Anume Gilbert a clasificat mulimea
efectelor magnetice cunoscute astzi,utiliznd i unele concluzii
formulate de Peregrin care n 1269 a publicat manuscrisul su despre
polii magnetului i interaciunea acestora. n lucrarea Despre magnet
Gilbert a descris experienele efectuate asupra magneilor, inclusiv
renumitul su experiment de determinare a cmpului magnetic terestru.
Gilbert a confecionat o sfer din minereu magnetic i a cercetat
aciunea acesteia asupra unui ac din fier. El a stabilit c acul de
fier are acelai comportament ca i acul magnetic al busolei la
suprafaa Pmntului. Astfel, a fost formulat concluzia c Pmntul este
un magnet gigantic. Din antichitate se cunotea faptul c la suprafaa
Pmntului acul magnetic seorienteaz strict ntr-o anumit direcie.
Folosind aceast proprietate a fost construit busolaca instrument de
orientare pe teren.Experimental s-a stabilit c orientarea acului
magnetic al busolei strict pe o anumitdirecie i intr-un anumit sens
se datoreaz cmpului magnetic al Pamntului, numit i cmpgeomagnetic.
La nceput se credea c acul magnetic se orienteaz spre polii
geografici aiPmntului. Mai trziu s-a constatat c, de fapt, acul
magnetic e orientat spre polii magneticiai Pmntului care nu coincid
cu cei geografici. Pentru a identifica poziia polilor magnetici ai
Pmntului i a nelege mai lesneorientarea acului magnetic n orice
punct de pe suprafaa Pmntului vom reproducedefiniiile unor noiuni
bine cunoscute n domeniu.
Meridianul magnetic este linia obinut prin intersecia suprafeei
Pmntului cu planulvertical n care se afl acul magnetic. n emisfera
de nord, meridianele magnetice se ntretaientr-un punct, numit polul
Sud magnetic al Pmntului. Acest punct se afl pe insula
Melvilldintre Groenlanda i golful Hudson (America de Nord). n
emisfera de sud, punctul respectivse numete polul Nord magnetic al
Pmntului i se afl pe insula Victoria, n sud-estulAustraliei.
Meridianele magnetice nu sunt att de periodice i uniforme (drepte),
precumcele geografice. Ele sunt reprezentate pe hri speciale prin
linii numite izogene.
Ecuatorul magnetic este linia ce unete punctele de pe suprafaa
Pmntului n careacele magnetice se afl n planul orizontal.
Declinaia magnetic este unghiul diedru orizontal format de
meridianul magnetic alpunctului dat de pe suprafaa terestr cu
meridianul geografic al acestui punct. Pentru primadat, declinaia
magnetic a fost observat n anul 1492 de Cristofor Columb n
timpulnavigaiei spre America. Declinaia magnetic a unui punct dat
de pe suprafaa Pmntului semodific pe parcursul anilor.
nclinaia magnetic este unghiul ascuit format de acul magnetic cu
planul orizontal nlocul dat. Dac acul magnetic este lsat s se
roteasc liber n jurul centrului su de greutate,atunci se observ c
acul nu rmne n plan orizontal, ci se nclin spre suprafaa
Pmntului
Axa magnetic este dreapta ce trece prin polii magnetici ai
Pmntului.Menionm c punctele de convergen a liniilor cmpului
magnetic terestru nu se aflla suprafaa Pmntului, ci n interiorul
acestuia. Polii magnetici ai Pmntului nu coincid cupolii
geografici, iar axa magnetic nu trece prin centrul Pmntului. Ca
urmare, axa magneticnu coincide cu diametrul Pmntului, ci trece la
o distan de circa 430 km de centrul Terrei,n emisfera de est.
Aceast situaie poate fi lesne neleas, dac urmrim modelul idealizat
alcmpului geomagnetic din fig. Dac ne imaginm c n interiorul
scoarei terestre seafl un magnet, atunci dimensiunile lui sunt mai
mici dect diametrul Pmntului. Liniilecmpului magnetic nu se ntlnesc
la suprafaa Pmntului, ci n interiorul scoarei terestre.Este
cunoscut faptul c polul magnetic Sud (n manualele franceze acest
pol se numetepolul magnetic Nord) se afl la distana de circa 2100
km de polul Nord geografic alPmntului. Centrul magnetic al Pmntului
este deplasat fa de centrul propriu-zis alacestuia cu circa 430
km.
Masurarea campului magnetic
Masurarea cmpului magnetic se realizeaza n observatoarele
magnetice. n Romnia avem observatorul magnetic Surlari, situat la
circa 40 km nord de Bucuresti. Alaturi de el, alte circa 200
observatoare, amplasate pe ntreaga suprafata a globului terestru,
masoara n permanenta variatiile cmpului magnetic terestru.
Acestor observatoare amplasate pe suprafata Pamntului trebuie sa
adaugam masuratorile efectuate prin intermediul satelitilor
artificiali specializati. Cu ajutorul acestor sateliti, care
supravegheaza clipa de clipa cmpul magnetic terestru, n ultimii
noua ani, s-a reusit sa se obtina rezultate spectaculoase asupra
evolutiei cmpului magnetic terestru.
Atunci cnd realizam o masuratoare a cmpului magnetic terestru la
suprafata planetei noastre obtinem valori care reprezinta suma
tuturor celor trei componente.
Pentru omul de stiinta care analizeaza aceste valori este
important sa poata separa contributia fiecarei surse a
magnetismului terestru. Din pacate lucrurile nu sunt simple si sunt
necesare metode matematice de analiza cu ajutorul carora se poate
stabili ct este contributia fiecarei componente la cmpul magnetic
total.
POLII MAGNETICI AI PAMANTULUI SUNT PE CALE DE A SE INVERSA
De-a lungul existenei sale, Pmntul a suferit mai multe inversri
ale polilor magnetici. Cercetarile din ultimii zece ani au
inregistrat fluctuatii puternice ale campului magnetic al
Pamantului. Polul Nord magnetic a ajuns pana in zona Ecuatorului.n
ultima sut de ani, Polul Sud s-a deplasat circa 900 km. Aceast
deplasare semnificativ a polului magnetic a nceput n 1885. Polul
Nord a traversat mai mult de 120 km din 1973 pn n 1984, i 150 km
ntre 1984 i 1994 .
Aceast accelerare a deplasrii polului i faptul c el traverseaz
un drum de-a lungul coridorului istoric al inversrii polilor
magnetici (figura 1), este considerat de unii chiar procesul de
inversare al polilor n sine. Se estimeaz c accelerarea deplasrii
polilor poate crete cu pn la 200 km pe an. Inversarea lor poate
avea loc astfel mult mai repede dect se considera pn acum.
Figura 1. Coridorul de deplasare a polilor magnetici pentru
ultimele trei inversri majore a polilor
O confirmare a teoriilor privind inversarea rapid a polilor
magnetici a venit n urma unor studii geofizice efectuate asupra
lavei din Munii Steen, din Oregon, SUA. Aceast lav conine
nregistrarea unei inversri a polilor magnetici. Studiile au artat c
n timpul inversrii, polii magnetici i-au schimbat direcia cu 8
grade pe zi, contrazicnd astfel teoriile geocentrice
convenionale.
Se consider c n ultimii 25 de milioane de ani frecvena medie a
inversrii polilor magnetici a fost de dou ori n jumtate de milion
de ani. Frecvena de inversare n ultimul milion de ani este ns de
8-14 inversri, sau o inversare la fiecare 71000-125000 de ani Mai
muli specialiti consider c momentan exist toate condiiile pentru
inversarea polilor magnetici :
1)Puterea cmpului gravitaional este extrem de slab comparativ cu
datele istorice.
2)Puterea cmpului magnetic este cu aproximativ 38% mai slab dect
acum 2000 de ani, i scade cu 6% pe 100 ani.
3)Energia de vibraie electromagnetic a Pmntului, cunoscut ca
rezonana Schumann, pare s creasc de la valoarea standard de 7.8
cicluri pe secund la valori de 8.6 cicluri pe secund sau chiar mai
ridicate n anumite zone.Nu exist ns un consens ntre savani asupra
mecanismului clar prin care se va produce procesul de inversare al
polilor magnetici.Trebuie luat n considerare i creterea
semnificativ a anomaliilor magnetice mondiale recunoscute
(Canadian, Est-Siberian, Brazilian i Antarctic). Aceste anomalii
constituie o surs magnetic care este aproape independent de cmpul
magnetic terestru.
Inversarea polilor magnetici poate avea consecine importante
asupra planetei. Schimbarea cmpului magnetic terestru afecteaz
foarte mult orientarea animalelor n cursul migrrilor sezoniere. El
influeneaz i nivelul oceanului planetar [20, 22]. Dar cea mai
important consecin a acestui fenomen este faptul c n cursul
procesului de inversare a polilor va putea dispare cmpul magnetic
al Pmntului, i acest fapt va putea avea repercusiuni majore asupra
vieii pe Pmnt. Radiaia solar va putea efectiv prjoli Pmntul.
Ali savanii consider ns c n cursul procesului de inversare a
polilor nu va dispare cmpul magnetic al Pmntului ci acesta doar se
va diminua, i astfel el va continua s ne protejeze.n concluzie mai
sunt necesare cercetri laborioase pentru a se putea confirma una
sau alta dintre teorii.
CAUZELE INVERSARII POLILOR MAGNETICI
1. Variatia curentilor din interiorul globului se reflecta la
suprafata Pamantului ca o schimbare lenta a campului geomagnetic,
numita variatie seculara. "In mod neperiodic, acest sistem de
curenti devine instabil si sensul lor se schimba dramatic. Aceasta
se reflecta la suprafata printr-o schimbare de polaritate", a
declarat conf. dr. Cristian Panaiotu. "Este inca un subiect de
discutie ce anume produce aceasta schimbare: conditiile din nucleul
extern, interactiunea dintre nucleul extern si cel intern,
interactiunea dintre manta si nucleul extern", a completat acesta.
"Miscarea se produce la nivelul nucleului extern al Pamantului.
Acolo se afla sistemul de curenti electrici, care este sursa
principala a campului geomagnetic. La suprafata Pamantului,
inversarea polaritatii se vede intr-un punct printr-o intoarcere cu
180 de grade a busolei si o schimbare a sensului inclinatiei. Din
punct de vedere al polilor magnetici - cel nord se muta din
emisfera nordica in cea sudica", a explicat Panaiotu.
2. Au fost propuse i teorii care consider c inversarea polilor
magnetici ai Pmntului este un fenomen indus de furtunile solare. Se
consider c atunci cnd n sistemul nostru solar intr praf cosmic din
afara lui, Soarele devine extrem de activ i erupiile solare pot fi
deosebit de intense, de circa o mie de ori mai intense dect cele
observate curent.
Radiaia solar ce provine din aceste erupii interacioneaz cu
magnetosfera Pmntului.Prima etap a furtunilor solare implic o
cretere brusc a puterii cmpului magnetic terestru.
Acest fenomen se produce probabil datorit compresiei
magnetosferei terestre de ctre vntul solar. Urmeaz apoi o scdere
temporar a cmpului geomagnetic. Aceast perioad poate dura cteva
zile i se crede c este cauzat de radiaia solar captat n orbite
spirale n jurul liniilor de cmp magnetic ale Pmntului. Aceast
radiaie cosmic va forma centuri de radiaie similare cu centurile
Van Allen. S-a sugerat c particulele captate magnetic vor fi
dirijate ntr-o direcie ecuatorial, n partea de vest protonii i n
partea de est electronii (figura 3.).
Micarea acestor particule va produce un curent circular, care va
genera un cmp magnetic opus cmpului magnetic terestru. Erupiile
solare majore produc o scdere a cmpului cu 5x10-3gauss (circa 1%
din intensitatea cmpului la suprafaa Pmntului).
Figura 2. Centurile de radiaie Van Allen. Sgeile indic direcia
deplasrii particulelor ncrcate care formeaz curentul circular
n cazul unor erupii solare deosebit de intense se genereaz un
curent circular ecuatorial puternic ce produce un cmp magnetic opus
celui al Pmntului.
Dac acesta este suficient de intens, poate anula cmpul magnetic
al Pmntului i polul cmpului magnetic rezidual va avea o localizare
ecuatorial. Din aceast poziie, el va putea s revin n poziia iniial
sau s inverseze polii.
EFECTELE INVERSARII POLILOR MAGNETICI
Inversarea polilor magnetici poate avea consecine importante
asupra planetei. Schimbarea cmpului magnetic terestru afecteaz
foarte mult orientarea animalelor n cursul migrrilor sezoniere.
El influeneaz i nivelul oceanului planetar. Dar cea mai
important consecin a acestui fenomen este faptul c n cursul
procesului de inversare a polilor va putea dispare cmpul magnetic
al Pmntului, i acest fapt va putea avea repercusiuni majore asupra
vieii pe Pmnt. Radiaia solar va putea efectiv prjoli Pmntul.
Ali savanii consider ns c n cursul procesului de inversare a
polilor nu va dispare cmpul magnetic al Pmntului, ci acesta doar se
va diminua, i astfel el va continua s ne protejeze.
n concluzie mai sunt necesare cercetri laborioase pentru a se
putea confirma una sau alta dintre teorii.
Curiozitati
Bucegi Gura de Rai
n 1999, un institut de cercetri particular din Bucureti, angajat
de o firm strin pentru a studia subteranul unei zone din Bucegi, a
gsit ceva care poate fi asimilat cu legendara Gur de Rai. E vorba
despre o pant cu o suprafa de aproximativ un kilometru ptrat, unde
se manifest o anomalie magnetic atipic, dup cum o definesc
specialitii, zona care are efecte benefice uluitoare asupra
organismului uman. Este, foarte probabil, cea mai ciudat
descoperire facut vreodata n Romnia.La studiu au participat
specialiti din mai multe domenii, n special fizicieni i
geofizicieni. Cercetrile s-au fcut cu aparatura de geodetecie.Dup
mai multe zile de urcat i cobort pe acele coclauri pentru sondaje,
geofizicianul Dumitru Stanica, unul dintre membrii echipei, a
descoperit ceva senzaional n preajma vrfului Doamnei: ajuns ntr-un
anume loc, i-a disprut oboseala.
Primul stadiu al investigaiilor a constat n verificarea tuturor
versanilor din zon. Am constatat c orict ai urca, orict de obosit
ai fi dupa mers, n momentul n care ai ajuns n zona respectiv
dispare oboseala, lucru care nu se manifest pe ali versani. Este
vorba de o revigorare a funciilor fizico-chimice cu o rapiditate
ieit din comun, declar Dumitru Stanica.
A doua faza a constat n testarea medical. A fost adus un medic,
care a verificat tensiunea fiecrui subiect care urc pant cu
ciudaenii. Rezultatele au condus ctre o singur concluzie: n zona cu
pricina, exclusiv, se ntampla ceva deosebit. Nu numai c ritmul
cardiac i revine uluitor de repede, dei urcuul se face pe o pant
abrupt, dar oamenii n vrst care au fost supui testelor au declarat
o stare de bine general cnd stau n acel loc.
S-a trecut apoi la testarea zonei prin magnetometrie diferenial,
respectiv radiografierea subsolului cu aparate de tip Partington,
care pot msura, printre altele, magnetismul Pmntului. Aa a fost
depistat o anomalie magnetic atipic, pe o suprafa de aproximativ un
kilometru ptrat.
CUPRINS Campul magnetic.Origine.Structura.
Componente.Reprezentare.Masurarea campului magnetic.Inversarea
polilor- cauze si efecte.Curiozitati.
Bibliografie
:http://facultate.regielive.ro/referate/geografie/magnetismul-terestru-70137.htmlhttp://www.revista-informare.ro/showart.php?id=28&rev=2http://ionpaun.wordpress.com/2011/04/07/magnetismul-pamantului/www.descopera.rohttp://referate.unica.ro/Referat-Magnetismul_terestru-9271.htmlhttp://www.didactic.ro/materiale-didactice/magnetismul-terestruhttp://www.agentia.org/teoria-conspiratiei/se-schimba-polii-magnetici-in-2012-6376.html
Colegiul National Gh. Sincai
MAGNETISMUL TERESTRU
Elev: Condrea Raluca Clasa : X F Profesor : Cotolan Florin