Электромагнитное поле земли википедия: Магнитосфера — Википедия – Магнитное поле — Википедия — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Магнитосфера — Википедия

Магнитосфе́ра (от «магнитная сфера») — область пространства вокруг небесного тела, в которой поведение окружающей тело плазмы определяется магнитным полем этого тела.

Иное определение: магнитосфе́ра — область пространства вокруг планеты или другого намагниченного небесного тела, которая образуется, когда поток заряженных частиц, например, солнечного ветра, отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием внутреннего магнитного поля этого тела.

Форма и размеры магнитосферы определяются силой внутреннего магнитного поля этого небесного тела и давлением окружающей плазмы (солнечного ветра). Все планеты, имеющие собственное магнитное поле, обладают магнитосферой: Земля, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Меркурий и Марс обладают очень слабыми магнитосферами, а также Ганимед, один из спутников Юпитера (но его магнитосфера целиком находится в пределах магнитосферы Юпитера, что приводит к их сложным внутренним взаимодействиям). Ионосферы слабо намагниченных планет, как например Венера, частично отклоняют поток солнечного ветра, но они не имеют магнитосферы как таковой.

Термин магнитосфера также используется для описания регионов, где доминирует магнитное поле других небесных тел, например звёзд, пульсаров и пр.

Граница магнитосферы (магнитопауза) определяется условием равенства давлений магнитного поля и набегающей плазмы, то есть радиус магнитосферы (альфвеновский радиус rA{\displaystyle r_{A}}) определяется соотношением

18πB2(rA)=12ρV2(rA){\displaystyle {1 \over {8\pi }}B^{2}(r_{A})={1 \over 2}\rho V^{2}(r_{A})},

где B{\displaystyle B} — магнитное поле небесного тела, ρ{\displaystyle \rho } и V{\displaystyle V} — соответственно плотность и скорость потока набегающей плазмы.

Деформация магнитосферы планеты звёздным ветром

В случае набегающего потока плазмы, например, в случае взаимодействия собственного магнитного поля планеты с солнечным ветром, магнитосфера представляет полость достаточно сложной формы, обтекаемую солнечным ветром.

Проникновение плазмы в магнитосферу Земли происходит непосредственно через промежутки между замкнутыми и «разомкнутыми» магнитными силовыми линиями в магнитопаузе, именуемые дневными полярными каспами, или вследствие гидромагнитных эффектов и неустойчивостей. Проникновение плазмы солнечного ветра может сопровождаться дневными полярными сияниями в высокоширотной ионосфере. К развитию таких неустойчивостей приводят, в частности, резкие изменения параметров межпланетной среды. Это проявляется в зависимости частоты и интенсивности полярных сияний от уровня солнечной активности.

Часть плазмы, проникшей в магнитосферу, образует радиационный пояс планеты и плазменный слой.

В Солнечной системе, помимо Земли, магнитосфера имеется у большинства планет.

Магнитосфера Земли имеет сложную форму. Со стороны, обращенной к Солнцу, расстояние до её границы варьируется в зависимости от интенсивности солнечного ветра и составляет около 70000 км (10—12 радиусов Земли Re, где Re = 6371 км, (расстояние считается от центра Земли). Граница магнитосферы, или магнитопауза, со стороны Солнца по форме напоминает снаряд и по приблизительным оценкам находится на расстоянии около 15 Re. С ночной стороны магнитосфера Земли вытягивается длинным цилиндрическим хвостом (магнитный хвост), радиус которого составляет около 20—25 Re. Хвост вытягивается на значительное расстояние — намного большее, чем 200 Re, и где он заканчивается — неизвестно.

С наличием магнитосферы связаны многие проявления Космической погоды, такие как геомагнитная активность, геомагнитная буря и суббуря.

Магнитосфера обеспечивает защиту, без которой жизнь на Земле была бы невозможна. Марс, магнитное поле которого очень мало, как полагают, потерял значительную часть своих бывших океанов и атмосферы за счёт воздействия солнечного ветра. По той же причине, как полагают, Венера потеряла большую часть своих вод — за счёт уноса солнечным ветром в космос^[1]. Наличие магнитного поля защищает не столько от выноса компонентов атмосферы солнечным ветром, а от разложения сложных компонентов атмосферы ионизирующим излучением на отдельные атомы и ионы, которые легче покидают ионосферу планеты.

Форму, структуру и размеры магнитосферы Земли определяют два главных фактора:

Магнитное поле Земли — в первом приближении может быть аппроксимировано полем магнитного стержня, магнитного диполя, наклонённого примерно на 11° по отношению к оси вращения Земли, хотя существуют и гармоники более высокого порядка, как впервые указал Карл Фридрих Гаусс. Величина дипольного поля Земли 0,3—0,6 Гаусса на земной поверхности, и эта величина убывает пропорционально кубу расстояния, то есть на расстоянии H от поверхности Земли она составляет только 1/(R+H)³ от магнитного поля на поверхности. Так, на расстоянии от поверхности, равному радиусу Земли R, напряженность поля уменьшится в 8 раз. Гармоники магнитного поля более высокого порядка убывают ещё быстрее, таким образом, с расстоянием магнитное поле диполя начинает преобладать в магнитосфере Земли.

Солнечный ветер — представляет собой быстрый поток горячей плазмы, уходящей от Солнца во всех направлениях. Типичная скорость солнечного ветра на границе земной магнитосферы 300—800 км/с. Солнечный ветер состоит из протонов, альфа-частиц и электронов, так что в целом он квази-нейтрален. Солнечный ветер пронизан межпланетным магнитным полем, которое представляет собой главным образом магнитное поле Солнца, переносимое плазмой солнечного ветра на дальние расстояния.

Наиболее существенно влияние магнитосфер звёзд на процессы аккреции на них. Свободное падение плазмы на звезду останавливается её магнитным полем на расстоянии её альфвеновского радиуса, то есть на границе магнитосферы, аккреция при этом направляется на магнитные полюса звезды.

↑ F. Six (1996-09-04). «Solar wind would singe our atmosphere if not for our magnetic field». NASA Space Plasma Physics Branch Pages. アーカイブされたコピー (неопр.). Дата обращения 27 октября 2009. Архивировано 2 октября 2009 года.. Retrieved 2009-10-27.

Как устроено электромагнитное поле Земли?

Практически все элементы Солнечной системы имеют электромагнитные поля. Если рассматривать дипольный магнитный эффект по убыванию, то сначала будет идти Юпитер, а за ним Сатурн, Земля, Меркурий Марс. Как устроено электромагнитное поле нашей планеты? Чтобы ответить на столь непростой вопрос, необходимо проанализировать целый комплекс различных факторов. Начнем с происхождения.

Происхождение электромагнитного поля Земли

Зафиксированные свойства магнитного поля нашей планеты полностью соответствуют теориям о его появления. Колоссальное значение во всем этом отводится принципу гидромагнитного динамо. Данный процесс предполагает, что первоначальная мощность поля постепенно возрастает. Катализатором являются движения электропроводящих веществ, которые находятся в ядре планеты.

Когда температура веществ значительно повышается, увеличивается также проводимость. В результате, даже среда с низким уровнем магнетической мощности способна спровоцировать всплеск электрического тока согласно канонам электромагнитной индукции. Собственно так и образуются новые поля.

В том случае, если поле затухает, то создается тепловая энергия или появляются новые магнитные поля. Результат напрямую зависит от специфики движения. Поэтому первоначальные поля постепенно ослабляются или наоборот усиливаются.

Катализатором усиления становятся ассиметричные движения. Поэтому, основой динамо можно считать движения в среде. Когда описанные условия соблюдены, то процесс увеличения мощности будет продолжаться до того момента, пока силы тока не будут эквивалентны энергетическому притоку, который образуется вследствие гидродинамического движения.

Таким образом, эффект динамо – это возбуждение и способствование сохранению постоянного магнитного поля вследствие перемещения жидкостей или плазменных субстанций. Алгоритм рассматриваемого эффекта чем-то напоминает создание энергетического тока в лабораторных условиях с самостоятельным возбуждением среды. Именно динамо-эффект имеет непосредственное отношение к появлению электромагнитного поля Земли и Солнца.

Структурные компоненты электромагнитного поля

Поле нашей планеты условно подразделяется на 3 структурных компонентах:

Основа, которая испытывает незначительные преобразования во временном факторе (вековые конфигурации). Последние изменения происходили 8000 лет назад, дипольный момент увеличился практически вдвое.

Масштабные аномалии – это погрешность от эквивалентного поля, которая не превышает отметку в 20% напряженности определенных участков до 10 000 километров. Такие аномалии также вызваны временными вариациями. Время постоянно изменяется, при этом данная тенденция сохраняется на протяжении многих столетий. Курская и Сибирская аномалии, наверняка знакомы абсолютно всем. Аномалии проходят стадии смещения, распада и повторного формирования.
Магнитные поля некоторых областей протяжностью до 200-300 километров. Так называемые локальные поля появляются из-за намагниченности горных пород, которые находятся в верхнем шаре планеты Земля. Именно они образуют куры и располагаются необычайно близко к поверхности. Пожалуй, самой мощной аномалией можно считать Курскую.

Переменное или внешнее электромагнитное поле, которое определяется источниками в виде систем тока. Данные конфигурации расположены за пределами коры, а также в атмосфере. Причиной появления внешних полей становятся корпускулярные потоки плазмы. Они выделяются Солнцем, собственно как и солнечный ветер.

Структура наглядно показывает устройство электромагнитного поля нашей планеты.

Характер воздействия магнитного поля на живые организмы

Доподлинно известно, что магнитное поле негативно отражается на жизнеспособности живых организмов. Исследователями проводились всевозможные опыты и эксперименты, которые показали, что электромагнитное поле становится причиной задержки развития, замедления регенерацию клеток. Кроме того, изменяется даже кровяной состав.

В связи с этим, когда начинаются резкие скачки магнитного поля, так называемые бури, значительно ухудшается тонус и состояние организма человека в целом. В особенности это касается людей, чье самочувствие пребывает в непосредственной зависимости с природой.

Физик из Дании Г. Эрстед первым открыл связь электрических и электромагнитных явлений. Именно в его честь названа единица измерения активности электромагнитного поля.

Человек подвергается электромагнитному воздействию, как на производстве, так и в быту. Поэтому учеными были разработаны определенные ограничения. По экспертным оценкам допустимой нормой электромагнитной активности считается мощность в размере 300-700 эрстед. Электромагнитное поле также подкрепляется работой всевозможных радиоприборов.

Реальная физическая взаимосвязь организма человека и электромагнитного поля остается практически неизвестной. Однако факт остается фактом, данные явления негативно воздействуют даже на растения. Таким образом, электромагнитное поле Земли, имеет не только природное происхождение, но и техногенное. Радиоприборы значительно увеличивают мощность полей.

Подведем итоги

Существуют теории, что на определенное время электромагнитное поле Земли и вовсе исчезает. Соответственно, планета на неопределенный срок лишается важнейшего защитного элемента. Впрочем, подобные точки зрения не находят реального подтверждения.

Некоторые ученые полагают, что ключевым элементом остается атмосфера, а важность электромагнитного поля чрезмерно преувеличена. В частности, такого мнения придерживается известный биолог Медников. В любом случае, данная тема требует дополнительного изучения и новых масштабных исследований.

Инверсии магнитного поля Земли — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Инверсии за последние 5 млн лет: чёрным — периоды с полюсностью как сейчас
белым — с обратной

Инверсия магнитного поля — изменение направления магнитного поля Земли в геологической истории планеты (определяется палеомагнитным методом). При инверсии северный магнитный полюс и южный магнитный полюс меняются местами, и стрелка компаса начинает показывать противоположное направление^[1]. Инверсия — относительно редкое явление, которое ни разу не происходило за время существования Homo sapiens. Предположительно, последний раз (англ.) оно произошло около 780 тысяч лет назад^[2]^[3].

Инверсии магнитного поля происходили через интервалы времени от десятков тысяч лет до огромных промежутков спокойного магнитного поля в десятки миллионов лет, когда инверсии не происходили. Таким образом не обнаружено никакой периодичности в смене полюсов, и этот процесс считается стохастическим. За длительными периодами спокойного магнитного поля могут следовать периоды многократных инверсий с различной длительностью и наоборот.

Специалисты из университета Джонса Хопкинса (США) предполагают^{[источник не указан 2176 дней]}, что во время инверсий магнитосфера Земли ослабевала настолько, что космическое излучение могло достигать поверхности Земли, поэтому это явление могло наносить вред живым организмам на планете, а очередная смена полюсов может привести к ещё более серьёзным последствиям для человечества вплоть до глобальной катастрофы: это был один из сценариев эсхатологических спекуляций о несостоявшемся конце света 2012 года.

Научные работы в последние годы^{[какие?]} показали (в том числе и в эксперименте) возможность случайных изменений направления магнитного поля («перескоков») в стационарном турбулентном динамо. По словам заведующего лабораторией геомагнетизма Института физики Земли Владимира Павлова, инверсия — достаточно длинный, по человеческим меркам, процесс.

Последний раз инверсия магнитного поля произошла около 780 тысяч лет назад. Если homo sapiens возник 240 тысяч лет назад, это значит, что наш вид ни разу не переживал геомагнитных инверсий. При этом большинство ученых сходится во мнении, что сам процесс от начала до конца занимает несколько тысяч лет — от 2—3 до 7—10 тысяч лет. При этом, правда, наиболее активная стадия может происходить внутри тысячелетнего временного интервала. С другой стороны, отдельные специалисты считают, что некоторые переполюсовки в истории Земли могли длиться и десятки тысяч лет. В любом случае, это не годы и не десятилетия

Геофизики из Лидского университета Йон Маунд и Фил Ливермор полагают, что через пару тысяч лет произойдет инверсия магнитного поля Земли^[4].

Магнитное поле планет — Википедия

Наличие или отсутствие у космических тел магнитного поля связывают с их внутренним строением.

Постоянное магнитное поле невозможно, так как температура в ядрах планет Солнечной системы намного выше точки Кюри. Было предложено множество объяснений природы внутреннего магнетизма планет; такие как термоэлектрический эффект или магнитные монополи не имеют удовлетворительных физических оснований, либо дают поля, по величине гораздо меньшие наблюдаемых. На настоящий момент общепринятой является теория магнитогидродинамического динамо: магнитное поле генерируется благодаря конвекционным потокам в жидком токопроводящем ядре^[1]. Она была предложена в 1919 году Дж. Лармором (на тот момент для объяснения магнетизма солнечных пятен)^[2], затем теоретические основы теории были разработаны У. Элсассером^[en] в 1939 году^[3] и Э. Белордом^[en] в 1949 году^[4].

Таким образом, необходимым условием генерации магнитного поля является наличие жидкого ядра, проводящего ток, причём в нём должны иметь место потоки. Правда, касательно их происхождения нет столь существенной определённости, как по поводу теории магнитного динамо в целом; так, например, предлагались гипотезы о прецессии и приливных силах. Однако наиболее вероятной причиной таких потоков и, как следствие, источником энергии, компенсирующим потери на тепловое рассеяние, является термохимическая конвекция^[5]. Показано, что в её отсутствие магнитное поле Земли затухало бы в e{\displaystyle e} раз за каждые 15000 лет, что ничтожно мало по сравнению с возрастом Земли — 4,5 млрд. лет^[1]. Кроме того, именно отсутствие конвективных потоков, судя по всему, ответственно за слабость магнитного поля Венеры^[6].

Магнитное поле тел Солнечной системы изучается как экспериментально — путём космических исследований — так и теоретически — посредством моделирования. Последнее требует решения системы нелинейных уравнений в частных производных (уравнение Навье-Стокса, уравнение магнитной индукции и др.), включающих параметры, значения которых в условиях ядер планет исключительно малы. Так, число Экмана, выражающее отношение величин вязкости и силы Кориолиса, составляет порядка 10⁻¹⁵, а магнитное число Прандтля, отвечающее за отношение вязкости к силе Лоренца — 10⁻⁶. Эти значения пока недостижимы как в численном моделировании, так и в экспериментах по воссозданию магнитного динамо в лабораторных условиях. Последние тем не менее полезны в плане понимания механизма^[1].

Магнитное поле планет и спутников планет Солнечной системы[править | править код]

Планеты Солнечной системы делятся на 3 группы: земной группы, некоторые из которых имеют жидкое металлическое ядро; газовые гиганты Юпитер и Сатурн, преимущественно состоящие из водорода и гелия; и ледяные гиганты Уран и Нептун с толстой газовой атмосферой, но имеющие также в составе более тяжёлые элементы, чем Солнце. Больше всего данных о магнитном поле Земли, так как наблюдения более точны и имеют более давнюю историю; сейсмологические исследования позволяют получить информацию о внутреннем строении нашей планеты^[1].

Меркурий[править | править код]

Имея довольно большое (что было подтверждено относительно недавно^[7]) жидкое ядро, Меркурий обладает магнитным полем, генерируемым по тому же механизму, что и в Земле, хотя и далеко не таким сильным^[8]. Сильный эксцентриситет орбиты и близость к Солнцу создают приливные эффекты и циркуляцию в крупном ядре планеты. Сказываться может и спин-орбитальный резонанс 3:2.

Венера[править | править код]

У Венеры и Земли близки размеры, средняя плотность и даже внутреннее строение, тем не менее, Земля имеет достаточно сильное магнитное поле, а Венера — нет (магнитный момент Венеры не превышает 5—10 % магнитного поля Земли). По одной из современных теорий напряженность дипольного магнитного поля зависит от прецессии полярной оси и угловой скорости вращения. Именно эти параметры на Венере ничтожно малы, но измерения указывают на ещё более низкую напряжённость, чем предсказывает теория. Современные предположения по поводу слабого магнитного поля Венеры состоят в том, что в предположительно железном ядре Венеры отсутствуют конвективные потоки^[6]^[9]. Это, в свою очередь, может объясняться отсутствием тектоники плит, причина которого также пока не ясна. Возможно, это отсутствие воды, играющей в этом процессе роль своего рода смазывающего вещества^[10]^[11]. Или же, возможно, вследствие высокой температуры кора не затвердевает, и из-за этого либо не могут сформироваться плиты, подобные земным, либо становится более активным вулканизм, ввиду чего недостаточно энергии для конвективного движения потоков в ядре^[12]. С другой стороны, возможно, что, наоборот, воды на поверхности Венеры нет именно из-за отсутствия магнитного поля^[13]. У Венеры нет крупных спутников, способных вызвать приливные процессы в ядре и мантии (как на Земле), так же ее орбита наиболее близка к круговой.

Марс[править | править код]

Сильный остаточный магнетизм Марса, открытый станцией Mars Global Surveyor^[14], свидетельствует о динамо, происходившем ранее и угасшем примерно через 350 млн лет после формирования планеты, судя по всему, вследствие отвердевания ядра^[1]^[15]^[16]. По одной из гипотез, вокруг Марса обращался крупный астероид, вызывавший приливные эффекты, не дающие остыть ядру. Потом астероид снизился до предела Роша и разрушился. Как следствие — остывание ядра, распад магнитного поля и угасание геологических процессов. Имеющиеся спутники слишком малы, чтобы вызвать гравитационные возмущения в недрах планеты. Так же планета находится довольно далеко от Солнца, несмотря на сильно эллиптическую орбиту.

Луна[править | править код]

Как и в случае Марса, ядро Луны полностью отвердело^[15], но в её коре обнаружены следы остаточного магнетизма. Это может также говорить о ранее функционировавшем динамо, но также возможно, что это последствия метеоритных ударов^[5]^[1]. Луна находится в приливном захвате с Землей (обращена все время одной стороной). Как следствие — Земля не вызывает приливных эффектов в недрах Луны, но сама Луна вызывает приливы в гидросфере, литосфере и мантии планеты. Это одна из возможных причин сохранения геологических процессов на Земле в активном состоянии. Иначе бы ядро Земли обладало минимальной температурой при массе Земли, да и вращалось бы ядро (возможно и вся Земля) медленнее, а оборот ядра и коры Земли были бы неравны, от этого произошли бы мощные землетрясения и извержения вулканов. В частности Земля обладает исключительно мощным магнитным полем из планет земной группы.^{[источник не указан 518 дней]}

Ганимед[править | править код]

Доказано, что это единственный спутник, внутри которого происходит активное динамо, как в Земле и Меркурии, вследствие конвективных потоков в жидком проводящем ядре (вероятно, оно осталось таким благодаря приливному разогреву из-за орбитального резонанса и гравитации Юпитера^[17]). Ось его магнитного диполя направлена против магнитного момента Юпитера. Кроме того, Ганимед обладает и индуцированным полем, вызванным его движением в сильном магнитном поле Юпитера^[18]^[19].

Другие спутники планет-гигантов[править | править код]

Ни один из остальных крупных спутников Солнечной системы не имеет сильного генерируемого внутренними источниками магнитного поля. На внутренних спутниках Юпитера наблюдается только индуцированное поле^[1].

Юпитер и Сатурн[править | править код]

Планеты-гиганты не имеют ядер, состоящих преимущественно из железа, однако в ядрах Юпитера и Сатурна находится водород в жидкой металлической фазе. Быстрое вращение этих ядер приводит к запуску динамо, создающему сильное магнитное поле. Ось его диполя у Юпитера, как и у Земли, наклонена примерно на 10° относительно оси вращения^[20], а у Сатурна практически совпадает с ней^[15]^[21].

Уран и Нептун[править | править код]

Магнитные поля Урана и Нептуна, в отличие от всех остальных планет Солнечной системы, являются не дипольными, а квадрупольными, то есть они имеют по 2 северных и 2 южных полюса^[22]^[21]^[23]. В их ядрах проводниками тока являются ионы; в целом природа их полей до конца не ясна^[15]. Возможно, они формируются на относительно малых глубинах, например, в океане жидкого аммиака, в тонкой конвективной оболочке, окружающей жидкую внутреннюю часть, имеющую стабильную слоистую структуру^[24].

↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ Chris A. Jones. Planetary Magnetic Fieldsand Fluid Dynamos (англ.) // Annual Review of Fluid Mechanics (англ.)русск.. — Annual Reviews, 2011. — Vol. 43. — P. 583—614.
↑ Larmor, J. How could a rotating body such as the Sun become a magnet // Reports of the British Association. — 1919. — Т. 87. — С. 159—160.
↑ Walter M. Elsasser. On the Origin of the Earth’s Magnetic Field : [англ.] // Phys. Rev.. — 1939. — Т. 55, вып. 5 (1 March). — С. 489—498. — doi:10.1103/PhysRev.55.489.
↑ E. C. Bullard. The Magnetic Field within the Earth : [англ.] // Proc. R. Soc. Lond. A. — 1949. — Т. 197, вып. 1051 (7 July). — С. 433—453. — doi:10.1098/rspa.1949.0074.
↑ ¹ ² D J Stevenson. Planetary magnetic fields // Reports on Progress in Physics. — 1983. — Т. 46, № 5. — С. 555. — doi:10.1088/0034-4885/46/5/001.
↑ ¹ ² Venus: Magnetic Field and Magnetosphere Архивная копия от 21 декабря 2008 на Wayback Machine (англ.) — J. G. Luhmann and C. T. Russel, UCLA
↑ Gold, Lauren. Mercury has molten core, Cornell researcher shows (неопр.). Cornell University (3 мая 2007). Дата обращения 7 апреля 2008. Архивировано 22 мая 2012 года.
↑ Christensen U. R. A deep dynamo generating Mercury’s magnetic field (англ.) // Nature. — 2006. — Vol. 444. — doi:10.1038/nature05342. — PMID 17183319. (Проверено 12 июня 2011)
↑ Francis Nimmo. Why does Venus lack a magnetic field? : [англ.] // Geology. — 2002. — Т. 30, вып. 11 (November). — С. 987—990. — doi:10.1130/0091-7613(2002)030<0987:WDVLAM>2.0.CO;2.
↑ Jim Brau. Venus: Earth’s Sister Planet (англ.). Course «Astronomy 121: Solar System» (Spring 2011). University of Oregon (2011). Дата обращения 15 августа 2017.
↑ Mian, Z.U. and Tozer, D.C. No water, no plate tectonics: convective heat transfer and the planetary surfaces of Venus and Earth : [англ.] // Terra Nova. — 1990. — Т. 2, вып. 5 (September). — С. 455—459. — doi:10.1111/j.1365-3121.1990.tb00102.x.
↑ Xiang-Dong Li. Venus’s Magnetic Field and Internal Structure (англ.). School of astronomy and space science, Nanjing University. Дата обращения 15 августа 2017.
↑ Howard Falcon-Lang. Life on Earth: Is our planet special? (англ.), BBC News (9 December 2011). Дата обращения 15 августа 2017.
↑ Acuna MH, Connerney JE, Ness NF, Lin RP, Mitchell D, Carlson CW, McFadden J, Anderson KA, Reme H, Mazelle C, Vignes D, Wasilewski P, Cloutier P. Global distribution of crustal magnetization discovered by the mars global surveyor MAG/ER experiment : [англ.] // Science. — 1999. — Т. 284, вып. 5415 (30 April). — С. 790—793. — doi:10.1126/science.284.5415.790.
↑ ¹ ² ³ ⁴ Nigel Weiss. Dynamos in planets, stars and galaxies (англ.) // A&G. — 2002. — 1 июня (т. 43, вып. 3). — С. 3.9—3.14. — doi:10.1029/2000RG000102.
↑ Valentine, Theresa; Amde, Lishan. Magnetic Fields and Mars (неопр.). Mars Global Surveyor @ NASA (9 ноября 2006). Дата обращения 17 июля 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
↑ Bland; Showman, A.P.; Tobie, G. Ganymede’s orbital and thermal evolution and its effect on magnetic field generation (англ.) // Lunar and Planetary Society Conference : journal. — 2007. — March (vol. 38). — P. 2020.
↑ Kivelson, M.G.; Khurana, K.K.; Coroniti, F.V. et al. The magnetic field and magnetosphere of Ganymede (англ.) // Geophys. Res. Lett. (англ.)русск. : journal. — 1997. — Vol. 24, no. 17. — P. 2155—2158. — doi:10.1029/97GL02201. — Bibcode: 1997GeoRL..24.2155K.
↑ Kivelson, M.G.; Khurana, K.K.; Coroniti, F.V. et al. The Permanent and Inductive Magnetic Moments of Ganymede (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier, 2002. — Vol. 157, no. 2. — P. 507—522. — doi:10.1006/icar.2002.6834. — Bibcode: 2002Icar..157..507K.
↑ Brainerd, Jim. Jupiter’s Magnetosphere, The Astrophysics Spectator (22 ноября 2004). Дата обращения 10 июня 2017.
↑ ¹ ² Russell, C.T. Planetary Magnetospheres (англ.) // Rep. Prog. Phys. (англ.)русск. : journal. — 1993. — Vol. 56. — P. 687—732.
↑ «Планетные системы»: Уран
↑ Ness, Norman F.; Acuna, Mario H.; Behannon, Kenneth W.; et al. Magnetic Fields at Uranus (англ.) // Science. — 1986. — Vol. 233. — P. 85—89.
↑ Stanley, Sabine; Bloxham, Jeremy. Convective-region geometry as the cause of Uranus’ and Neptune’s unusual magnetic fields (англ.) // Nature : journal. — 2004. — Vol. 428. — P. 151—153. — doi:10.1038/nature02376. Архивировано 7 августа 2007 года. Архивная копия от 7 августа 2007 на Wayback Machine

Гравитомагнетизм — Википедия

Гравитомагнети́зм, гравимагнети́зм, иногда гравитоэлектромагнети́зм — общее название нескольких эффектов, вызываемых движением гравитирующего тела.

Гравитомагнетизм в общей теории относительности[править | править код]

В отличие от ньютоновской механики, в общей теории относительности (ОТО) движение пробной частицы (и ход часов) в гравитационном поле зависит от того, как вращается тело — источник поля. Влияние вращения сказывается даже в том случае, когда распределение масс в источнике не меняется со временем (существует цилиндрическая симметрия относительно оси вращения). Гравитомагнитные эффекты в слабых полях чрезвычайно малы. В слабом гравитационном поле и при малых скоростях движения частиц можно отдельно рассматривать гравитационную («гравитоэлектрическую») и гравитомагнитную силы, действующие на пробное тело, причём напряжённость гравитомагнитного поля и гравитомагнитная сила описываются уравнениями, близкими к соответствующим уравнениям электромагнетизма.

Рассмотрим движение пробной частицы в окрестностях вращающегося сферически симметричного тела с массой M и моментом импульса L. Если частица массой m движется со скоростью v≪c{\displaystyle v\ll c} (c — скорость света), то на частицу, помимо гравитационной силы, будет действовать гравитомагнитная сила, направленная, подобно силе Лоренца, перпендикулярно как скорости частицы, так и напряжённости гравитомагнитного поля B_g^[1]:

F=mc[v×2Bg].{\displaystyle \mathbf {F} ={\frac {m}{c}}\left[\mathbf {v} \times 2\mathbf {B} _{\mathrm {g} }\right].}

При этом, если вращающаяся масса находится в начале координат и r — радиус-вектор, напряжённость гравитомагнитного поля равна:^[1]

Bg=G2cL−3(L⋅r/r)r/rr3,{\displaystyle \mathbf {B} _{\mathrm {g} }={\frac {G}{2c}}\;{\frac {\mathbf {L} -3(\mathbf {L} \cdot \mathbf {r} /r)\mathbf {r} /r}{r^{3}}},}

где G — гравитационная постоянная.

Последняя формула совпадает (за исключением коэффициента) с аналогичной формулой для поля магнитного диполя с дипольным моментом L.

В ОТО гравитация не является самостоятельной физической силой. Гравитация ОТО сводится к искривлению пространства-времени и трактуется как геометрический эффект, приравнивается к метрическому полю. Такой же геометрический смысл получает и гравитомагнитное поле B_g.

В случае сильных полей и релятивистских скоростей гравитомагнитное поле нельзя рассматривать отдельно от гравитационного, точно также как в электромагнетизме электрическое и магнитное поля можно разделять лишь в нерелятивистском пределе в статических и стационарных случаях.

Уравнения гравитоэлектромагнетизма[править | править код]

Согласно общей теории относительности, гравитационное поле, порождаемое вращающимся объектом, в некотором предельном случае может быть описано уравнениями, которые имеют ту же форму, что и уравнения Максвелла в классической электродинамике. Исходя из основных уравнений ОТО и предполагая, что гравитационное поле слабо, можно вывести гравитационные аналоги уравнений электромагнитного поля, которые могут быть записаны в следующей форме:^[2]^[3]^[4]

где:

На пробную частицу малой массы m воздействует в гравитоэлектромагнитном поле сила, которая является аналогом силы Лоренца в электромагнитном поле и выражается следующим образом:

Fm=m(Eg+1c[v×2Bg]).{\displaystyle \mathbf {F} _{\text{m}}=m\left(\mathbf {E} _{\text{g}}+{\frac {1}{c}}[\mathbf {v} \times 2\mathbf {B} _{\text{g}}]\right).}

где:

Коэффициент 2 при B_g в уравнениях для гравитомагнитной силы, которого нет в аналогичных уравнениях для магнитной силы, возникает из-за того, что гравитационное поле описывается тензором второго ранга, в отличие от электромагнитного поля, описываемого вектором (тензором первого ранга). Иногда гравитомагнитным полем называют величину 2B_g — в этом случае коэффициент 2 исчезает из уравнений для силы, а в уравнениях для гравимагнитного поля появляется коэффициент ¹⁄₂.

При данном определении гравитомагнитного поля его размерность совпадает с размерностью гравитоэлектрического поля (ньютоновской гравитации) и равна размерности ускорения. Используется также другое определение, при котором гравитомагнитным полем называют величину B_g/c, и в этом случае оно имеет размерность частоты, а приведённые выше уравнения для слабого гравитационного поля преобразуются в другую форму, сходную с уравнениями Максвелла в системе СИ ^[5].

Из указанных выше уравнений гравитомагнетизма можно получить оценки характерных величин поля. Например, напряжённость гравитомагнитного поля, индуцированного вращением Солнца (L=1,6⋅10⁴¹ кг·м²/с), на орбите Земли составляет 5,3⋅10⁻¹² м/с², что в 1,3⋅10⁹ раз меньше ускорения свободного падения, вызванного притяжением Солнца. Гравитомагнитная сила, действующая на Землю, направлена от Солнца и равна 3,1⋅10⁹ Н. Эта величина, хотя и очень велика с точки зрения повседневных представлений, на 8 порядков меньше обычной (ньютоновской — в данном контексте её называют «гравитоэлектрической») силы притяжения, действующей на Землю со стороны Солнца. Напряжённость гравитомагнитного поля вблизи поверхности Земли, индуцированная вращением Земли (её угловой момент L=7⋅10³³ кг·м²/с), равна на экваторе 3,1⋅10⁻⁶ м/с², что составляет 3,2⋅10⁻⁷ стандартного ускорения свободного падения. Вращательный момент Галактики в окрестностях Солнца индуцирует гравитомагнитное поле напряжённостью ~2⋅10⁻¹³ м/с², примерно на 3,5 порядка меньше центростремительного ускорения Солнца в гравитационном поле Галактики.

Гравитомагнитные эффекты и их экспериментальный поиск[править | править код]

В качестве отдельных гравитомагнитных эффектов можно выделить:

Эффект Лензе — Тирринга^[6]. Это прецессия спинового и орбитального моментов пробной частицы вблизи вращающегося тела. Мгновенная угловая скорость прецессии момента Ω_p = −B_g/2c. Дополнительный член в гамильтониане пробной частицы описывает взаимодействие её спинового момента с моментом вращающегося тела: ΔH = σ · Ω; по аналогии с магнитным моментом в магнитном поле, в неоднородном гравимагнитном поле на спиновый момент действует гравимагнитная сила Штерна — Герлаха F=−∇(σ⋅Ω).{\displaystyle \mathbf {F} =-\mathbf {\nabla } (\mathbf {\sigma } \cdot \mathbf {\Omega } ).} Эта сила, в частности приводит тому, что вес частицы на поверхности вращающейся Земли зависит от направления спина частицы. Однако разность энергий 2ℏΩ{\displaystyle 2\hbar \Omega } для одинаковых частиц с проекциями спина ±ℏ{\displaystyle \pm \hbar } на поверхности Земли не превышает 10⁻²⁸эВ, что пока находится далеко за пределами чувствительности эксперимента^[3]. Однако для макроскопических пробных частиц и спиновый, и орбитальный эффект Лензе — Тирринга был экспериментально проверен.
- Орбитальный эффект Лензе — Тирринга приводит к повороту эллиптической орбиты частицы в гравитационном поле вращающегося тела. Например, для низкоорбитального искусственного спутника Земли на почти круговой орбите угловая скорость поворота перигея составит 0,26 угловой секунды в год; для орбиты Меркурия эффект равен −0,0128″ в столетие. Следует отметить, что данный эффект прибавляется к стандартной общерелятивистской прецессии перицентра (43″ в столетие для Меркурия), которая не зависит от вращения центрального тела. Орбитальная прецессия Лензе — Тирринга была впервые измерена для спутников LAGEOS и LAGEOS II^[7].
- Спиновый эффект Лензе — Тирринга (иногда его называют эффектом Шиффа) выражается в прецессии гироскопа, находящегося вблизи вращающегося тела. Этот эффект недавно был проверен с помощью гироскопов на спутнике Gravity Probe B; первые результаты обнародованы в апреле 2007, но в связи с недоучётом влияния электрических зарядов на гироскопы точность обработки данных вначале была недостаточна, чтобы выделить эффект (поворот оси на −0,0392 угловой секунды в год в плоскости земного экватора). Учёт мешающих эффектов позволил выделить ожидаемый сигнал, хотя обработка данных продлилась до мая 2011. Окончательный результат (−0,0372 ± 0,0072 угловой секунды в год) в пределах погрешности согласуется с приведённым выше значением, предсказанным ОТО.

Геодезическая прецессия (эффект де Ситтера) возникает при параллельном переносе вектора момента импульса в искривленном пространстве-времени. Для системы Земля-Луна, движущейся в поле Солнца, скорость геодезической прецессии равна 1,9″ в столетие; точные астрометрические измерения выявили этот эффект, который совпал с предсказанным в пределах ошибки ~1 %. Геодезическая прецессия гироскопов на спутнике Gravity Probe B совпала с предсказанным значением (поворот оси на 6,606 угловой секунды в год в плоскости орбиты спутника) с точностью лучше 1 %.

Гравитомагнитный сдвиг времени. В слабых полях (например, вблизи Земли) этот эффект маскируется стандартными спец- и общерелятивистским эффектами ухода часов и находится далеко за пределами современной точности эксперимента. Поправка к ходу часов на спутнике, движущемся с угловой скоростью ω по орбите радиусом R в экваториальной плоскости вращающегося массивного шара, равна 1 ± 3GLω/Rc⁴ (по отношению к часам удалённого наблюдателя; знак + для сонаправленного вращения).

↑ ¹ ² M. L. Ruggiero, A. Tartaglia. Gravitomagnetic effects. Nuovo Cim. 117B (2002) 743—768 (gr-qc/0207065), формулы (24) и (26).
↑ R.P. Lano (1996), Gravitational Meissner Effect, arΧiv:hep-th/9603077 [hep-th]
↑ ¹ ² B. Mashhoon, F. Gronwald, H.I.M. Lichtenegger (1999), Gravitomagnetism and the Clock Effect, arΧiv:gr-qc/9912027 [gr-qc]
↑ S.J. Clark, R.W. Tucker. Gauge symmetry and gravito-electromagnetism (англ.) // Classical and Quantum Gravity : journal. — 2000. — Vol. 17. — P. 4125—4157. — doi:10.1088/0264-9381/17/19/311.
↑ M. Agop, C. Gh. Buzea, B. Ciobanu (1999), On Gravitational Shielding in Electromagnetic Fields, arΧiv:physics/9911011 [physics.gen-ph]
↑ J. Lense, H. Thirring. Uber den Einfluß der Eigenrotation der Zentralkorper auf die Bewegung der Planeten und Monde nach der Einsteinschen Gravitationstheorie. Physikalische Zeitschrift, 19 (1918), 156—163.
↑ I. Ciufolini, E. C. Pavlis. A confirmation of the general relativistic prediction of the Lense-Thirring effect. Nature 431 (2004) 958.

Astronet.ru — Спутник Gravity Probe B подтвердил наличие гравимагнетизма
In Search of gravitomagnetism, NASA, 20 April 2004.
Gravitomagnetic London Moment — New test of General Relativity?
M. Tajmar, F. Plesescu, B. Seifert, K. Marhold. Measurement of Gravitomagnetic and Acceleration Fields around Rotating Superconductors (англ.) // AIP Conf.Proc. : journal. — 2006. — Vol. 880. — P. 1071—1082. — doi:10.1063/1.2437552. — Bibcode: 2007AIPC..880.1071T.; M. Tajmar, F. Plesescu, B. Seifert, K. Marhold (2006), Measurement of Gravitomagnetic and Acceleration Fields Around Rotating Superconductors, arΧiv:gr-qc/0610015v3 [gr-qc]

Земли, планет

Исторически все живое на Земле развивалось в электромагнитном поле нашей планеты. ЭМП Земли — ЩИТ для космических ионизирующих факторов.

Солнца и галактик лежат в пределах от 10 Мгц до 10 Ггц.

Земля — это магнит, где в области северного географического пояса находится южный полюс, а

в области южного географического полюса — северный. Геомагнитные (силовые линии) выходят из области северного магнитного полюса и, охватывая планету, входят в области южного магнитного полюса. Потоки заряженных частиц (электронов и протонов) от Солнца, соприкасаясь с магнитной оболочкой Земли, сжимают силовые линии со стороны Солнца и оттягивают с противоположенной стороны. Так, благодаря «солнечному ветру» у Земли появляется «магнитный хвост». Естественно, что у живых существ магнитная оболочка определяет ход биологических часов. Считается, что взаимодействие магнитного поля Земли низкой частоты с биополем человека, не только благоприятно действует на организм, но и является необходимым условием его развития и существования. Существует теория, что длительное пребывание человека более, чем на высоте 5 метров негативно сказвается на его самочувствии, и большую часть суток он должны находится в пределах 1-3 м от Земли.

Магнитные возмущения могут возникать спорадически на всей планете, локально периодически в некоторых ее участках и постоянно в различных регионах, например в течение суток. В районах грозовых разрядов в атмосфере напряжённость электрической составляющей ЭМП составляет десятки, сотни, тысячи В/м при частотах, около10 Кгц. Одной из основных причин сердечно-сосудистых обострений являются возмущения геомагнитных полей, иначе сказать, изменения или градиент геомагнитного поля в течение времени. Эти изменения могут длиться от долей секунды до нескольких минут.

Японским ученым Накагавой пятьдесят лет назад был описан у человека синдром «дефицита магнитного поля», то есть снижения защитных сил организма при снижении мгнитного поля Земли по разным причинам.

Атмосферный воздух обладает электрической проводимостью. Причем его проводимость зависит от содержания посторонних частиц. В Кисловодске — количество отрицательно заряженых частиц в воздухе в 1 см³ — 1,5 тысячи, в предгорьях Кузбасса — 6000, в Москве — 4, в Санкт-Петербурге — 9 (характеризующихся запыленностью и загазованностью). Чем больше отрицательно заряженных ионов в воздухе, тем легче дышится.

Напряженность магнитного поля Земли на берегу Черного моря — 1 эрстед, на Южном и Северном полюсах — 0,7 Э, на экваторе — 0,1-0,3 Э, в Европе — около — 0,5 Э; в Бразилии — 0,24 Э — в Антарктиде — 0,68 Э. В местах скопления железных руд возникают магнитные аномалии. В районе Курской магнитной аномалии напряженность магнитного поля составляет — 2 Э.

Напряженность магнитного поля планеты Меркурий — 0,002 Э , Луны — 10^—⁵ Э,межзвездного пространства — 10^—⁸ Э, звезд типа «белый Карлик» огромна — 10⁷ Э. Огромна эта характеристика и у нейтронных звезд и звезд-пульсаров — 10¹² Э.

Вспышки на Солнце вызывают магнитные бури в атмосфере Земли не так часто, так как «след» от вспышки, как правило, проходит мимо Земли. Чтобы вспышка на Солнце привела к магнитной буре на Земле, необходимы следующие условия: достаточная сила «солнечного ветра», противоположная направленность геомагнитного и межпланетного поля и траектория, позволяющая оказаться вблизи магнитосферы Земли. Вероятность проявления одновременно этих условий не так уж велика. Поэтому объяснения недомоганий у людей магнитными бурями, чаще всего необоснованы и связаны с изменениями атмосферного давления и напряженности ЭМП Земли. Учеными даже делается вывод о вреде предсказаний магнитных бурь, даже за 2 суток — они неточны. А реакция у мнительных людей может возникнуть только при ее упоминании. Очень часто магнитные бури даже средней величины вызываются не вспышками на Солнце, а образующимися при столкновении быстрых и медленных течений «солнечного ветра» областями с повышенной плотностью. Поэтому солнечная активность здесь совершенно не при чем.

Вспышки на Солнце по своей силе делят на пять классов: A, B, C, M и X. При переходе от минимального класса — A0.0, соответствующего мощности излучения на орбите Земли в 10 нВт/м², — к каждему следующему классу мощность излучения увеличивается в десять раз. Самый опасный класс для Земли — X. При условии, если Земля будет находиться на пути распространения волны, могут возникнуть сбои в работе приборов спутников, наземных средств связи и т.д. За 37 лет наблюдений зафиксировано 35 вспышек класса X7 и выше. Считается, что опасности для человека они не представляют.

Градацию магнитных возмущений на Земле производят по шкале индекса магнитных возмущений Kp (амплитуды колебаний), имеющей 10 уровней. Кр от 0 до 3 — спокойная магнитосфера, уровень 4 — возмущенная, 5 — 9 — магнитные бури пяти классов. Как пример — сеть наземных магнитных станций США Центра космической погоды ВВС зафиксировала 24 октября 2011 года геомагнитную бурю 5-го класса, которая явилась следствием мощного выброса плазмы на Солнце 22 октября; российская орбитальная обсерватория ТЕСИС сообщила 5 апреля 2010 г., что зарегистрирована сильнейшая магнитная буря за полтора года.

Земля электромагнитное поле

Земля защищена от воздействия корпускулярной радиации своим электромагнитным полем. Если у планеты нет электромагнитного поля, то существование атмосферы и жизни там невозможно. Магнитное поле защищает биосферу Земли от потоков заряженных частиц, т.е. корпускулярной радиации. Если бы радиация достигла поверхности Земли, то она разложила бы все атомы и молекулы атмосферы на ионы и электроны, т.е. уничтожила бы ее. Магнитное поле Земли довольно стабильно и неизменно, что обеспечивает существование биосферы.[ …]

ПОЛЕ ЗЕМЛИ РАДИОВОЛНОВОЕ — высокочастотное электромагнитное поле, создаваемое радиостанциями и радиоизлучением планет и звезд. Это поле взаимодействует с электромагнитными полями, создаваемыми живыми существами. Роль такого взаимодействия пока недостаточно ясна.[ …]

Электромагнитный фон в окружающей нас природной среде, в основном, определяется под воздействием солнечного ветра, который представляет собой поток электромагнитной энергии и поток заряженных частиц, взаимодействующих с магнитным полем Земли.[ …]

Электромагнитные воздействия. Вся биота экосферы существует под воздействием магнитного поля Земли. За миллионы лет эволюции биологические системы приспособились к географическим особенностям, уровню и колебаниям магнитного поля и природных электромагнитных воздействий.[ …]

Электромагнитное поле Земли естественного происхождения проявляется в виде разнопериодных вариаций, частотный спектр которых составляет полосу от 10“4 до 102 Гц. Интенсивность вариаций зависит от солнечной активности, географического положения и геологического строения места наблюдения. Особенности геологического строения в большей степени отражаются на характере распределения электрической компоненты, какболее чувствительной к гетерогенности строения литосферы, но проявляются также и в поведении магнитной составляющей. Максимумы интенсивности вариаций естественного электромагнитного поля приходятся на годы солнечной активности.[ …]

Электромагнитные воздействия. Вся биота экосферы существует под воздействием магнитного поля Земли. За миллионы лет эволюции организмы приспособились к географическим особенностям, уровню и колебаниям магнитного поля и природных электромагнитных воздействий. Известно, что на человека непрерывно действуют естественное электрическое поле напряженностью 120—150 В/м и магнитное поле Земли напряженностью 24—40 А/м. Размах этих значений связан с электромагнитными явлениями в атмосфере и ионосфере Земли и зависит от солнечной ативности. Предполагают, что на изменения геомагнитной активности в первую очередь реагируют центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. Есть данные, что во время магнитных бурь увеличивается смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, возрастает число дорожно-транспортных происшествий и других аварий.[ …]

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ (ВОЛНОВОЕ) ИЗЛУЧЕНИЕ сбЛНЦА — включает весь диапазон диин волн — от низкочастотных радиоволн до гам-ма-нзлучения. Коротковолновое (ультрафиолетовое и рентгеновское) излучение, с даннами волн от нескольких ангстрем (А) до 1000 А, почти полностью поглощается в верхних слоях земной атмосферы, приводит к их ионизации, т.е. к появлению ионосферы. Основные параметры ионосферы — концентрация электронов, распределение концентрации с высотой — существенно зависят от солнечной активности. Ионосфера яаляетсл естественным экраном, препятствующим проникновению к Земле радиоволн космического происхождения ка частотах от нескольких герц до нескольких мегагерц. При изменении уровня солнечной активности иктенскБкость излучения в вышеназванном диапазоне сильно меняется (близ 10 А — 1000 раз). Текущие в ионосфере электрические токи, изменяющиеся при вариациях коротковолнового излучения Солнца, оказывают алияние на фоновые электромагнитные поля на поверхности Земли в области сверхнизких частот.[ …]

ПОЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ — слабое физическое поле, возникающее на Земле в целом и регионально на ее поверхности, а также создаваемое живыми организмами (их клетками, тканями и т. д.). Взаимодействие электромагнитных полей интенсивно изучается. Роль их в жизни природы велика, но недостаточно изучена.[ …]

Электромагнитные поля окружают нас постоянно. Однако человек различает только видимый свет, который занимает лишь узкую полоску спектра ЭМВ — электромагнитных волн (рис. 10.1). Глаз человека не различает ЭМП, длина волны которых больше или меньше длины световой волны, поэтому мы не видим излучений промышленного оборудования, радаров, радиоантенн, линий электропередач и др. Все эти устройства, как и многие другие, использующие электрическую энергию, излучают так называемые антропогенные ЭМП, которые вместе с естественными полями Земли и Космоса создают сложную и изменчивую электромагнитную обстановку.[ …]

Электромагнитное поле Земли — электромагнитная оболочка выявляется в виде физического вакуума. Она перекрывается электромагнитным полем Солнца и простирается примерно от 300 до 1000 км выше уровня геоида [1]. Самым характерным признаком его является, что здесь в этой пустоте сказывается тяготение нашей планеты. Это для нас становится фактом из того, что такую высоту над уровнем геоида имеют самые высокие лучи полярных сияний, теснейшим образом связанных с мельчайшими материальными частицами, электрически заряженными, подчиненными тяготению нашей планеты (§ 7). […] 61.[ …]

Земля представляет собой как бы огромный магнит, воображаемая ось которого лежит близко к оси вращения планеты. Магнитосфера — это зона проявления магнитных свойств космического тела. Геомагнитное поле относится к естественным электромагнитным полям и, как и гравитационное поле, является всепроникающим и всеохватывающим физическим фактором, миллиарды лет влиявшем на эволюцию организмов биосферы и на процессы, происходящие на Земле и в окружающем ее пространстве в наши дни.[ …]

Электромагнитное поле Земли служит для биосферы своеобразным щитом и является важным экологическим фактором. Опыты над животными показали, что заметное уменьшение геомагнитного поля так же, как и экранировка от электрических полей, вызывают изменения процессов жизнедеятельности. Если естественное поле Земли необходимо для живого мира, то сильные электромагнитные излучения от искусственных источников способны оказать губительное воздействие на человека, растения, животных и привести к значительным функциональным нарушениям. Всемирная организация здравоохранения включила электромагнитное загрязнение среды обитания в число наиболее важных экологических проблем.[ …]

Вещество электромагнитного поля, мельчайшие материальные частицы, вероятно, сложным путем следуют суточному вращению планеты с большим, вероятно, запозданием. Сложность процессов, которые здесь идут, еще увеличивается тем, что здесь должно проявляться ферромагнитное поле нашей планеты, независимое от поля ее тяготения. Этот вопрос может быть решен изучением металлических метеоритов и металлической космической пыли. Вопрос этот будет, может быть, решен точным наблюдением. Если будут проявляться влияния ферромагнитного поля Земли на железо-никелевые метеориты и такую же космическую пыль, то в распределении их при падении на поверхность Земли должны проявляться магнитные полюса Земли и на этих местах должно быть увеличенное количество этих ферромагнитных космических тел.[ …]

Вращение Земли вокруг Солнца (с периодом около одного года), вращение Земли вокруг своей оси (с периодом около 24 часов), вращение Луны вокруг Земли (с периодом около 28 дней) приводят к колебаниям освещенности, температуры, влажности, напряженности электромагнитного поля, которые служат указателями времени для «биологических часов» живых организмов. Существуют околосуточные, околомесячные, лунные ритмы, а также ритмы с более длительными сроками колебаний. Периодичность названных ритмов непостоянна. К ним приспособлены все организмы, обитающие в биосфере. Биологические ритмы постоянно приспосабливаются к новым условиям и не остаются неизменными со дня рождения.[ …]

Магнитное поле (от 100 кГц до 300 ГГц) образуется при движении постоянного или переменного электрического тока. К естественным электромагнитным полям (ЭМП) относятся природные геомагнитные поля — ЭМП Земли (оно представляет собой постоянный магнит, а электрический ток, протекающий в верхнем слое земной коры, формирует магнитное поле) и переменные ЭМП, возникающие в атмосфере в результате солнечной активности и гроз. ЭМП Земли воздействует на все живое; в периоды вспышек на Солнце и магнитных бурь зарегистрировано повышенное количество сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшение самочувствия гипертоников. ЭМП, образуемые антропогенными источниками, обычно имеют более высокую интенсивность. Источники ЭМП разнообразны: например, микроволновая печь, пылесос, холодильник, фен, электробритва. ЭМП создаются линиями электропередачи, транспортными средствами на магнитной подвеске. Кроме того, человек подвергается воздействию ЭМП при некоторых медицинских процедурах, ряде производственных процессов, в которых применяется сильный электрический ток, в исследовательских установках.[ …]

К естественным электромагнитным полям (ЭМП) относится магнитное поле (ГМП) Земли. Существует множество гипотез происхождения ГМП, в том числе гипотеза о существовании фундаментального закона природы, согласно которому всякое вращающееся тело обладает магнитным моментом. Современные данные о вековых вариациях и многократных изменениях полярности геомагнитного поля удовлетворительно объясняются гипотезой о гидромагнитном динамо. Согласно этой гипотезе в электропроводящем жидком ядре Земли могут происходить достаточно сложные и интенсивные движения, приводящие к самовозбуждению магнитного поля, аналогично генерации тока и магнитного поля в динамомашине с самовозбуждением.[ …]

Помимо главного поля вклад в полное поле, наблюдающееся на поверхности Земли, дают еще аномальное поле и внешнее электромагнитное поле. Однако сферический анализ не отражает этих полей, так как они очень малы по сравнению с главным. Таким образом, уравнения (4.21) до настоящего времени могут быть использованы только для анализа главного геомагнитного поля и его вековых вариаций.[ …]

Для нас важно, что электромагнитное поле Земли — ионосфера (см. § 96) охвачено, по-видимому, теми же молекулами и атомами и, помимо прочего, электромагнитным полем Солнца. По-видимому, галактическое пространство Млечного пути и пространство Солнечной системы захвачены рассеянным газом. Пустоты нет. По работам Института Карнеги в Вашингтоне половина Млечного пути захвачена такой газовой пылью.[ …]

Жизнь тесно связана с электромагнитными явлениями и без них невозможна. Считается, что без магнитного поля жизнь на Земле вообще не развивалась бы, так же как без солнечной энергии, воды или некоторых химических элементов. Возникающие время от времени геомагнитные возмущения влияют на физико-химические процессы и через них — на направленность биохимических реакций. Во многих случаях магнитное поле определяет и поведение живых существ. Установлено, что дикие животные избегают линий электропередач высокого напряжения, а олени и серны отказываются есть корм из кормушек, расположенных под ними даже в самые суровые периоды бескормицы. Для человека неблагоприятно резкое изменение характера воздействия магнитного поля, в частности, связанное с быстрым перемещением из одной точки планеты в другую, и особенно если это перемещение происходит с запада на восток.[ …]

Воздействие электрических полей налитосферное пространство изучено далеко не исчерпывающе. Это объясняется тем обстоятельством, что горные породы литосферы в большинстве случаев рассматриваются, как упоминалось выше, как среда — носитель по отношению к электромагнитным и электрическим полям любого происхождения. Основанием для такого подхода служит отсутствие сведений о каких-либо заметных изменениях в литосфере, напрямую или опосредованным образом связанных с воздействием электромагнитных полей. Возможно, например, говорить об изменениях, происходящих в породах в связи с ударами молний, поскольку ток при разряде молнии достигает десятков или даже сотен тысяч ампер и локализуется на очень небольшом пространстве, исчисляемом квадратными сантиметрами. За счет выделения большого количества тепловой энергии (до 107-+109 Дж) происходит спекание горных пород в месте удара молнии в поверхность Земли, что представляет собой, однако, довольно редкое явление, т.к. молнии, как правило, «выбирают» в качестве мишеней высокие деревья, заводские трубы, антенны и т.д.[ …]

В наибольшей степени подвержен влиянию электромагнитных полей ремонтный персонал. Это вызвано тем, что ремонтные работы могут производиться в самых различных условиях: под проводами ВЛ, а также и с подъемом на высоту. Ремонтные работы могут выполняться на отключенной линии при наличии идущих рядом линий, находящихся под напряжением; на опорах линий как отключенных, так и находящихся под напряжением; на линиях, находящихся под напряжением (этот вид работ называется «ремонт под напряжением ). В нем участвует бригада, состоящая из шести-семи человек. Члены бригады находятся как на земле у опоры, так и на самой опоре и непосредственно на проводах или, как говорят, «на потенциале провода» (рис. 7.1).[ …]

Основные источники этого воздействия — электромагнитные поля от линий электропередач (ЛЭП), от радиотелевизионных (РТС) и радиолокационных станций (РЛС). На территории СНГ общая протяженность только ЛЭП — 500 кВ превышает 20 ООО км (помимо ЛЭП-150, ЛЭП-300 и ЛЭП-750). Все эти ЛЭП создают электромагнитные поля промышленных частот (50 Гц) в сотни раз выше уровня естественных полей. Напряженность поля (Е) под ЛЭП может достигать десятков киловольт на метр в месте максимального провисания проводов, в точке проекции крайних проводов на землю и в 5 м от нее кнаружи от продольной оси трассы. Неблагоприятное воздействие электромагнитного поля от ЛЭП проявляется уже при его напряженности 1000 В/м. У человека нарушаются обменные процессы, функции головного и спинного мозга и др.[ …]

Чрезвычайно важно исследовать механизмы «общения» Земли с космической средой, причем не только с потоками электромагнитных полей элементарных частиц (нейтрино и др.), но и с физико-химическими телами и образованиями. Речь идет о захвате гравитационным полем Земли метеоритных и пылевых масс космического происхождения. Требует специального изучения и «захват» органического космического вещества различной природы. Все перечисленные космические элементы при попадании в атмосферу, на поверхность Земли выступают не только как материально-энергетические потоки, но и как потоки — носители определенной информации.[ …]

Солиечно-земные связи и биосфера. Взаимодействие физических полей с биосферой в настоящее время рассматривают, как уже указывалось, под углом зрения солнечно-земных связей. Начальным звеном этой причинно-следственной зависимости являются процессы, протекающие на Солнце. Электромагнитные и корпускулярные излучения Солнца и Космоса активно взаимодействуют с магнитосферой, которая хотя и является определенной защитой околоземного пространства от этих потоков, но с другой стороны, магнитосферные процессы и ее флуктуации влияют вместе с Солнцем на состояние атмосферы, литосферу и гидросферу Земли, на живые организмы. За столетний период выявлены циклические колебания в жизни растительного, животного мира и людей, совпадающие с периодами циклических колебаний активности Солнца и возмущенности магнитосферы Земли [24]. Исследование этих зависимостей имеет большое практическое значение для прогнозирования наводнений, засух, неблагоприятного периода для здоровья людей и т. п. Четкая зависимость от периодичности солнечной активности прослеживается в чередовании толщины годичных колец деревьев.[ …]

Вследствие разности потенциалов между корпусом электроустановки 1 и землей возникает ток /р, который, проходя через реле 5, замыкает его контакты, подавая питание на отключающую катушку 3. Под влиянием возникшего электромагнитного поля внутрь нее втягивается сердечник 4, вызывая отключение автоматического выключателя 2, и установка обесточивается.[ …]

Зона ограниченной застройки определяется как территория, где на высоте 2 м от поверхности земли ПДУ превышены. Внешнюю границу этой зоны находят на максимальной высоте зданий перспективной застройки, на уровне верхнего этажа которых ПДУ электромагнитного поля не превышены.[ …]

Под лазерным понимают монохроматический, т.е. одной определенной частоты, когерентный (согласованный во времени) и уэконаправ-ленный поток электромагнитных волн оптического диапазона, излучаемый квантовым генератором. От других источников света его отличает ряд существенных особенностей. Так, узконаправленный лазерный пучок имеет весьма малый угол раскрытия (около 10 рад). При испускании с Земли на Луну он дает пятно диаметром всего 3 км. Кроме того, лазеры — наиболее мощные источники энергии в оптическом диапазоне. За кратчайший период (до 10″ с) мощность их излучения достигает 5-10 Вт/см2. У Солнца она равна только 7107 Вт/см2, причем суммарно по всему оптическому спектру. В узком же интервале, соответствующем излучению светового диапазона, мощность излучения Солнца составляет лишь 0,2 Вт/см2. И наконец, напряженность электрического поля в лазерной волне достигает 10 -1012 В/см, что превышает ее внутриатомные значения. В общем случае лазерное излучение может быть создано в диапазоне волн от 0,2 до 1000 мкм, т.е. охватывает ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области.[ …]

Но Солнце дает нашей планете не только тепловую и световую энергию, ее перестраивающую. Мы знаем теперь, что верхняя оболочка (§ 95) нашей планеты, электромагнитное поле Земли захватывается материально и реально электромагнитным полем Солнца.[ …]

В целом на совокупность частиц в пределах активного пространства действуют электрическая гас!Е — в направлении распространения волны) и магнитная (Ввихр) компоненты электромагнитной волны, а также магнитная и электрическая компоненты джозефсоновской генерации среды. Поляризация частиц осуществляется в направлении распространения электромагнитной волны перпендикулярно плоскости поверхности Земли (рис. 6.9). Ориентация полюсов наведенного частицами магнитного поля происходит в направлении проекции наведенного поля на магнитное поле Земли: в северном полушарии — с северным полюсом магнита в верхней (по высоте) части поляризованной системы, в южном полушарии — с южным полюсом в верхней части системы.[ …]

В городах и населенных пунктах в последние годы резко увеличилась сеть сверхвысоковольтных линий электропередачи (500—750—1150 кВ), которые являются мощными источниками электромагнитного поля, так называемой пр омышленной частоты (50 Гц). Их воздействие неблагоприятно отражается на развитии сельскохозяйственных культур, возделываемых на территориях, непосредственно прилегающих к этим зонам. Создаваемый вблизи поверхности земли в самой верхней части грунтовой толщи электромагнитный фон может достигать на отдельных ограниченных участках величины десятков вольт на один метр расстояния. При напряженности поля в земле почвогрунты уплотняются, в них изменяются и замедляются биохимические процессы, деформируются клетки в почвенных микроорганизмах и т. п. [7].[ …]

Магнитный векторный потенциал д оказывает на водный ассоциат потенцирующее действие, увеличивая состояние намагниченности.[ …]

Первым, самым количественно незначительным, эколого-энергетиче-ским лимитом является исчезающе малое энергетическое воздействие, выступающее как импульс последствий, превышающих начальный толчок в 10—108 раз. Такого рода связи были предположены космофизиком Р. Хеллуэлом и исследованы Чун Гун Паком и Фрезером-Смитом для зависимости напряженности магнитного поля Земли от передачи электроэнергии на большие расстояния1. Падение его напряженности особенно четко наблюдается в последние 80 лет — со времени появления первых ЛЭП. При сокращении передачи электроэнергии по выходным дням регистрируется некоторая стабилизация в напряженности магнитного поля. Недельной периодичности естественного происхождения быть не может: неделя придумана людьми для удобства исчисления времени. Из совпадения периода появления первых крупных ЛЭП с началом заметного падения напряженности магнитного поля Земли и из недельных его колебаний и следует гипотетический вывод, сделанный американскими учеными. Значение слабых энергетических воздействий, так называемых триггерных эффектов, для природы осознается все в большей степени, поэтому теоретическая ценность лимита исчезающе малых величин, вызывающих миллионнократно более мощные последствия, несомненна. Следует лишь учесть, что энергия электромагнитного поля мала только по сравнению с другими энергетическими источниками. Само же антропогенное изменение электромагнитной составляющей достигает тысяч и миллионов раз.[ …]

Солнечно-земные связи. Так принято называть ответные реакции географической оболочки на изменения солнечной активности. В настоящее время солнечную активность связывают с регулярным образованием в атмосфере Солнца пятен, факелов, вспышек, протуберанцев. В середине XIX в. швейцарский астроном Р. Вольф вычислил количественный показатель солнечной активности, известный во всем мире как число Вольфа. Этот индекс используют в тех случаях, когда стремятся установить число групп солнечных пятен и строение каждой из них. Обработав накопленные к середине прошлого века материалы наблюдений за солнечными пятнами, Вольф смог установить средний 11-летний цикл солнечной активности. Фактически же интервалы времени между годами максимальных или минимальных чисел Вольфа колеблются от 7 до 17 лет. Одновременно с 11-летним циклом протекает вековой, точнее 80—90-летний, цикл солнечной активности. Несогласованно накла-дываясь друг на друга, они вносят заметные изменения в процессы, совершающиеся в географической оболочке. Энергетической базой солнечно-земных связей выступает энергия электромагнитного и корпускулярного излучения. На пути к поверхности Земли солнечное излучение преодолевает несколько преград: межпланетную среду, нейтральную атмосферу, ионосферу и геомагнитное поле (рис. 6).[ …]

Электромагнитное поле земли википедия: Магнитосфера — Википедия – Магнитное поле — Википедия