De Het magnetisch veld van de aarde Het is het magnetische effect dat de aarde uitoefent en dat zich uitstrekt van het binnenste tot honderden kilometers in de ruimte. Het lijkt erg op die geproduceerd door een staafmagneet. Dit idee werd gesuggereerd door de Engelse wetenschapper William Gilbert in de 17e eeuw, die ook opmerkte dat het niet mogelijk is om de polen van de magneet te scheiden..
Figuur 1 toont de magnetische veldlijnen van de aarde. Ze zijn altijd gesloten, gaan door het interieur en lopen aan de buitenkant door en vormen een soort omslag.
De oorsprong van het magnetische veld van de aarde is nog steeds een mysterie. De buitenste kern van de aarde, gemaakt van gietijzer, kan op zichzelf het veld niet produceren, omdat de temperatuur zodanig is dat het de magnetische orde vernietigt. De temperatuurdrempel hiervoor staat bekend als de Curietemperatuur. Daarom is het onmogelijk dat een grote massa gemagnetiseerd materiaal verantwoordelijk is voor het veld.
Nu we deze hypothese hebben uitgesloten, moeten we de oorsprong van het veld zoeken in een ander fenomeen: de rotatie van de aarde. Hierdoor roteert de gesmolten kern ongelijkmatig, waardoor het dynamo-effect ontstaat, waarbij een vloeistof spontaan een magnetisch veld opwekt..
Aangenomen wordt dat het dynamo-effect de oorzaak is van het magnetisme van astronomische objecten, bijvoorbeeld dat van de zon.Maar tot nu toe is niet bekend waarom een vloeistof zich op deze manier kan gedragen en hoe de geproduceerde elektrische stromen erin slagen te blijven..
Artikel index
- Het magnetisch veld van de aarde is het resultaat van drie bijdragen: het interne veld zelf, het externe magnetische veld en dat van de magnetische mineralen in de korst:
- Het magnetische veld is gepolariseerd en presenteert de noord- en zuidpool, net als een staafmagneet.
- Omdat de tegenovergestelde polen elkaar aantrekken, wijst de kompasnaald, die de noordpool is, altijd naar het geografische noorden, waar de zuidpool van de aardmagneet is..
- De richting van het magnetische veld wordt weergegeven in de vorm van gesloten lijnen die het magnetische zuiden verlaten (noordpool van de magneet) en het magnetische noorden binnengaan (zuidpool van de magneet).
- In het magnetische noorden - en ook in het magnetische zuiden - staat het veld loodrecht op het aardoppervlak, terwijl het op de evenaar graast. (zie figuur 1)
- De veldintensiteit is aan de polen veel hoger dan aan de evenaar..
- De as van de aardse dipool (figuur 1) en de rotatieas zijn niet uitgelijnd. Er is een verplaatsing van 11,2º tussen hen.
Omdat het magnetische veld vector is, helpt een Cartesiaans coördinatensysteem XYZ met een oorsprong O om zijn positie vast te stellen.
De totale intensiteit van het magnetische veld of inductie is B en zijn uitsteeksels of componenten zijn: H horizontaal en Z verticaal. Ze zijn gerelateerd door:
-D, de hoek van magnetische declinatie, gevormd tussen H en het geografische noorden (X-as), positief naar het oosten en negatief naar het westen.
-I, de hoek van magnetische inclinatie, tussen B en H, positief als B is onder horizontaal.
De kompasnaald wordt gericht in de richting van H, de horizontale component van het veld. Het vliegtuig bepaald door B en H wordt de magnetische meridiaan genoemd, terwijl ZX de geografische meridiaan is.
De magnetische veldvector is volledig gespecificeerd als drie van de volgende grootheden bekend zijn, die aardmagnetische elementen worden genoemd: B, H, D, I, X, Y, Z.
Hier zijn enkele van de belangrijkste functies van het magnetisch veld van de aarde:
-Mensen gebruiken het al honderden jaren om zich op het kompas te oriënteren.
-Het oefent een beschermende functie van de planeet uit door deze te omhullen en de geladen deeltjes af te buigen die de zon continu uitzendt.
-Hoewel het magnetische veld van de aarde (30 - 60 micro Tesla) zwak is in vergelijking met die in het laboratorium, is het sterk genoeg dat bepaalde dieren het gebruiken om zich te oriënteren. Dat geldt ook voor trekvogels, postduiven, walvissen en sommige scholen vis.
-Magnetometrie of magnetische veldmeting wordt gebruikt voor het zoeken naar minerale hulpbronnen.
Ze staan bekend als respectievelijk het noorderlicht of het zuiderlicht. Ze verschijnen op breedtegraden nabij de polen, waar het magnetische veld bijna loodrecht op het aardoppervlak staat en veel intenser dan op de evenaar..
Ze vinden hun oorsprong in de grote hoeveelheid geladen deeltjes die de zon continu uitzendt. Degenen die door het veld worden opgesloten, drijven over het algemeen naar de polen vanwege de hogere intensiteit. Daar profiteren ze van het ioniseren van de atmosfeer en daarbij wordt zichtbaar licht uitgezonden.
Het noorderlicht is zichtbaar in Alaska, Canada en Noord-Europa vanwege de nabijheid van de magnetische pool. Maar door de migratie hiervan is het mogelijk dat ze na verloop van tijd beter zichtbaar worden richting het noorden van Rusland.
Hoewel dit voorlopig niet het geval lijkt te zijn, aangezien de aurora's niet precies het grillige magnetische noorden volgen..
Voor navigatie, vooral bij zeer lange reizen, is het uiterst belangrijk om de magnetische declinatie te kennen om de nodige correctie uit te voeren en het ware noorden te vinden..
Dit wordt bereikt door kaarten te gebruiken die de lijnen van gelijke declinatie (isogonaal) aangeven, aangezien de declinatie sterk varieert afhankelijk van de geografische locatie. Dit komt door het feit dat het magnetische veld continu lokale variaties ondergaat..
De grote cijfers die op de banen zijn geschilderd, zijn de richtingen in graden ten opzichte van het magnetische noorden, gedeeld door 10 en afgerond..
Hoe verwarrend het ook mag lijken, er zijn verschillende soorten noorden, gedefinieerd door een aantal specifieke criteria. We kunnen dus vinden:
Magnetisch noorden, het is het punt op aarde waar het magnetische veld loodrecht op het oppervlak staat. Daar wijst het kompas, en trouwens, het is niet antipodaal (diametraal tegenovergesteld) met het magnetische zuiden.
Geomagnetisch noorden, het is de plek waar de as van de magnetische dipool naar de oppervlakte stijgt (zie figuur 1). Omdat het magnetische veld van de aarde iets complexer is dan het dipoolveld, valt dit punt niet precies samen met het magnetische noorden..
Geografisch noorden, daar loopt de rotatieas van de aarde doorheen.
Ten noorden van Lambert of het raster, het is het punt waar de meridianen van de kaarten samenkomen. Het valt niet precies samen met het ware of geografische noorden, aangezien het bolvormige oppervlak van de aarde vervormd is wanneer het op een vlak wordt geprojecteerd.
Er is een raadselachtig feit: magnetische polen kunnen in de loop van een paar duizend jaar van positie veranderen, en dat gebeurt momenteel. In feite is het bekend dat het ongeveer 171 keer eerder is gebeurd, in de afgelopen 17 miljoen jaar..
Het bewijs wordt gevonden in rotsen die uit een kloof in het midden van de Atlantische Oceaan komen. Als het naar buiten komt, koelt het gesteente af en stolt het, waardoor de richting van de magnetisatie van de aarde op dit moment wordt bepaald, die wordt behouden.
Maar tot nu toe is er geen bevredigende verklaring waarom het gebeurt, noch waar komt de energie vandaan die nodig is om het veld om te keren..
Zoals eerder besproken, beweegt het magnetische noorden zich momenteel snel richting Siberië, en het zuiden beweegt ook, zij het langzamer..
Sommige deskundigen denken dat het te wijten is aan een snelle stroom vloeibaar ijzer, net onder Canada, die het veld verzwakt. Het kan ook het begin zijn van een magnetische omkering. De laatste die plaatsvond was 700.000 jaar geleden.
Het kan zijn dat de dynamo die aanleiding geeft tot het aardmagnetisme een tijdje uitschakelt, hetzij spontaan, hetzij door een externe tussenkomst, zoals de nadering van een komeet, hoewel er geen bewijs is van dat laatste..
Als de dynamo opnieuw start, zijn de magnetische polen van plaats gewisseld. Maar het kan ook gebeuren dat de inversie niet volledig is, maar een tijdelijke variatie van de as van de dipool, die uiteindelijk terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie..
Het wordt uitgevoerd met Helmholtz-spoelen: twee identieke en concentrische cirkelvormige spoelen, waar dezelfde stroomsterkte doorheen gaat. Het magnetische veld van de spoelen interageert met dat van de aarde, waardoor een resulterend magnetisch veld ontstaat.
Binnen de spoelen wordt een ongeveer uniform magnetisch veld gecreëerd, waarvan de grootte is:
-Ik is de intensiteit van de stroom
-μof is de magnetische permeabiliteit van het vacuüm
-R is de straal van de spoelen
-Met een kompas op de axiale as van de spoelen, bepaal je de richting van het aardmagnetisch veld BT.
-Oriënteer de as van de spoelen zodat deze loodrecht staat op BT. Op deze manier het veld BH. gegenereerd zodra de stroom is gepasseerd, zal het loodrecht op BT. In dit geval:
-BH. evenredig is met de stroom die door de spoelen gaat, dus dat BH. = k.I, waar k het is een constante die afhangt van de geometrie van genoemde spoelen: straal en aantal windingen. Bij het meten van stroom kunt u de waarde B hebbenH.. Zodat:
BH. = k.I = BT. tg θ
Daarom:
-Door de spoelen en de paren (ik, tg θ.
-De grafiek is gemaakt ik vs. tg θ. Omdat de afhankelijkheid lineair is, verwachten we een lijn te krijgen waarvan de helling m het is:
m = BT / k
-Ten slotte gaan we verder met het bepalen van de waarde van B door de lijn aan te passen met de kleinste kwadraten of door visuele aanpassingT.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.