Ein Erdmagnetfeld (GP) wird von Quellen innerhalb der Erde sowie in der Magnetosphäre und Ionosphäre erzeugt. Es schützt den Planeten und das Leben auf ihm vor den schädlichen Auswirkungen der kosmischen Strahlung. Seine Anwesenheit wurde von allen beobachtet, die den Kompass hielten und ein Ende des Pfeils nach Süden und das andere nach Norden zeigten. Dank der Magnetosphäre wurden große Entdeckungen in der Physik gemacht, und ihre Präsenz wird immer noch für die See-, Unterwasser-, Luftfahrt- und Weltraumnavigation genutzt.
Allgemeine Eigenschaft
Unser Planet ist ein riesiger Magnet. Sein Nordpol befindet sich im "oberen" Teil der Erde, nicht weit vom geografischen Pol entfernt, und der Südpol befindet sich neben dem entsprechenden geografischen Pol. Von diesen Punkten aus erstrecken sich über viele tausend Kilometer in den Weltraum die magnetischen Kraftlinien, aus denen die Magnetosphäre selbst besteht.
Magnetische und geografische Pole sind ziemlich weit voneinander entfernt. Wenn Sie eine klare Linie zwischen den Magnetpolen ziehen, erhalten Sie schließlich eine Magnetachse mit einem Neigungswinkel von 11, 3 ° zur Drehachse. Dieser Wert ist nicht konstant, und das alles, weil sich die Magnetpole relativ zur Oberfläche des Planeten bewegen und ihre Position jährlich ändern.
Die Art des Erdmagnetfeldes
Der Magnetschirm wird durch elektrische Ströme (sich bewegende Ladungen) erzeugt, die in einem externen Flüssigkeitskern in der Erde in einer sehr anständigen Tiefe entstehen. Es ist ein fließendes Metall und es bewegt sich. Dieser Vorgang wird als Konvektion bezeichnet. Die bewegte Materie des Kerns bildet Ströme und dadurch Magnetfelder.
Der Magnetschirm schützt die Erde zuverlässig vor kosmischer Strahlung. Seine Hauptquelle ist der Sonnenwind - die Bewegung ionisierter Teilchen, die aus der Sonnenkorona herausfließen. Die Magnetosphäre lenkt diesen kontinuierlichen Strom ab und lenkt ihn um die Erde herum, wodurch harte Strahlung nicht alle Lebewesen des blauen Planeten schädigt.
Wenn die Erde kein Erdmagnetfeld hätte, würde der Sonnenwind seine Atmosphäre berauben. Einer Hypothese zufolge ist genau dies auf dem Mars geschehen. Der Sonnenwind ist bei weitem nicht die einzige Bedrohung, da die Sonne auch eine große Menge an Materie und Energie in Form von koronalen Emissionen freisetzt, begleitet von einem starken Strom radioaktiver Partikel. Aber auch in diesen Fällen schützt das Erdmagnetfeld es und lenkt diese Ströme vom Planeten ab.
Ein Magnetschirm wechselt ungefähr alle 250.000 Jahre seine Pole. Der magnetische Nordpol tritt an die Stelle des Nordens und umgekehrt. Wissenschaftler haben keine klare Erklärung dafür, warum dies geschieht.
Forschungsgeschichte
Die Bekanntschaft von Menschen mit den erstaunlichen Eigenschaften des Erdmagnetismus erfolgte zu Beginn der Zivilisation. Bereits in der Antike war die Menschheit für magnetisches Eisenerz - Magnetit bekannt. Wer und wann sich herausstellt, dass natürliche Magnete in Bezug auf die geografischen Pole des Planeten gleichermaßen räumlich ausgerichtet sind, ist unbekannt. Einer Version zufolge waren die Chinesen bereits um 1100 mit diesem Phänomen vertraut, begannen es jedoch erst zwei Jahrhunderte später in der Praxis anzuwenden. In Westeuropa wurde der Magnetkompass 1187 in der Navigation eingesetzt.
Struktur und Eigenschaften
Das Erdmagnetfeld kann unterteilt werden in:
- das Hauptmagnetfeld (95%), dessen Quellen sich im äußeren, leitenden elektrischen Stromkern des Planeten befinden;
- ein anomales Magnetfeld (4%), das von Gesteinen in der oberen Erdschicht mit guter magnetischer Suszeptibilität erzeugt wird (eines der stärksten ist die Kursk-Magnetanomalie);
- externes Magnetfeld (auch alternierend genannt, 1%) im Zusammenhang mit solar-terrestrischen Wechselwirkungen.
Regelmäßige geomagnetische Schwankungen
Änderungen des geomagnetischen Feldes in der Zeit unter dem Einfluss interner und externer Quellen (in Bezug auf die Oberfläche des Planeten) werden als magnetische Variationen bezeichnet. Sie zeichnen sich durch eine Abweichung der GP-Komponenten vom Mittelwert am Beobachtungsort aus. Magnetische Variationen werden zeitlich kontinuierlich angepasst, und häufig sind solche Änderungen periodischer Natur.
Regelmäßige Variationen, die täglich wiederholt werden, sind Änderungen des Magnetfelds, die mit tageszeitlichen Änderungen der Intensität des GP durch Sonne und Mond verbunden sind. Die Variationen erreichen tagsüber und während der Mondkonfrontation ein Maximum.
Unregelmäßige geomagnetische Schwankungen
Diese Veränderungen entstehen durch den Einfluss des Sonnenwinds auf die Erdmagnetosphäre, Veränderungen innerhalb der Magnetosphäre selbst und deren Wechselwirkung mit der ionisierten oberen Atmosphäre.
- 27-Tage-Variationen existieren als Muster des erneuten Wachstums der magnetischen Störung alle 27 Tage, entsprechend der Rotationsperiode des Haupthimmelskörpers relativ zum Erdbeobachter. Dieser Trend ist auf die Existenz aktiver langlebiger Regionen auf unserem einheimischen Stern zurückzuführen, die über mehrere seiner Revolutionen hinweg beobachtet wurden. Es manifestiert sich in Form einer 27-tägigen Wiederholbarkeit von geomagnetischen Störungen und magnetischen Stürmen.
- Elfjährige Schwankungen sind mit der Periodizität der fleckbildenden Aktivität der Sonne verbunden. Es zeigte sich, dass in den Jahren mit der größten Konzentration dunkler Bereiche auf der Sonnenscheibe auch die magnetische Aktivität ihr Maximum erreicht. Das Wachstum der geomagnetischen Aktivität bleibt jedoch um durchschnittlich ein Jahr hinter dem durchschnittlichen Sonnenwachstum zurück.
- Saisonale Variationen haben zwei Maxima und zwei Minima, die den Perioden der Äquinoktien und der Sonnenwende entsprechen.
- Jahrhunderte alt, im Gegensatz zu den oben genannten, von äußerem Ursprung, entstehen sie durch die Bewegung von Materie und Wellenprozessen im flüssigkeitsleitenden Kern des Planeten und sind die Hauptinformationsquelle über die elektrische Leitfähigkeit des unteren Mantels und des Kerns, über die physikalischen Prozesse, die zur Konvektion von Materie führen, sowie über den Mechanismus Erzeugung eines Erdmagnetfeldes. Dies sind die langsamsten Variationen - mit Zeiträumen von mehreren Jahren bis zu einem Jahr.
Der Einfluss des Magnetfeldes auf die lebende Welt
Trotz der Tatsache, dass der Magnetbildschirm nicht zu sehen ist, fühlen ihn die Bewohner des Planeten perfekt. Zum Beispiel bauen Zugvögel ihre Route und konzentrieren sich darauf. Wissenschaftler haben mehrere Hypothesen zu diesem Phänomen aufgestellt. Einer von ihnen schlägt vor, dass Vögel es visuell wahrnehmen. In den Augen von Zugvögeln gibt es spezielle Proteine (Cryptochrome), die ihre Position unter dem Einfluss eines Erdmagnetfeldes ändern können. Die Autoren dieser Hypothese sind sich sicher, dass Cryptochrome die Rolle eines Kompasses spielen können. Nicht nur Vögel, sondern auch Meeresschildkröten verwenden jedoch einen Magnetbildschirm als GPS-Navigator.
Exposition des Menschen gegenüber dem Magnetschirm
Der Einfluss des Erdmagnetfeldes auf eine Person unterscheidet sich grundlegend von jedem anderen, sei es Strahlung oder ein gefährlicher Strom, da er den menschlichen Körper vollständig beeinflusst.
Wissenschaftler glauben, dass das Erdmagnetfeld im extrem niedrigen Frequenzbereich arbeitet und dadurch die grundlegenden physiologischen Rhythmen erfüllt: Atmung, Herz und Gehirn. Eine Person mag nichts fühlen, aber der Körper reagiert immer noch darauf mit funktionellen Veränderungen des Nervensystems, des Herz-Kreislauf-Systems und der Gehirnaktivität. Seit vielen Jahren verfolgen Psychiater die Beziehung zwischen Intensitätsschüben des Erdmagnetfelds und der Verschärfung von Geisteskrankheiten, die häufig zu Selbstmord führen.
"Indizierung" der geomagnetischen Aktivität
Störungen des Magnetfeldes, die mit Änderungen im Stromsystem Magnetosphäre-Ionosphäre verbunden sind, werden als geomagnetische Aktivität (GA) bezeichnet. Zur Bestimmung des Niveaus werden zwei Indizes verwendet - A und K. Letzterer zeigt den Wert von GA. Sie wird auf der Grundlage von Magnetbildmessungen berechnet, die täglich in dreistündigen Intervallen ab 00:00 UTC (koordinierte Weltzeit) durchgeführt werden. Die höchsten magnetischen Störungsindizes werden mit den Werten des Erdmagnetfeldes eines ruhigen Tages für eine bestimmte wissenschaftliche Einrichtung verglichen, während die Maximalwerte aus den beobachteten Abweichungen berücksichtigt werden.
Basierend auf den erhaltenen Daten wird der Index K berechnet. Aufgrund der Tatsache, dass es sich um eine quasi-logarithmische Größe handelt (d. H. Sie nimmt um eins mit einer Zunahme der Störung um etwa das Zweifache zu), kann er nicht gemittelt werden, um ein historisches Langzeitbild des Zustands des geomagnetischen Feldes des Planeten zu erhalten. Hierzu gibt es einen Index A, der ein täglicher Durchschnittswert ist. Es wird ganz einfach bestimmt - jede Dimension des Index K wird in einen äquivalenten Index umgewandelt. Die im Laufe des Tages erhaltenen K-Werte werden gemittelt, wodurch es möglich ist, den Index A zu erhalten, dessen Wert an normalen Tagen die Schwelle von 100 nicht überschreitet und der während schwerer magnetischer Stürme 200 überschreiten kann.
Da die Störungen des Erdmagnetfeldes an verschiedenen Punkten des Planeten nicht gleich sind, können die Werte des Index A aus verschiedenen wissenschaftlichen Quellen erheblich variieren. Um einen solchen Hochlauf zu vermeiden, werden die von den Observatorien erhaltenen Indizes A auf den Durchschnitt reduziert und der globale Index A r erscheint. Gleiches gilt für den Index K p, der ein Bruchwert im Bereich von 0 bis 9 ist. Sein Wert von 0 bis 1 zeigt an, dass das Erdmagnetfeld normal ist, was bedeutet, dass die optimalen Bedingungen für den Durchgang in den kurzwelligen Bereichen erhalten bleiben. Natürlich einem ziemlich intensiven Sonnenstrahlungsfluss ausgesetzt. Ein 2-Punkt-Erdmagnetfeld ist als mäßige magnetische Störung gekennzeichnet, die den Durchgang von Dezimeterwellen geringfügig erschwert. Werte von 5 bis 7 zeigen das Vorhandensein von geomagnetischen Stürmen an, die den genannten Bereich ernsthaft beeinträchtigen, und im Falle eines starken Sturms (8-9 Punkte) ist der Durchgang von Kurzwellen unmöglich.
| Ar | Zu r | Beschreibung |
| 0 | 0 | Ruhig |
| 2 | 1 | |
| 3 | ||
| 4 | ||
| 7 | 2 | Schwach empört |
| 15 | 3 | |
| 27 | 4 | Empört |
| 48 | 5 | Magnetischer Sturm |
| 80 | 6 | |
| 132 | 7 | Großer magnetischer Sturm |
| 208 | 8 | |
| 400 | 9 |
Die Auswirkungen magnetischer Stürme auf die menschliche Gesundheit
Negative Auswirkungen magnetischer Stürme betreffen 50-70% der Weltbevölkerung. Gleichzeitig wird bei einigen Menschen 1-2 Tage vor der magnetischen Störung der Beginn einer Stressreaktion beobachtet, wenn Ausbrüche in der Sonne beobachtet werden. Für andere auf dem Höhepunkt oder einige Zeit nach übermäßiger geomagnetischer Aktivität.
Metoabhängige Menschen sowie Menschen, die an chronischen Krankheiten leiden, müssen eine Woche lang Informationen über das Erdmagnetfeld verfolgen, damit bei der möglichen Annäherung von Magnetstürmen physischer und emotionaler Stress sowie alle Aktionen und Ereignisse, die zu Stress führen können, ausgeschlossen werden können.
