يتم إنشاء المجال المغنطيسي الأرضي (GP) من خلال المصادر الموجودة داخل الأرض ، وكذلك في الغلاف المغناطيسي والغلاف الأيوني. يحمي الكوكب والحياة عليه من الآثار الضارة للإشعاع الكوني. لوحظ وجوده من قبل كل من حمل البوصلة وشاهد أحد طرفي السهم متجهًا جنوبًا والآخر يشير إلى الشمال. بفضل الغلاف المغناطيسي ، تم اكتشاف اكتشافات عظيمة في الفيزياء ، ولا يزال وجودها يستخدم في الملاحة البحرية وتحت الماء والطيران والملاحة الفضائية.
السمة العامة
كوكبنا هو مغناطيس ضخم. يقع القطب الشمالي في الجزء "العلوي" من الأرض ، وليس بعيدًا عن القطب الجغرافي ، والقطب الجنوبي بجوار القطب الجغرافي المقابل. من هذه النقاط لعدة آلاف من الكيلومترات في الفضاء ، تمد خطوط القوة المغناطيسية التي تشكل الغلاف المغناطيسي نفسه.
القطبين المغناطيسي والجغرافي بعيدان عن بعضهما البعض. إذا قمت برسم خط واضح بين القطبين المغناطيسيين ، يمكنك أخيرًا الحصول على محور مغناطيسي بزاوية ميل 11.3 درجة إلى محور الدوران. هذه القيمة ليست ثابتة ، وكل ذلك لأن الأقطاب المغناطيسية تتحرك بالنسبة لسطح الكوكب ، وتغير موقعها سنويًا.
طبيعة المجال المغنطيسي الأرضي
يتم إنشاء الشاشة المغناطيسية بواسطة التيارات الكهربائية (الشحنات المتحركة) ، التي تولد في قلب سائل خارجي يقع داخل الأرض على عمق لائق جدًا. إنه معدن متدفق ، ويتحرك. تسمى هذه العملية بالحمل الحراري. تشكل المادة المتحركة في النواة تيارات ، ونتيجة لذلك ، المجالات المغناطيسية.
تحمي الشاشة المغناطيسية الأرض بشكل موثوق من الإشعاع الكوني. مصدرها الرئيسي هو الرياح الشمسية - حركة الجسيمات المتأينة التي تتدفق من الهالة الشمسية. الغلاف المغناطيسي يحرف هذا التيار المستمر ، ويعيد توجيهه حول الأرض ، ونتيجة لذلك لا يكون للإشعاع الصلب تأثير ضار على جميع الكائنات الحية في الكوكب الأزرق.
إذا لم يكن للأرض مجال مغناطيسي جغرافي ، فإن الرياح الشمسية ستحرم غلافها الجوي. وفقًا لأحد الفرضيات ، هذا ما حدث بالضبط على كوكب المريخ. الريح الشمسية بعيدة عن التهديد الوحيد ، لأن الشمس تطلق أيضًا كمية كبيرة من المادة والطاقة في شكل انبعاثات تاجية ، مصحوبة بتدفق قوي من الجسيمات المشعة. ومع ذلك ، حتى في هذه الحالات ، يحميها المجال المغناطيسي للأرض ، مما يحرف هذه التيارات عن الكوكب.
تغير الشاشة المغناطيسية أقطابها مرة واحدة كل 250،000 سنة تقريبًا. يأخذ القطب الشمالي المغناطيسي مكان الشمال ، والعكس صحيح. ليس لدى العلماء تفسير واضح لسبب حدوث ذلك.
تاريخ البحث
تعرّف الناس على الخصائص المدهشة للمغناطيسية الأرضية في فجر الحضارة. بالفعل في العصور القديمة ، عرفت البشرية بخام الحديد المغناطيسي - المغنتيت. ومع ذلك ، من ومتى كشف أن المغناطيس الطبيعي موجه بشكل متساو في الفضاء فيما يتعلق بالقطبين الجغرافيين للكوكب غير معروف. وفقًا لإحدى الإصدارات ، كان الصينيون على دراية بهذه الظاهرة في وقت مبكر من عام 1100 ، ومع ذلك ، بدأوا في استخدامها عمليًا بعد قرنين فقط. في أوروبا الغربية ، بدأ استخدام البوصلة المغناطيسية في الملاحة عام 1187.
الهيكل والخصائص
يمكن تقسيم المجال المغناطيسي للأرض إلى:
- المجال المغناطيسي الرئيسي (95٪) ، مصادره في الخارج ، موصلة لب التيار الكهربائي للكوكب ؛
- مجال مغناطيسي غير طبيعي (4 ٪) تم إنشاؤه بواسطة الصخور في الطبقة العليا من الأرض مع قابلية مغناطيسية جيدة (أحد أقوىها هو شذوذ كورسك المغناطيسي) ؛
- المجال المغناطيسي الخارجي (يسمى أيضًا بالتناوب 1 ٪) المرتبط بالتفاعلات الشمسية الأرضية.
الاختلافات الجيومغناطيسية العادية
التغييرات في المجال المغنطيسي الأرضي في الوقت تحت تأثير كل من المصادر الداخلية والخارجية (فيما يتعلق بسطح الكوكب) تسمى المصادر الاختلافات المغناطيسية. وتتميز بانحراف مكونات GP عن متوسط القيمة في موقع المراقبة. تتمتع الاختلافات المغناطيسية بتعديل مستمر في الوقت ، وغالبًا ما تكون هذه التغييرات دورية في الطبيعة.
الاختلافات المنتظمة التي تتكرر يوميًا هي تغيرات في المجال المغناطيسي المرتبط بالتغيرات النهارية الشمسية والقمرية في شدة GP. تصل الاختلافات إلى أقصى حد خلال النهار وأثناء المواجهة القمرية.
الاختلافات المغنطيسية الأرضية غير المنتظمة
تنشأ هذه التغييرات نتيجة لتأثير الرياح الشمسية على الغلاف المغناطيسي للأرض ، والتغيرات داخل الغلاف المغناطيسي نفسه وتفاعله مع الغلاف الجوي المتأين العلوي.
- توجد سبعة وعشرون يومًا من الاختلافات كنمط لإعادة نمو الاضطراب المغناطيسي كل 27 يومًا ، تقابل فترة دوران الجسم السماوي الرئيسي بالنسبة إلى مراقب الأرض. يرجع هذا الاتجاه إلى وجود مناطق نشطة طويلة العمر على نجمنا الأصلي ، لوحظ على مدى العديد من ثوراته. يتجلى في شكل تكرار لمدة 27 يومًا للاضطرابات المغنطيسية والعواصف المغناطيسية.
- ترتبط اختلافات أحد عشر عامًا بتواتر نشاط تكوين بقعة الشمس. تم الكشف عن أنه خلال سنوات أكبر تركيز للمناطق المظلمة على القرص الشمسي ، يصل النشاط المغناطيسي أيضًا إلى أقصى حد له ، ومع ذلك ، فإن نمو النشاط المغنطيسي الأرضي يتخلف عن متوسط النمو الشمسي بمتوسط سنة واحدة.
- الاختلافات الموسمية لها حدان أقصى وحددين يقابلان فترات الاعتدال ووقت الانقلاب.
- على عكس ما سبق ، من أصل خارجي ، يتم تشكيله منذ قرون نتيجة لحركة المادة والعمليات الموجية في قلب موصل السائل في الكوكب وهي المصدر الرئيسي للمعلومات حول الموصلية الكهربائية للغطاء السفلي واللب ، حول العمليات الفيزيائية التي تؤدي إلى الحمل الحراري للمادة ، وكذلك حول الآلية توليد المجال المغنطيسي الأرضي. هذه هي أبطأ الاختلافات - مع فترات من عدة سنوات إلى سنة.
تأثير المجال المغناطيسي على العالم الحي
على الرغم من حقيقة أنه لا يمكن رؤية الشاشة المغناطيسية ، إلا أن سكان الكوكب يشعرون بها بشكل مثالي. على سبيل المثال ، تبني الطيور المهاجرة طريقها ، مع التركيز على ذلك. طرح العلماء العديد من الفرضيات فيما يتعلق بهذه الظاهرة. يقترح أحدهم أن الطيور تدركه بصريًا. في عيون الطيور المهاجرة ، توجد بروتينات خاصة (cryptochroms) قادرة على تغيير موقعها تحت تأثير المجال المغنطيسي الأرضي. مؤلفو هذه الفرضية على يقين من أن التشفير يمكن أن يلعب دور البوصلة. ومع ذلك ، لا تستخدم الطيور فقط ، ولكن أيضًا السلاحف البحرية شاشة مغناطيسية كملاح GPS.
تعرض الإنسان للشاشة المغناطيسية
يختلف تأثير المجال المغنطيسي الأرضي على الشخص اختلافًا جوهريًا عن أي مجال آخر ، سواء كان إشعاعًا أو تيارًا خطيرًا ، لأنه يؤثر على جسم الإنسان تمامًا.
يعتقد العلماء أن المجال المغنطيسي الأرضي يعمل في نطاق التردد المنخفض للغاية ، ونتيجة لذلك فإنه يلبي الإيقاعات الفسيولوجية الأساسية: الجهاز التنفسي والقلب والدماغ. قد لا يشعر الشخص بأي شيء ، لكن الجسم لا يزال يتفاعل معه مع التغيرات الوظيفية في الجهاز العصبي والقلب والأوعية الدموية ونشاط الدماغ. لسنوات عديدة ، كان الأطباء النفسيون يتتبعون العلاقة بين رشقات من شدة المجال المغنطيسي الأرضي وتفاقم الأمراض العقلية ، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى الانتحار.
"فهرسة" النشاط المغنطيسي الأرضي
تسمى اضطرابات المجال المغناطيسي المرتبطة بالتغيرات في نظام التيار المغنطيسي-الغلاف الجوي المتأين النشاط المغنطيسي الأرضي (GA). لتحديد مستواه ، يتم استخدام مؤشرين - A و K. يوضح الأخير قيمة GA. يتم حسابه على أساس قياسات الشاشة المغناطيسية التي يتم إجراؤها يوميًا على فترات زمنية مدتها ثلاث ساعات ، بدءًا من الساعة 00:00 UTC (التوقيت العالمي المنسق). تتم مقارنة أعلى مؤشرات الاضطراب المغناطيسي مع قيم المجال المغنطيسي الأرضي ليوم هادئ لمؤسسة علمية معينة ، في حين تؤخذ القيم القصوى من الانحرافات المرصودة في الاعتبار.
استنادًا إلى البيانات التي تم الحصول عليها ، يتم حساب المؤشر K. نظرًا لحقيقة أنه كمية شبه لوغاريتمية (أي أنه يزيد بالوحدة مع زيادة الاضطراب بحوالي مرتين) ، لا يمكن حساب متوسطه للحصول على صورة تاريخية طويلة المدى لحالة المجال المغنطيسي الأرضي للكوكب. لهذا ، هناك مؤشر A ، وهو متوسط قيمة يومية. يتم تحديده بكل بساطة - يتم تحويل كل بُعد من أبعاد المؤشر K إلى مؤشر مكافئ. يتم حساب متوسط قيم K التي تم الحصول عليها على مدار اليوم ، والتي بفضلها يمكن الحصول على المؤشر A ، والذي لا تتجاوز قيمته في الأيام العادية عتبة 100 ، وخلال فترة العواصف المغناطيسية الشديدة يمكن أن تتجاوز 200.
بما أن اضطرابات المجال المغنطيسي الأرضي في نقاط مختلفة على الكوكب ليست هي نفسها ، يمكن أن تختلف قيم المؤشر A من مصادر علمية مختلفة بشكل ملحوظ. من أجل تجنب مثل هذا الارتفاع ، يتم تخفيض المؤشرات A التي حصلت عليها المراصد إلى المتوسط ويظهر المؤشر العالمي A r. نفس الشيء مع المؤشر K p ، وهو قيمة كسرية في النطاق 0-9. تشير قيمته من 0 إلى 1 إلى أن المجال المغنطيسي الأرضي طبيعي ، مما يعني الحفاظ على الظروف المثلى للمرور في نطاقات الموجات القصيرة. بالطبع ، تخضع لتدفق مكثف إلى حد ما للإشعاع الشمسي. يتميز المجال المغنطيسي الأرضي ذو النقطتين بأنه اضطراب مغناطيسي معتدل ، مما يعقد قليلاً مرور الموجات العشرية. تشير القيم من 5 إلى 7 إلى وجود عواصف مغناطيسية جغرافية ، والتي تتداخل بشكل خطير مع النطاق المذكور ، وفي حالة حدوث عاصفة قوية (8-9 نقاط) ، من المستحيل مرور موجات قصيرة.
| ع | إلى ص | الوصف |
| 0 | 0 | اهدئي |
| 2 | 1 | |
| 3 | ||
| 4 | ||
| 7 | 2 | ساخط ضعيفة |
| 15 | 3 | |
| 27 | 4 | غاضب |
| 48 | 5 | العاصفة المغناطيسية |
| 80 | 6 | |
| 132 | 7 | عاصفة مغناطيسية كبيرة |
| 208 | 8 | |
| 400 | 9 |
تأثير العواصف المغناطيسية على صحة الإنسان
تؤثر الآثار السلبية للعواصف المغناطيسية على 50-70٪ من سكان العالم. في الوقت نفسه ، لوحظ ظهور تفاعل الإجهاد في بعض الأشخاص قبل يوم أو يومين من الاضطراب المغناطيسي ، عندما لوحظ تفشي في الشمس. بالنسبة للآخرين ، في ذروة أو بعض الوقت بعد النشاط المغنطيسي الأرضي المفرط.
يحتاج الأشخاص المعتمدون على الميتو ، وكذلك أولئك الذين يعانون من أمراض مزمنة ، إلى تتبع المعلومات حول المجال المغنطيسي الأرضي لمدة أسبوع ، بحيث مع إمكانية تقريب العواصف المغناطيسية ، يمكن استبعاد الإجهاد البدني والعاطفي ، بالإضافة إلى أي إجراءات وأحداث يمكن أن تؤدي إلى الإجهاد.
