Erdmagnetfeld: Merkmale, Struktur, Eigenschaften und Forschungsgeschichte

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-12 05:35

Das Erdmagnetfeld (GP) wird von Quellen erzeugt, die sich im Inneren der Erde sowie in der Magnetosphäre und Ionosphäre befinden. Es schützt den Planeten und das Leben darauf vor den schädlichen Auswirkungen der kosmischen Strahlung. Seine Anwesenheit wurde von allen beobachtet, die den Kompass hielten und sahen, wie ein Ende des Pfeils nach Süden und das andere nach Norden zeigte. Dank der Magnetosphäre wurden große Entdeckungen in der Physik gemacht, und bisher wird ihre Präsenz für die Meeres-, Unterwasser-, Luft- und Weltraumnavigation genutzt.

Allgemeine Merkmale

Unser Planet ist ein riesiger Magnet. Sein Nordpol befindet sich im "oberen" Teil der Erde, nicht weit vom geografischen Pol entfernt, und sein Südpol befindet sich in der Nähe des entsprechenden geografischen Pols. Von diesen Punkten aus erstrecken sich die magnetischen Kraftlinien, die die eigentliche Magnetosphäre bilden, über viele tausend Kilometer in den Weltraum.

Magnetische und geografische Pole liegen ziemlich weit auseinander. Wenn Sie eine klare Linie zwischen den Magnetpolen ziehen, können Sie am Ende eine Magnetachse mit einem Neigungswinkel von 11,3 ° zur Rotationsachse erh alten. Dieser Wert ist nicht konstant, und das alles, weil sich die Magnetpole relativ zur Oberfläche des Planeten bewegen und ihre Position jährlich ändern.

Natur des Erdmagnetfeldes

Die magnetische Abschirmung wird durch elektrische Ströme (bewegliche Ladungen) erzeugt, die im äußeren flüssigen Kern entstehen, der sich in einer sehr anständigen Tiefe im Inneren der Erde befindet. Es ist ein flüssiges Metall und es bewegt sich. Dieser Vorgang wird als Konvektion bezeichnet. Die bewegte Substanz des Kerns bildet Ströme und damit Magnetfelder.

Magnetschild schützt die Erde zuverlässig vor kosmischer Strahlung. Seine Hauptquelle ist der Sonnenwind - die Bewegung ionisierter Teilchen, die aus der Sonnenkorona strömen. Die Magnetosphäre lenkt diesen kontinuierlichen Fluss ab und lenkt ihn um die Erde herum, sodass harte Strahlung keine schädlichen Auswirkungen auf alles Leben auf dem blauen Planeten hat.

Wenn die Erde kein Erdmagnetfeld hätte, dann würde ihr der Sonnenwind die Atmosphäre entziehen. Einer Hypothese zufolge ist genau das auf dem Mars passiert. Der Sonnenwind ist bei weitem nicht die einzige Bedrohung, da die Sonne auch große Mengen an Materie und Energie in Form von koronalen Auswürfen freisetzt, begleitet von einem starken Strom radioaktiver Teilchen. Aber auch in diesen Fällen schützt das Magnetfeld der Erde sie, indem es diese Ströme ablenktPlaneten.

Die magnetische Abschirmung kehrt ihre Pole ungefähr alle 250.000 Jahre um. 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 geschah zu Beginn der Zivilisation. Schon in der Antike war der Menschheit magnetisches Eisenerz, Magnetit, bekannt. Wer und wann jedoch offenbarte, dass natürliche Magnete im Raum in Bezug auf die geografischen Pole des Planeten gleich ausgerichtet sind, ist unbekannt. Nach einer Version kannten die Chinesen dieses Phänomen bereits im Jahr 1100, aber sie begannen es erst zwei Jahrhunderte später in der Praxis anzuwenden. In Westeuropa wurde der Magnetkompass 1187 zur Navigation eingesetzt.

Struktur und Eigenschaften

Das Magnetfeld der Erde kann unterteilt werden in:

• das Hauptmagnetfeld (95%), dessen Quellen sich im äußeren, leitfähigen Kern des Planeten befinden;
• anomales Magnetfeld (4%), das von Gesteinen in der oberen Erdschicht mit guter magnetischer Suszeptibilität erzeugt wird (eines der stärksten ist die magnetische Kursk-Anomalie);
• externes Magnetfeld (auch als Variable bezeichnet, 1 %), das mit Wechselwirkungen zwischen Sonne und Erde verbunden ist.

Regelmäßige geomagnetische Schwankungen

Änderungen des Erdmagnetfeldes im Laufe der Zeit unter dem Einfluss sowohl interner als auch externer (in Bezug auf die Oberfläche des Planeten) Quellen werden magnetische Variationen genannt. Sie sindsind gekennzeichnet durch die Abweichung der HP-Anteile vom Mittelwert am Beobachtungsort. Magnetische Schwankungen haben eine kontinuierliche Umstrukturierung in der Zeit, und oft sind solche Änderungen periodisch.

Regelmäßige Schwankungen, die sich täglich wiederholen, sind Änderungen im Magnetfeld, die mit solaren und mondtäglichen Änderungen der MS-Intensität verbunden sind. Die Schwankungen erreichen tagsüber und bei Mondopposition ihren Höhepunkt.

Unregelmäßige geomagnetische Schwankungen

Diese Veränderungen entstehen durch den Einfluss des Sonnenwindes auf die Magnetosphäre der Erde, Veränderungen innerhalb der Magnetosphäre selbst und ihre Wechselwirkung mit der ionisierten oberen Atmosphäre.

• Variationen von siebenundzwanzig Tagen existieren als Muster für das erneute Wachstum magnetischer Störungen alle 27 Tage, entsprechend der Rotationsperiode des Haupthimmelskörpers relativ zum irdischen Beobachter. Dieser Trend ist auf die Existenz langlebiger aktiver Regionen auf unserem Heimatstern zurückzuführen, die während mehrerer seiner Umläufe beobachtet wurden. Es manifestiert sich in Form einer 27-tägigen Wiederholung von geomagnetischen Störungen und magnetischen Stürmen.
• Elf-Jahres-Variationen sind mit der Periodizität der fleckenbildenden Aktivität der Sonne verbunden. Es wurde festgestellt, dass in den Jahren der größten Anhäufung dunkler Bereiche auf der Sonnenscheibe auch die magnetische Aktivität ihr Maximum erreicht, jedoch das Wachstum der geomagnetischen Aktivität dem Wachstum der Sonnenaktivität im Durchschnitt um ein Jahr hinterherhinkt.
• Saisonale Schwankungen haben zwei Hochs und zwei TiefsÄquinoktien und Sonnenwendezeiten.
• Säkulare, im Gegensatz zu den oben genannten, - äußeren Ursprungs, entstehen durch die Bewegung von Materie und Wellenprozesse im flüssigen elektrisch leitfähigen Kern des Planeten und sind die Hauptinformationsquelle über das Elektrische Leitfähigkeit des unteren Mantels und Kerns, über die physikalischen Prozesse, die zur Konvektion der Materie führen, sowie den Mechanismus der Erzeugung des Erdmagnetfeldes der Erde. Dies sind die langsamsten Variationen - mit Zeiträumen von mehreren Jahren bis zu einem Jahr.

Der Einfluss des Magnetfeldes auf die belebte Welt

Trotz der Tatsache, dass die magnetische Abschirmung nicht zu sehen ist, spüren die Bewohner des Planeten sie 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 befinden sich spezielle Proteine (Cryptochrome), die unter dem Einfluss des Erdmagnetfeldes ihre Position verändern können. Die Autoren dieser Hypothese sind sich sicher, dass Kryptochrome als Kompass fungieren können. Aber nicht nur Vögel, sondern auch Meeresschildkröten nutzen den Magnetbildschirm als GPS-Navigationssystem.

Die Wirkung eines Magnetschirms auf eine Person

Die Wirkung des Erdmagnetfeldes auf den Menschen unterscheidet sich grundlegend von jeder anderen, sei es Strahlung oder gefährlicher Strom, da es den menschlichen Körper vollständig beeinflusst.

Wissenschaftler glauben, dass das Erdmagnetfeld in einem ultraniedrigen Frequenzbereich arbeitet, wodurch es auf die Hauptfrequenz trifftphysiologische Rhythmen: Atmung, Herz und Gehirn. Eine Person spürt vielleicht nichts, aber der Körper reagiert darauf mit funktionellen Veränderungen im Nervensystem, im Herz-Kreislauf-System und in der Gehirnaktivität. Psychiater verfolgen seit vielen Jahren den Zusammenhang zwischen Ausbrüchen geomagnetischer Feldstärke und der Verschlimmerung von Geisteskrankheiten, die oft zu Selbstmord führen.

"Indexierung" geomagnetischer Aktivität

Magnetfeldstörungen, die mit Änderungen im magnetosphärisch-ionosphärischen Stromsystem verbunden sind, werden als geomagnetische Aktivität (GA) bezeichnet. Um sein Niveau zu bestimmen, werden zwei Indizes verwendet - A und K. Letzterer zeigt den Wert von GA. Er wird aus Messungen der magnetischen Abschirmung berechnet, die täglich in dreistündigen Intervallen ab 00:00 UTC (koordinierte Weltzeit) durchgeführt werden. Die höchsten Werte der magnetischen Störung werden mit den Werten des Erdmagnetfeldes eines ruhigen Tages für eine bestimmte wissenschaftliche Einrichtung verglichen, wobei die Maximalwerte der beobachteten Abweichungen berücksichtigt werden.

Auf der Grundlage der erh altenen Daten wird der K-Index berechnet, da es sich um einen quasi-logarithmischen Wert handelt (d. h. er erhöht sich um eins bei einer Erhöhung der Störung um etwa das Zweifache), kann er dies nicht gemittelt werden, um ein langfristiges historisches Bild über den Zustand der Erdmagnetfelder des Planeten zu erh alten. Dazu gibt es einen Index A, der ein Tagesdurchschnitt ist. Es wird ganz einfach ermittelt - in jede Dimension wird der Index K umgerechnetÄquivalenter Index. Die über den Tag erh altenen K-Werte werden gemittelt, wodurch es möglich ist, den A-Index zu erh alten, dessen Wert an normalen Tagen die Schwelle von 100 nicht überschreitet und während der schwersten Magnetstürme 200 überschreiten kann.

Da sich die Störungen des Erdmagnetfeldes in verschiedenen Teilen des Planeten unterschiedlich manifestieren, können die Werte des A-Index aus verschiedenen wissenschaftlichen Quellen deutlich voneinander abweichen. Um einen solchen Hochlauf zu vermeiden, werden die von den Observatorien ermittelten Indizes A auf den Durchschnitt reduziert und es erscheint der globale Index A_p. Dasselbe gilt für den Index K_p, der ein Bruchwert im Bereich 0-9 ist. Sein Wert von 0 bis 1 zeigt an, dass das Erdmagnetfeld normal ist, was bedeutet, dass optimale Bedingungen für den Durchgang in den Kurzwellenbändern erh alten bleiben. Natürlich unter einer ziemlich intensiven Sonneneinstrahlung. Ein Erdmagnetfeld von 2 Punkten wird als mäßige magnetische Störung charakterisiert, die den Durchgang von Dezimeterwellen etwas erschwert. Werte von 5 bis 7 weisen auf das Vorhandensein von geomagnetischen Stürmen hin, die den genannten Bereich ernsthaft stören und bei einem starken Sturm (8-9 Punkte) den Durchgang von Kurzwellen unmöglich machen.

Erdmagnetfeldaktivität in Punkten

Ar	Kr	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

50-70% der Weltbevölkerung sind von Magnetstürmen betroffen. Gleichzeitig wird das Einsetzen einer Stressreaktion bei manchen Menschen 1-2 Tage vor einer magnetischen Störung festgestellt, wenn Sonneneruptionen beobachtet werden. Für andere, ganz am Höhepunkt oder einige Zeit nach übermäßiger geomagnetischer Aktivität.

Methodisch Süchtige sowie Menschen, die an chronischen Krankheiten leiden, müssen eine Woche lang Informationen über das Erdmagnetfeld verfolgen, um körperliche und emotionale Belastungen sowie alle Handlungen und Ereignisse, die dazu führen können, auszuschließen zu betonen, wenn sich magnetische Stürme nähern.

Magnetfeldmangelsyndrom

Die Schwächung des geomagnetischen Feldes in den Räumlichkeiten (hypogeomagnetisches Feld) tritt aufgrund der Konstruktionsmerkmale verschiedener Gebäude, Wandmaterialien sowie magnetisierter Strukturen auf. Wenn Sie sich in einem Raum mit einem geschwächten Hausarzt aufh alten, ist die Durchblutung gestört, die Versorgung von Geweben und Organen mit Sauerstoff und Nährstoffen. Die Schwächung der magnetischen Abschirmung wirkt sich auch auf das Nerven-, Herz-Kreislauf-, Hormon-, Atmungs-, Skelett- und Muskelsystem aus.

Japanischer Arzt Nakagawa „angerufen“dieses Phänomen wird als „Menschliches Magnetfeld-Mangelsyndrom“bezeichnet. Dieses Konzept kann in seiner Aussagekraft durchaus mit dem Mangel an Vitaminen und Mineralstoffen konkurrieren.

Die Hauptsymptome, die auf das Vorliegen dieses Syndroms hinweisen, sind:

• Müdigkeit;
• Leistungsabfall;
• Schlaflosigkeit;
• Kopf- und Gelenkschmerzen;
• Hypo- und Hypertonie;
• Störungen im Verdauungssystem;
• Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems.