Проект Кайгородовой И.Б. Изменяется ли магнитное поле Земли — различия между версиями

Версия 14:21, 10 июня 2010

Шаблон создан для участников Курсов: Intel Обучение для будущего, версия 10

Автор проекта

Кайгородова И.Б. учитель физики МБОУ СОШ №40 г. Новосибирска

Предмет, класс

физика, 11 класс

Краткая аннотация проекта

Вопросы, направляющие проект

Основополагающий вопрос

Проблемные вопросы

Учебные вопросы

План проведения проекта

Подготовительный этап. Планирование проекта

Основной этап. Самостоятельная работа групп по выполнению заданий

Заключительный этап. Итоги

Оценивание работы участников

Вводная презентация (публикация) учителя

Изменяется ли магнитное поле Земли

Визитная карточка проекта

Примеры продуктов проектной деятельности учащихся

Материалы по формирующему и итоговому оцениванию

В начале проекта

В ходе проекта

По окончании проекта

Материалы по сопровождению и поддержке проектной деятельности

Строение и характеристики магнитного поля Земли На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.

По мере удаления от поверхности Земли усиливается воздействие солнечного ветра: со стороны Солнца геомагнитное поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно вытягивается в длинный хвост.

[править] Плазмосфера Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Эта область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.

] Параметры поля Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами. Таких точек на Земле две: северный магнитный полюс и южный магнитный полюс.

Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси, называется магнитным экватором. Напряжённость магнитного поля в точках магнитного экватора имеет приблизительно горизонтальное направление.

Средняя напряжённость поля на поверхности Земли составляет около 0,5 э (50 мкТл) и сильно зависит от географического положения.[1] Напряжённость магнитного поля на магнитном экваторе около 0,34 э (Эрстед), у магнитных полюсов около 0,66 э. В некоторых районах (в так называемых районах магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает. В районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 э.

Дипольный магнитный момент Земли на 1995 год составлял 7,812·1025 Гс·см³ (или 7,812·1022 А·м²), уменьшаясь в среднем за последние десятилетия на 0,004·1025 Гс·см³ или на 1/4000 в год.

Распространена аппроксимация магнитного поля Земли в виде ряда по гармоникам — ряд Гаусса.

Для магнитного поля Земли характерны возмущения, называемые геомагнитными пульсациями вследствие возбуждения гидромагнитных волн в магнитосфере Земли; частотный диапазон пульсаций простирается от миллигерц до одного килогерца[2].

Гипотезы о природе магнитного поля Земли
Проверить информацию. 

Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения.

В последнее время получила развитие гипотеза, связывающая возникновение магнитного поля Земли с протеканием токов в жидком металлическом ядре. Подсчитано[источник не указан 388 дней], что зона, в которой действует механизм «магнитное динамо», находится на расстоянии 0,25-0,3 радиуса Земли.

[править] Изменения магнитного поля Земли

Этот раздел не завершён.

Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Образование полосовых магнитных аномалий при спрединге.Исследования остаточной намагниченности, приобретённой извержёнными горными породами при остывании их ниже точки Кюри, свидетельствуют о неоднократных инверсиях магнитного поля Земли, зафиксированных в полосовых магнитных аномалиях океанической коры, параллельные осям срединных океанических хребтов.

Смещение магнитных полюсов Земли

Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 г. За последние 100 лет магнитный полюс в южном полушарии переместился почти на 900 км и вышел в Индийский океан.[3] Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Ледовитый океан) показали, что с 1973 по 1984 г. его пробег составил 120 км, с 1984 по 1994 г. — более 150 км. Хотя эти данные расчётные, они подтверждены замерами северного магнитного полюса. По данным на начало 2007-го года, скорость дрейфа северного магнитного полюса увеличилась с 10 км/год в 70-х годах, до 60 км/год в 2004-м году.

 Напряжённость земного магнитного поля падает, причём неравномерно. За последние 22 года она уменьшилась в среднем на 1,7 %, а в некоторых регионах — например, в южной части Атлантического океана, — на 10 процентов. В некоторых местах напряжённость магнитного поля, вопреки общей тенденции, даже возросла.
 Ускорение движения полюсов (в среднем на 3 км/год) и движение их по коридорам инверсии магнитных полюсов (более 400 палеоинверсий позволили выявить эти коридоры), позволяет предположить, что в данном перемещении полюсов следует усматривать не экскурс, а очередную инверсию магнитного поля Земли.[4]
Это подтверждается и текущим возрастанием угла раствора каспов (полярных щелей в магнитосфере на севере и юге), который к середине 90-ых годов достиг 45°.[5] В расширившиеся щели устремился радиационный материал солнечного ветра, межпланетного пространства и космических лучей, вследствие чего в полярные области поступает большее количество вещества и энергии, что может привести к дополнительному разогреву полярных шапок.
В прошлом инверсии магнитных полюсов происходили многократно и жизнь сохранилась. Вопрос в том, какой ценой. Если, как утверждается в некоторых гипотезах, во время перестановки полюсов магнитосфера Земли на некоторое время исчезнет, то на Землю обрушится поток космических лучей, что представляет опасность для обитателей суши[6] и тем большую, если исчезновение магнитосферы будет сопряжено с истощением озонового слоя. Обнадёживает тот факт, что во время инверсии магнитного поля Солнца, произошедшего в марте 2001 года, полного исчезновения солнечной магнитосферы зафиксировано не было.[7] Полный цикл обращения магнитного поля Солнца составляет 22 года.
  Если говорить о ряде предположений, на которых основаны выводы о многократном смещении магнитного поля земли - то они весьма не надежны. В частности, когда говорят о палеомагнетизме, - имеют ввиду остаточную намагниченность горных пород, точнее содержащихся в ней магнетиков на момент остывания породы ниже точки Кюри с запоминаем направления магнитного поля земли в этот момент. Однако при этом не учитывается ряд существенных факторов, из которых важнейшим является дрейф континентов, в результате которого чисто механически изменяется и географическое положение горных пород, и их ориентация на стороны света. В какой момент дрейфа континента была сформирована (остыла и запомнила вектор магнитного поля земли) исследуемая порода - установить практически невозможно. Более того, недавнее катастрофическое землетрясение 2004 года в индийском океане показало, что континентальные плиты могут двигаться скачкообразно - на десятки метров за несколько секунд - в момент сброса напряженности, порождая мощнейшие землетрясения. Последнее говорит о том, что дрейф континентов - не прогнозируемый во времени процесс. Поэтому даже зная приблизительный возраст породы невозможно установить ее точную ориентацию на стороны света в момент ее остывания. Палеомагнетизм сравним с методом "пальцем в небо". Тем не менее дрейф магнитного поля - фактически наблюдается, а значит нет причин считать, что такого не происходило в прошлом. Другое дело - как, когда и сколько раз это происходило.

Магнитное поле Магнитное поле имеет направленный характер и должно характеризоваться векторной величиной. Основную силовую характеристику магнитного поля назвали магнитной индукцией.. Эту величину принято обозначать буквой В.

Пронаблюдаем магнитное действие тока. В штативе закрепим провод, концы которого можно подключать к источнику тока. Рядом с проводом разместим магнитную стрелку от компаса, надетую на иглу. Пока ток не включен, разместим приборы так, чтобы стрелка указывала на провод. При подключении концов провода к источнику постоянного тока стрелка "отвернется" от провода. Возьмем несколько магнитных стрелок и расставим их вокруг провода. Мы обнаружим, что при включении тока стрелки развернутся определенным образом. 

Если магнитные стрелки отклоняются от первоначального направления, значит, в этих точках пространства действуют какие-то силы. Другими словами, в пространстве вокруг провода с током существует силовое поле. Поскольку мы рассматривали именно магнитное действие тока, то скажем, что в пространстве вокруг проводника с током существует магнитное поле.

Метод силовых линий, можно применить как для описания электрических полей, так и для описания полей магнитных. Договоримся называть силовыми линиями магнитного поля такие воображаемые линии, вдоль которых располагаются магнитные стрелки, помещенные в это поле. Например, на рисунке вы видите, что магнитные стрелки, помещенные на одинаковом расстоянии от прямого проводника с током, расположились в виде окружности. Можно предположить, что и на другом расстоянии от проводника силовые линии магнитного поля тоже будут являться окружностями.

Проверим это на опыте.

Продолжим опыты с магнитным полем прямого проводника. Пропустим его через отверстие в листе картона и закрепим в штативе. Пустим по проводу ток силой 5-10 А. Сверху на картон будем аккуратно сыпать мелкие железные опилки. Мы увидим, что они расположатся в виде окружностей, "опоясывающих" проводник. Следовательно, наше предположение подтвердилось: силовые линии магнитного поля прямого проводника с током являются концентрическими окружностями, опоясывающими проводник. 

Такие линии образуются потому, что опилки намагничиваются и ведут себя подобно маленьким магнитным стрелочкам. Притягиваясь разноименными концами, они разворачиваются, образуя "цепочки" в виде кольцеобразных линий.

Силовым линиям магнитного поля принято приписывать определенное направление – в сторону, куда указывает северный конец магнитной стрелки. Например, на рисунке расположение северных концов указывает нам, что силовые линии направлены против хода часовой стрелки. Если же изменить полярность подключения источника тока, то стрелки развернутся на 180°, и силовые линии поля будут направлены по ходу часовой стрелки (рисунок внизу). Другими словами, направление силовых линий магнитного поля проводника зависит от направления тока в этом проводнике. 

Так сложилось исторически, что току в проводнике приписывают направление: от "+" клеммы источника тока к его "–" клемме. Например, на рисунке ток идет сквозь плоскость листа книги к нам, что условно обозначено точкой внутри окружности, символизирующей разрез проводника. На этом же рисунке ток идет в обратном направлении: сквозь лист вниз (это обозначено крестиком). Поэтому направление стрелок изменилось. 

ru.wikipedia.org›Магнитное поле

Другие материалы

egephizika.26204s024.edusite.ru/DswMedia…

www.mivlgu.ru›Сайт кафедры физики МИВлГУ

Отзывы