De magnetische interactie van objecten is een van de fundamentele processen die alles in het universum beheersen. De zichtbare manifestaties zijn magnetische verschijnselen. Onder hen zijn het noorderlicht, de aantrekkingskracht van magneten, magnetische stormen, enz. Hoe ontstaan ze? Wat zijn dat?
Magnetisme
Magnetische verschijnselen en eigenschappen worden gezamenlijk magnetisme genoemd. Hun bestaan is al heel lang bekend. Er wordt aangenomen dat de Chinezen deze kennis al vierduizend jaar geleden gebruikten om een kompas te maken en zeereizen te navigeren. Het uitvoeren van experimenten en het serieus bestuderen van het fysieke magnetische fenomeen begon pas in de 19e eeuw. Hans Oersted wordt beschouwd als een van de eerste onderzoekers op dit gebied.
Magnetische verschijnselen kunnen zowel in de ruimte als op aarde voorkomen en treden alleen op in magnetische velden. Dergelijke velden ontstaan door elektrische ladingen. Wanneer de ladingen stationair zijn, vormt zich er een elektrisch veld omheen. Wanneer ze bewegen - een magnetisch veld.
Dat wil zeggen, het fenomeen van het magnetische veld treedt op met de komst vanelektrische stroom of elektrisch wisselveld. Dit is een gebied in de ruimte waarbinnen een kracht werkt die magneten en magnetische geleiders beïnvloedt. Het heeft zijn eigen richting en neemt af naarmate het zich verwijdert van zijn bron - de geleider.
Magneten
Een lichaam waaromheen een magnetisch veld wordt gevormd, wordt een magneet genoemd. De kleinste daarvan is het elektron. De aantrekkingskracht van magneten is het bekendste fysische magnetische fenomeen: als je twee magneten aan elkaar bevestigt, zullen ze ofwel aantrekken ofwel afstoten. Het gaat allemaal om hun positie ten opzichte van elkaar. Elke magneet heeft twee polen: noord en zuid.
Polen met dezelfde naam stoten elkaar af, terwijl tegengestelde polen juist aantrekken. Als je het in tweeën snijdt, zullen de noord- en zuidpool niet scheiden. Als resultaat krijgen we twee magneten, die elk ook twee polen hebben.
Er zijn een aantal materialen die magnetisch zijn. Deze omvatten ijzer, kob alt, nikkel, staal, enz. Onder hen zijn er vloeistoffen, legeringen, chemische verbindingen. Als magneten in de buurt van een magneet worden gehouden, worden ze er zelf een.
Stoffen zoals puur ijzer verwerven deze eigenschap gemakkelijk, maar nemen er ook snel afscheid van. Andere (zoals staal) hebben meer tijd nodig om te magnetiseren, maar behouden het effect lang.
Magnetiseren
We hebben hierboven vastgesteld dat er een magnetisch veld ontstaat wanneer geladen deeltjes bewegen. Maar over wat voor beweging kunnen we praten, bijvoorbeeld in een stuk ijzer dat aan een koelkast hangt? Allestoffen zijn opgebouwd uit atomen, die bewegende deeltjes bevatten.
Elk atoom heeft zijn eigen magnetisch veld. Maar in sommige materialen zijn deze velden willekeurig in verschillende richtingen gericht. Hierdoor ontstaat er niet één groot veld om hen heen. Dergelijke stoffen zijn niet in staat tot magnetisatie.
In andere materialen (ijzer, kob alt, nikkel, staal) kunnen de atomen op één lijn liggen, zodat ze allemaal op dezelfde manier wijzen. Als gevolg hiervan wordt er een gemeenschappelijk magnetisch veld om hen heen gevormd en wordt het lichaam gemagnetiseerd.
Het blijkt dat de magnetisatie van een lichaam de ordening van de velden van zijn atomen is. Om deze volgorde te doorbreken, volstaat het om er hard op te slaan, bijvoorbeeld met een hamer. De velden van atomen zullen chaotisch gaan bewegen en hun magnetische eigenschappen verliezen. Hetzelfde gebeurt als het materiaal wordt verwarmd.
Magnetische inductie
Magnetische verschijnselen worden geassocieerd met bewegende ladingen. Rond een geleider met een elektrische stroom zal dus zeker een magnetisch veld ontstaan. Maar kan het ook andersom? De Engelse natuurkundige Michael Faraday stelde deze vraag eens en ontdekte het fenomeen magnetische inductie.
Hij concludeerde dat een constant veld geen elektrische stroom kan veroorzaken, maar een variabel veld wel. De stroom treedt op in een gesloten circuit van het magnetische veld en wordt inductie genoemd. In dit geval zal de elektromotorische kracht veranderen in verhouding tot de verandering in de snelheid van het veld dat het circuit doordringt.
De ontdekking van Faraday was een echte doorbraak en leverde elektrische fabrikanten aanzienlijke voordelen op. Dankzij hem werd het mogelijk om stroom te ontvangen van mechanische energie. De wet afgeleid door de wetenschapper werd toegepast engebruikt in het apparaat van elektrische motoren, verschillende generatoren, transformatoren, enz.
Het magnetische veld van de aarde
Jupiter, Neptunus, Saturnus en Uranus hebben een magnetisch veld. Onze planeet is geen uitzondering. In het gewone leven merken we er weinig van. Het is niet tastbaar, heeft geen smaak of geur. Maar het is met hem dat magnetische verschijnselen in de natuur worden geassocieerd. Zoals de aurora, magnetische stormen of magnetoreceptie bij dieren.
In wezen is de aarde een enorme, maar niet erg sterke magneet, die twee polen heeft die niet samenvallen met de geografische. Magnetische lijnen verlaten de zuidpool van de planeet en komen het noorden binnen. Dit betekent dat in feite de zuidpool van de aarde de noordpool van de magneet is (vandaar dat in het westen de zuidpool in blauw wordt aangegeven - S, en in rood de noordpool - N).
Het magnetische veld strekt zich uit over honderden kilometers van het oppervlak van de planeet. Het dient als een onzichtbare koepel die krachtige galactische en zonnestraling reflecteert. Tijdens de botsing van stralingsdeeltjes met de aardschil ontstaan veel magnetische verschijnselen. Laten we eens kijken naar de meest bekende ervan.
Magnetische stormen
De zon heeft een sterke invloed op onze planeet. Het geeft ons niet alleen warmte en licht, maar veroorzaakt ook onaangename magnetische verschijnselen als stormen. Hun uiterlijk wordt geassocieerd met een toename van zonneactiviteit en de processen die plaatsvinden in deze ster.
De aarde wordt voortdurend beïnvloed door de stroom van geïoniseerde deeltjes van de zon. Ze bewegen meesnelheid van 300-1200 km/s en worden gekenmerkt als zonnewind. Maar van tijd tot tijd vinden plotselinge uitstoot van een groot aantal van deze deeltjes plaats op een ster. Ze werken als schokken op de aardschil en zorgen ervoor dat het magnetische veld oscilleert.
Dergelijke stormen duren meestal tot drie dagen. Op dit moment voelen sommige bewoners van onze planeet zich onwel. De trillingen van de schaal worden in ons weerspiegeld met hoofdpijn, verhoogde druk en zwakte. In een mensenleven ervaart een persoon gemiddeld 2000 stormen.
Northern Lights
Er zijn ook meer aangename magnetische verschijnselen in de natuur - het noorderlicht of de aurora. Het manifesteert zich in de vorm van een hemelgloed met snel veranderende kleuren en komt vooral voor op hoge breedtegraden (67-70 °). Bij sterke activiteit van de zon wordt de straling zelfs nog lager waargenomen.
Ongeveer 64 kilometer boven de polen ontmoeten geladen zonnedeeltjes de verre uithoeken van het magnetische veld. Hier gaan sommigen van hen naar de magnetische polen van de aarde, waar ze interageren met de gassen van de atmosfeer, en daarom verschijnt de aurora.
Het spectrum van de gloed hangt af van de samenstelling van de lucht en de verdunning ervan. De rode gloed ontstaat op een hoogte van 150 tot 400 kilometer. Blauwe en groene tinten worden geassocieerd met een hoog geh alte aan zuurstof en stikstof. Ze komen voor op een hoogte van 100 kilometer.
Magnireceptie
De belangrijkste wetenschap die magnetische verschijnselen bestudeert, is natuurkunde. Sommigen van hen kunnen echter ook verband houden met biologie. Bijvoorbeeld de magnetische gevoeligheid van het levenorganismen - het vermogen om het magnetisch veld van de aarde te herkennen.
Veel dieren, vooral trekkende soorten, hebben deze unieke gave. Het vermogen tot magnetoreceptie werd gevonden bij vleermuizen, duiven, schildpadden, katten, herten, sommige bacteriën, enz. Het helpt dieren om door de ruimte te navigeren en hun huis te vinden, waarbij ze zich tientallen kilometers verderop bevinden.
Als een persoon een kompas gebruikt voor oriëntatie, dan gebruiken dieren volledig natuurlijke hulpmiddelen. Wetenschappers kunnen nog niet precies bepalen hoe en waarom magnetoreceptie werkt. Maar het is bekend dat duiven hun thuis kunnen vinden, zelfs als ze er honderden kilometers vandaan worden gehaald, terwijl ze de vogel opsluiten in een volledig donkere doos. Schildpadden vinden hun geboorteplaats zelfs jaren later.
Dankzij hun "superkrachten" anticiperen dieren op vulkaanuitbarstingen, aardbevingen, stormen en andere rampen. Ze zijn gevoelig voor schommelingen in het magnetische veld, wat het vermogen tot zelfbehoud vergroot.
