Den magnetiske interaktion mellem objekter er en af de grundlæggende processer, der styrer alt i universet. Dens synlige manifestationer er magnetiske fænomener. Blandt dem er nordlyset, magneternes tiltrækning, magnetiske storme osv. Hvordan opstår de? Hvad er de?
Magnetisme
Magnetiske fænomener og egenskaber omtales samlet som magnetisme. Deres eksistens har været kendt i meget lang tid. Det antages, at så tidligt som for fire tusinde år siden brugte kineserne denne viden til at skabe et kompas og navigere på havture. At udføre eksperimenter og for alvor studere det fysiske magnetiske fænomen begyndte først i det 19. århundrede. Hans Ørsted regnes for en af de første forskere på dette område.
Magnetiske fænomener kan forekomme både i rummet og på Jorden og optræder kun inden for magnetiske felter. Sådanne felter opstår fra elektriske ladninger. Når ladningerne er stationære, dannes der et elektrisk felt omkring dem. Når de bevæger sig - et magnetfelt.
Det vil sige, at fænomenet magnetfelt opstår med fremkomsten afelektrisk strøm eller elektrisk vekselfelt. Dette er et område af rummet, inden for hvilket der virker en kraft, der påvirker magneter og magnetiske ledere. Den har sin egen retning og aftager, når den bevæger sig væk fra sin kilde - lederen.
magneter
Et legeme, omkring hvilket der dannes et magnetfelt, kaldes en magnet. Den mindste af dem er elektronen. Tiltrækningen af magneter er det mest berømte fysiske magnetiske fænomen: Hvis du sætter to magneter til hinanden, vil de enten tiltrække eller frastøde. Det handler om deres position i forhold til hinanden. Hver magnet har to poler: nord og syd.
Poler af samme navn frastøder hinanden, mens modsatte poler tværtimod tiltrækker. Hvis du skærer den i to, skilles nord- og sydpolen ikke. Som et resultat vil vi få to magneter, som hver også vil have to poler.
Der er en række materialer, der er magnetiske. Disse omfatter jern, kobolt, nikkel, stål osv. Blandt dem er der væsker, legeringer, kemiske forbindelser. Hvis magneter holdes i nærheden af en magnet, bliver de selv til en.
Stoffer såsom rent jern erhverver nemt denne ejendom, men siger også hurtigt farvel til den. Andre (såsom stål) tager længere tid at magnetisere, men bevarer effekten i lang tid.
magnetisering
Vi har fastslået ovenfor, at et magnetfelt opstår, når ladede partikler bevæger sig. Men hvilken slags bevægelse kan vi tale om for eksempel i et stykke jern, der hænger på et køleskab? Allestoffer er opbygget af atomer, som indeholder bevægelige partikler.
Hvert atom har sit eget magnetfelt. Men i nogle materialer er disse felter rettet tilfældigt i forskellige retninger. På grund af dette bliver der ikke skabt ét stort felt omkring dem. Sådanne stoffer er ikke i stand til magnetisering.
I andre materialer (jern, kobolt, nikkel, stål) er atomerne i stand til at stille sig på linje, så de alle peger på samme måde. Som følge heraf dannes et fælles magnetfelt omkring dem, og kroppen bliver magnetiseret.
Det viser sig, at magnetiseringen af et legeme er rækkefølgen af dets atomers felter. For at bryde denne rækkefølge er det nok at slå den hårdt, for eksempel med en hammer. Atomfelterne vil begynde at bevæge sig kaotisk og miste deres magnetiske egenskaber. Det samme vil ske, hvis materialet opvarmes.
Magnetisk induktion
Magnetiske fænomener er forbundet med bevægelige ladninger. Så omkring en leder med en elektrisk strøm vil der helt sikkert opstå et magnetfelt. Men kan det være omvendt? Den engelske fysiker Michael Faraday stillede engang dette spørgsmål og opdagede fænomenet magnetisk induktion.
Han konkluderede, at et konstant felt ikke kan forårsage en elektrisk strøm, men en variabel kan. Strømmen opstår i et lukket kredsløb af magnetfeltet og kaldes induktion. I dette tilfælde vil den elektromotoriske kraft ændre sig i forhold til ændringen i hastigheden af det felt, der gennemtrænger kredsløbet.
Faradays opdagelse var et sandt gennembrud og medførte betydelige fordele for elektriske producenter. Takket være ham blev det muligt at modtage strøm fra mekanisk energi. Loven udledt af videnskabsmanden blev anvendt ogbruges i enheden af elektriske motorer, forskellige generatorer, transformere osv.
Jordens magnetfelt
Jupiter, Neptun, Saturn og Uranus har et magnetfelt. Vores planet er ingen undtagelse. I det almindelige liv bemærker vi det næsten ikke. Det er ikke håndgribeligt, har ingen smag eller lugt. Men det er med ham, at magnetiske fænomener i naturen er forbundet. Såsom nordlys, magnetiske storme eller magnetoreception hos dyr.
I det væsentlige er Jorden en enorm, men ikke særlig stærk magnet, som har to poler, der ikke falder sammen med de geografiske. Magnetiske linjer forlader planetens sydpol og kommer ind i nord. Det betyder, at Jordens sydpol faktisk er magnetens nordpol (derfor er sydpolen i vest angivet med blåt - S, og med rødt betegner nordpolen - N).
Det magnetiske felt strækker sig hundredvis af kilometer fra planetens overflade. Den fungerer som en usynlig kuppel, der reflekterer kraftig galaktisk og solstråling. Under kollisionen af strålingspartikler med jordens skal dannes mange magnetiske fænomener. Lad os se på de mest berømte af dem.
Magnetiske storme
Solen har en stærk indflydelse på vores planet. Det giver os ikke kun varme og lys, men fremkalder også sådanne ubehagelige magnetiske fænomener som storme. Deres udseende er forbundet med en stigning i solaktivitet og de processer, der finder sted inde i denne stjerne.
Jorden påvirkes konstant af strømmen af ioniserede partikler fra Solen. De flytter medhastighed på 300-1200 km/s og karakteriseres som solvind. Men fra tid til anden forekommer pludselige udstødninger af et stort antal af disse partikler på en stjerne. De virker som stød på jordens skal og får magnetfeltet til at svinge.
Sådanne storme varer norm alt op til tre dage. På dette tidspunkt føler nogle indbyggere på vores planet sig utilpas. Skallens vibrationer afspejles i os med hovedpine, øget tryk og svaghed. I løbet af et helt liv oplever en person i gennemsnit 2.000 storme.
Northern Lights
Der er også mere behagelige magnetiske fænomener i naturen - nordlyset eller nordlys. Det manifesterer sig i form af en himmelglød med hurtigt skiftende farver og forekommer hovedsageligt på høje breddegrader (67-70 °). Med stærk aktivitet af Solen observeres udstrålingen endnu lavere.
Omkring 64 kilometer over polerne møder ladede solpartikler magnetfeltets fjerne områder. Her tager nogle af dem til Jordens magnetiske poler, hvor de interagerer med atmosfærens gasser, hvorfor nordlys dukker op.
Glødens spektrum afhænger af luftens sammensætning og dens sjældenhed. Det røde skær opstår i en højde af 150 til 400 kilometer. Blå og grønne nuancer er forbundet med et højt indhold af ilt og nitrogen. De forekommer i en højde af 100 kilometer.
Magnitoreception
Den vigtigste videnskab, der studerer magnetiske fænomener, er fysik. Nogle af dem kan dog også være relateret til biologi. For eksempel den magnetiske følsomhed ved at leveorganismer - evnen til at genkende Jordens magnetfelt.
Mange dyr, især vandrende arter, har denne unikke gave. Evnen til magnetoreception blev fundet hos flagermus, duer, skildpadder, katte, hjorte, nogle bakterier osv. Det hjælper dyr med at navigere i rummet og finde deres hjem, idet de bevæger sig væk fra det i snesevis af kilometer.
Hvis en person bruger et kompas til orientering, så bruger dyr helt naturlige redskaber. Forskere er endnu ikke i stand til at bestemme præcist, hvordan og hvorfor magnetoreception virker. Men det er kendt, at duer er i stand til at finde deres hjem, selvom de bliver taget flere hundrede kilometer væk fra det, mens de lukker fuglen i en helt mørk kasse. Skildpadder finder deres fødested selv år senere.
Takket være deres "superkræfter" forventer dyr vulkanudbrud, jordskælv, storme og andre katastrofer. De er følsomme over for udsving i magnetfeltet, hvilket øger evnen til selvopretholdelse.
