Dünya'nın manyetik alanı, gezegendeki en derin teknolojik altyapıyı genişleten dinamik, karmaşık bir kalkandır, güneş rüzgarını görmezden gelir, erozyondan atmosferimizi korur ve sayısız tür ve insan navigatörler için doğal bir pusula olarak hizmet eder. Gezegenimizdeki en derin ve disiplinler arası çabalarımızı desteklerken, fiziksel bilimde en derin bir şekilde destekler.

Lodestone'dan Laboratuvara: The Early Quest for Understanding

Geomagnetism'in Eski ve Ortaçağ Kökleri

Elektromanyetizme ait fizikten önce, gözlemciler lodestone'un garip özellikleri tarafından motive edildi, doğal olarak mineral mıknatısının bir parçasıydı.Anadolunun manyetik pusuya ve onun solgun çalışma sırasında Çin'den gelen en erken referansları tarif etti (206–220 CE), lode lode taştı.

Kombinasyon bilgisi, 12. yüzyılda Avrupa'ya varmak, devrime dayanan navigasyona ilişkin temel soru:0)why) bir iğne işaretli kuzey efsane ve spekülasyonda belirgin bir şekilde kaldı. Bazıları bu pratik aracı titiz bir bilimsel soruşturmaya dönüştürmek için sistematik bir deney yaklaşımı alır.

William Gilbert ve Dünya'nın "Büyük Magnet"

İlk gerçek bilimsel atılım 1600'te, Magnet ve Manyetik Bodies'in yayınlanmasıyla geldi ve Büyük Magnete, Manyetikisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure[[Dönetici:2) Dünya'da [Düzücükler ve Manyetik Bodies [Düzüğün İçinde] İngilizce doktor ve fizikçi William Gilbert tarafından yapılan deneylerin bir dizi titizlik yaptı.

Küçük bir pupass iğnesi, Dünya'nın küresel bir mıknatısı olarak ortaya koyduktan sonra, Gilbert aynı manyetik kuvvetin hem de Dünya'nın tüm gelecekteki tüm jeomagnetizmine işaret ettiğini gözlemledi.

19. Yüzyılın Dağılışı: Elektrik, Magnetizm ve Yeni Fizik

Ø, Ampère ve Elektromagnetizmin Doğumu

Gilbert, manyaklık ve elektrik ayrı kuvvetler olarak incelendikten sonra 200 yıldan fazla bir süredir. Bu, 1820 yılında bir flaşta değişti, Hans Christian Ørsed bir yükün üzerindeki elektrik akımının geçtiğinde bir pusuya iğnenin defnedildiğini fark etti.

André-Marie Ampre hemen matematikle ilgili meydan okumayı aldı - "electrodynamic molekülleri" olarak adlandırdı.Bu, mevcut arsaya bağlı olarak, eğer Dünya'nın manyaklığı taşıyan iki paralel telin, mevcut akantı tarafından yaratıldığını gösterdi. Ampère'nin teorisi, sonunda elektrik suçlamalarına yol açtı - “elektrodinamik molekülleri” diye adlandırdı.

Faraday'ın Alanları ve Maxwell'in Synthesis

Michael Faraday, Kraliyet Kurumu'nun deneysel dehası, bir sonraki büyük sıçramayı aldı. Newton'un bir mesafede hareket eden kuvvetlerin Newton'un bakış açısını ödüllendirdi, Faraday, uzayın bir mıknatıs veya mevcut yük telinin etrafındaki uzayın, alanı fiziksel olarak şekillendirdiği "işman" ile dolu olduğunu önerdi.

James Clerk Maxwell, Faraday'ın sezgisel görselleştirmeleri üzerine inşa edilmiş, manyetik alanının tam olarak birleşik elektrik, magnetism ve ışık olduğunu tercüme etti. Maxwell'in denklemleri, ışık hızında seyahat eden elektromanyetik dalgaların varlığını tahmin etti.Bu, elektromanyetizm için tam bir matematiksel çerçeve sağladı, manyetik alanı yaratan tam bir mekanizma elusive olarak kaldı.

Gausss Invisible the Invisible

Teorikler kaynağın doğasıyla güreşirken, Carl Friedrich Gauss pratik bir yaklaşım aldı.1839'da, Gausss, bu yöntemi küresel gözlemlere taşıdı ve alanı belirli aralıklarla ölçtü.Bu verileri analiz etmek için, Gaussss'in güçlü bir matematiksel aracı icat etti: Dünya'nın jeomanyetik haritasını ortaya koydu.

Kaynaktan vazgeçin: Dünya'nın Core ve Dynamo Teorisi

Core'un keşfi

Manyetik alan Dünya'nın içinde ortaya çıkarsa, iç mekanın yapısını keşfetti mi? 1906 yılında, jeolog Richard Oldham özellikle demir ve nikelden oluşan depremlerin gözlemlerini kullandı ve sağlam bir iç özü ile bu modeli sağlam içsel çekirdeği keşfetti.

Jedynamokrat

1919'da Joseph Larmor, manyetik alanlarda manyetik alanları oluşturmak için bir mekanizma önerdi: kendi kendine ilham veren dynamo. temel ilke, bir diskin manyetik alanda doğru olması durumunda, bu ikincil alan, orijinal alandan bir telin bir araya gelmesidir.

Bunu Dünya'ya uygulayın, sıvı demir dış çekirdeği iletkendir. İki tür buoyancy kaynağı tarafından tahrik edilen sürekli, güçlü harekettir:

  • [FONT:0] ⁇ konveksiyon: [Dönetici: [Dönetici: 1] Heat, dışsal zeminden yavaşça donanmış, dışsal küller yaratarak dışsal küller yaratıyor.
  • [FONT:0]Compositional konveksiyon: [DÜDÜT:1] İç kristaller, oksijen, silikon ve sulfur gibi hafif elementler sıvı dışsallığa ihraç edilir, bu damak ve daha fazla karıştırmak için.

Bu ursiyon, elektriksel olarak iletken sıvı bir demirden uzun bir süre boyunca hareket eder (zorulmuş) manyetik alan bu hareket, yeni manyetik alanları yaratan, bu kaosla yaratılan küçük ölçekli manyetik alanları etkin bir şekilde düzenler. Coriolis etkisi, yüzeyde gözlemlediğimiz büyük ölçekli dipolasyon alanına dönüşür.

Walter Elsasser ve Edward Bullard, bu "hidrotik dynamo" için 1940'larda ve 1950'lerde, geodynamo'nun fiziksel olarak makul ve tutarlı bir şekilde elektromagnetizm ve akışkan dinamikleri ile birlikte geliştirdiğini gösterdi. 1990'larda Gary Glatzmaier ve Paul Roberts, ilk tam üç boyutlu olarak, geodynamo'nun süper bir bilgisayar üzerindeki simülasyonunu gerçekleştirdi.

Paleomagnetizm ve Terzitlerin Mirası

Eğer dynamo alanı yaratırsa, geçmişte ne yaptığını nasıl biliyoruz? Magnetite gibi kayalar.Tonymanya mineralleri, manyetik alanın yönünü ve yoğunluğunu zamanında kaydediyor (çokçaklı kayalar) veya paleomanizm.

1950 ve 1960'larda, bilim adamları okyanus zemininde manyetik şeritleri haritaladılar, çarpıcı bir model keşfettiler: Normal ve ters kutuplu kutuplar orta köprülerden yayılıyordu.Bu model deniz zemininin kesin kanıtıydı ve doğrudan manyetik alanın jeolojik tarihi yüz kattan tersine çevirdiğini doğruladılar.

Bir geri dönüş basit 180 derece geri dönüş değildir. Dünya'nın manyetik alanının doğal olarak dengesiz, kaotik bir sistem olduğunu gösteriyor. Alanın gücü her zamanki değerin% 10-20'sine düşebilir, Dünya'nın daha fazla maruz kaldığı bir kaotik süreçtir.

Modern Çağ: Uydular, İzleme ve Önlem

Uzaydan koruma: Swarm Misyonu ve Önlemcileri

Ground tabanlı gözlemleyiciler mükemmel, ancak uzaydan ilk küresel bir alan için bir sparse görüşü veriyor. Uzay çağı, Dünya'nın mıknatısı yüksek çözünürlükte haritalamak için ilk gerçek fırsatı getirdi.The Magsat misyonu (1979-1980) uzaydan ilk küresel vektör manyetik araştırma sağladı.

Mevcut devlet-of-the-art, Avrupa Uzay Ajansı'nın [Dönetici:0) [Dönetici][Dönetici, 2013 yılında başlatılan, Swarm, Dünya'nın manyetik alanının en doğru modellerini oluşturmak için kullanılır (yaklaşık 460 km ve 510 km).[Dönetici:2).AES Swarm[Dönetici, okyanuslar ve isphereono. Swarm verileri, Dünya'nın manyetik alanının en doğru modellerini oluşturmak için kullanılır).

Güney Atlantik Anomaly ve Garip

Modern uydu izleme tarafından ortaya çıkan en dramatik özelliklerden biri Güney Atlantik Anomaly (SAA) Bu, Güney Atlantik'ten Afrika'ya uzanan geniş bir bölgedir ve manyetik alanın beklenenden daha zayıf olduğu Afrika'ya kadar uzanır.

SAA'nın büyümesiyle adım atarak, geomanyetik alan son 200 yılda gücünün% 9'unu kaybetti. Ayrıca Kuzey Manyetik Pole, 1990'larda GPS dahil olmak üzere yavaş tarama sistemleri hızlandırdı.

Bu zayıflama ve hızlı bir şekilde bir geri dönüşün yakın olduğunu işaret ediyor mu? paleomanyetik rekora göre, alan bir geri dönüş için aşırı derecede fazladır (yaklaşık her 200.000 ila 300 yıl boyunca gerçekleşir ve bu 780.000 yıldır). Ancak, mevcut davranış normal bir dalgalanma olabilir, sonunda geri dönecek veya belki de SAA[Dönersiz)

Neden Önemlidir: Uzay Havadan Toplum Koruma

Manyetik alanı anlamak sadece bir akademik arayış değildir. Manyetik alan zayıf veya rahatsız olduğunda, geomanyetik fırtınalar atmosfere daha derin nüfuz edebilir.

Bu fırtınalar, uzun vadede güçlü elektrikli akımları, CME tarafından yaratılan ve 9 saat boyunca Kanada'da Geomanyetik olarak üretilen bir geomanyetik fırtınaya neden oluyorsa, 1859'da, elektrik olmadan milyonlarca insan yüksek gerilimli güç dönüştürücü, iç hararet ve aşırı ısıtmaya neden olabilir.

Modern uydular da uzay hava durumu için savunmasızdır. Yüksek enerjili parçacıklar radyasyon kemerlerinde sıkışıp kalmış güneş panelleri ve hassas elektronikler. Jeolojik fırtınaların doğru tahminleri, manyetik alanın yapısı ve etkileşimi ile tamamen güneş rüzgarı ile ilgilidir.

Dünya'nın Core'a giden bir yolculuk

Dünya’nın manyetik alanını anlamak için arayış, gezegenin termal evrimi ile ilgili mistik inançlardan oluşan binlerce yıl boyunca yayılmıştır.Biz şu anda yüzlerce kez kutuplaşmış bir bilimle bütünleştirmiş ve şu anda Güney Atlantik Anomaly'de kaotik bir dynamo tarafından oluşturulmaktadır. Bu bilgi, insanın hava kirliliğinden korunmak için temeldir.

Uydu teknolojisi geliştirilmeye devam ettikçe, özellikle Swarm misyonu ve gelecekteki kavramlarla, temel süreçlerin daha keskin bir görüş elde edeceğiz. Hedef, geomanyetik seküler varyasyonun tahmin edici modellerini geliştirmek ve nihayetinde, tam bir kutupluluğu tetikleyen koşulları anlamaktır.