Магнітныя з'явы. Магнітныя з'явы ў прыродзе

Магнітнае ўзаемадзеянне аб'ектаў - адно з фундаментальных працэсаў, якія кіруюць усім ва Сусвету. Бачныя яго праявы - гэта магнітныя з'явы. Сярод іх можна назваць паўночнае ззянне, прыцягненне магнітаў, магнітныя буры і т. Д. Як яны ўзнікаюць? Чым характарызуюцца?

магнетызм

Магнітныя з'явы і ўласцівасці ў сукупнасці называюць магнетызмам. Пра іх існаванне было вядома вельмі даўно. Мяркуецца, што ўжо чатыры тысячы гадоў назад кітайцы выкарысталі гэтыя веды для стварэння компаса і навігацыі ў марскіх паходах. Праводзіць досведы і сур'ёзна вывучаць фізічнае магнітнае з'ява пачалі толькі ў XIX стагоддзі. Адным з першых даследчыкаў у гэтай галіне лічыцца Ханс Эрстэд.

Магнітныя з'явы могуць адбывацца як у Космасе, так і на Зямлі, і праяўляюцца толькі ў межах магнітных палёў. Такія поля ўзнікаюць ад электрычных зарадаў. Калі зарады сцягі, вакол іх утвараецца электрычнае поле. Калі яны рухаюцца - магнітнае поле.

Гэта значыць з'ява магнітнага поля ўзнікае са з'яўленнем электрычнага току або пераменнага электрычнага поля. Гэта вобласць прасторы, унутры якой дзейнічае сіла, якая ўплывае на магніты і магнітныя праваднікі. Яна мае свой кірунак і памяншаецца па меры аддалення ад сваёй крыніцы - правадыра.

магніты

Цела, вакол якога ўтвараецца магнітнае поле, называецца магнітам. Самым маленькім з іх з'яўляецца электрон. Прыцягненне магнітаў - самае вядомае фізічнае магнітнае з'ява: калі прыкласці два магніта адзін да аднаго, то яны альбо прыцягнуцца, альбо адштурхнуцца. Уся справа ў іх становішчы адносна адзін аднаго. Кожны магніт мае два полюса: паўночны і паўднёвы.

Аднайменныя полюса адштурхваюцца, а рознаіменныя, наадварот, прыцягваюцца. Калі разрэзаць яго напалам, то паўночны і паўднёвы полюса ці не падзеляцца. У выніку, мы атрымаем два магніта, на кожным з якіх таксама будзе па два полюса.

Існуе шэраг матэрыялаў, якія валодаюць магнітнымі ўласцівасцямі. Да іх ставяцца жалеза, кобальт, нікель, сталь і г.д. Сярод іх ёсць і вадкасці, сплавы, хімічныя злучэнні. Калі магнетики патрымаць каля магніта, то яны і самі ім стануць.

Такія рэчывы, як чыстае жалеза, лёгка набываюць падобнае ўласцівасць, але і хутка з ім развітваюцца. Іншыя (напрыклад, сталь) намагнічваюцца даўжэй, але ўтрымліваюць эфект працяглы час.

намагнічваемасць

Вышэй мы ўсталявалі, што магнітнае поле ўзнікае пры руху зараджаных часціц. Але пра які руху можа ісці гаворка, напрыклад, у кавалку жалеза, што вісіць на халадзільніку? Усе рэчывы складаюцца з атамаў, у якіх і знаходзяцца рухаюцца часціцы.

Кожны атам валодае сваім магнітным полем. Але, у адных матэрыялах гэтыя палі накіраваны хаатычна ў розныя бакі. З-за гэтага, вакол іх не ствараецца аднаго вялікага поля. Такія рэчывы не здольныя намагнічваецца.

У іншых матэрыялах (залозе, кобальт, нікелі, сталі) атамы здольныя выбудоўвацца так, што ўсе яны будуць накіраваныя аднолькава. У выніку, вакол іх фармуецца агульнае магнітнае поле і цела намагнитится.

Атрымліваецца, намагнічваемасць цела - гэта парадкаванне палеткаў яго атамаў. Каб парушыць гэты парадак досыць моцна ўдарыць па ім, напрыклад, малатком. Поля атамаў пачнуць хаатычнае рух і згубяць магнітныя ўласцівасці. Таксама адбудзецца, калі матэрыял нагрэць.

магнітная індукцыя

Магнітныя з'явы звязаны з якія рухаюцца зарадамі. Так, вакол правадыра з электрычным токам абавязкова ўзнікае магнітнае поле. Але ці можа быць наадварот? Гэтым пытаннем аднойчы задаўся англійская фізік Майкл Фарадей і адкрыў з'ява магнітнай індукцыі.

Ён заключыў, што пастаяннае поле не можа выклікаць электрычны ток, а пераменнае - можа. Ток ўзнікае ў замкнёным контуры магнітнага поля і завецца індукцыйным. Электрарухаючая сіла пры гэтым будзе змяняцца прапарцыйна змене хуткасці поля, якое пранізвае контур.

Адкрыццё Фарадея было сапраўдным прарывам і прынесла немалую карысць вытворцам электратэхнікі. Дзякуючы яму, стала магчымым атрымліваць ток з механічнай энергіі. Закон, выведзены навукоўцам, прымяняўся і прымяняецца ў прыладзе электрарухавікоў, розных генератараў, трансфарматараў і г.д.

Магнітнае поле Зямлі

У Юпітэра, Нептуна, Сатурна і Ўрана ёсць магнітнае поле. Наша планета - не выключэнне. У звычайным жыцці мы практычна не заўважаем яго. Яно не адчувальна, не мае густу ці паху. Затое менавіта з ім звязаны магнітныя з'явы ў прыродзе. Такія, як палярнае ззянне, магнітныя буры або магниторецепция ў жывёл.

Па сутнасці, Зямля з'яўляецца велізарным, але не вельмі моцным магнітам, які мае два полюса, якія не супадаюць з геаграфічнымі. Магнітныя лініі выходзяць з Паўднёвага полюса планеты і ўваходзяць у Паўночны. Гэта азначае, што на самой справе Паўднёвы полюс Зямлі з'яўляецца паўночным полюсам магніта (таму на Захадзе сінім колерам пазначаецца паўднёвы полюс - S, а чырвоным пазначаюць паўночны полюс - N).

Магнітнае поле распаўсюджваецца на сотні кіламетраў ад паверхні планеты. Яно служыць нябачным купалам, які адлюстроўвае магутнае галактычнай і сонечнае выпраменьванне. Падчас сутыкнення часціц радыяцыі з абалонкай Зямлі і ўтвараюцца шматлікія магнітныя з'явы. Давайце разгледзім самыя вядомыя з іх.

магнітныя буры

На нашу планету моцны ўплыў аказвае Сонца. Яно не толькі дае нам цяпло і святло, але і правакуе такія непрыемныя магнітныя з'явы, як буры. Іх з'яўленне звязана з павышэннем сонечнай актыўнасцю і працэсамі, якія адбываюцца ўнутры гэтай зоркі.

Зямля пастаянна адчувае ўплыў патоку іянізаваных часціц з Сонца. Яны рухаюцца з хуткасцю 300-1200 км / с і характарызуюцца як сонечны вецер. Але час ад часу на зорцы адбываюцца раптоўныя выкіды велізарнай колькасці гэтых часціц. Яны дзейнічаюць на зямную абалонку як штуршкі і прымушаюць магнітнае поле вагацца.

Доўжацца такія буры звычайна да трох сутак. У гэты час некаторыя жыхары нашай планеты адчуваюць недамаганне. Ваганні абалонкі адбіваюцца на нас галаўнымі болямі, павышэннем ціску і слабасцю. За ўсё жыццё чалавек перажывае ў сярэднім 2000 бур.

Паўночнае ззянне

Ёсць і больш прыемныя магнітныя з'явы ў прыродзе - паўночнае ззянне ці ж Аўрора. Яно выяўляецца ў выглядзе святлення неба з хутка змяняюцца кветкамі, і адбываецца пераважна ў высокіх шыротах (67-70 °). Пры моцнай актыўнасці Сонца ззянне назіраецца і ніжэй.

Прыкладна ў 64 кіламетрах над полюсамі зараджаныя сонечныя часціцы сустракаюцца з далёкімі межамі магнітнага поля. Тут некаторыя з іх накіроўваюцца да магнітным полюсах Зямлі, дзе ўзаемадзейнічаюць з газамі атмасферы, з-за чаго і з'яўляецца ззянне.

Спектр свячэння залежыць ад складу паветра і яго разрэджанасці. Чырвонае свячэнне адбываецца на вышыні ад 150 да 400 кіламетраў. Сінія і зялёныя адценні звязаныя з вялікім утрыманнем кіслароду і азоту. Яны адбываюцца на вышыні 100 кіламетраў.

Магниторецепция

Асноўная навука, якая вывучае магнітныя з'явы, - фізіка. Аднак некаторыя з іх можа закранаць і біялогія. Напрыклад, магниточувствительность жывых арганізмаў - здольнасць распазнаваць магнітнае поле Зямлі.

Гэтым унікальным дарам валодаюць многія жывёлы, у асаблівасці мігруючыя віды. Здольнасці да магниторецепции выяўлена ў кажаноў, галубоў, чарапах, котак, аленяў, у некаторых бактэрый і т. Д. Яна дапамагае жывёлам арыентавацца ў прасторы і знаходзіць сваё жыллё, аддаляючыся ад яго на дзясяткі кіламетраў.

Калі чалавек для арыентацыі выкарыстоўвае компас, то жывёлы карыстаюцца цалкам прыроднымі інструментамі. Дакладна вызначыць, як і чаму працуе магниторецепция, навукоўцы пакуль не могуць. Але вядома, што галубы здольныя знаходзіць свой дом нават, калі іх павезці ад яго на сотні кіламетраў, зачыніўшы пры гэтым птушку ў абсалютна цёмным скрыні. Чарапахі знаходзяць месца свайго нараджэння нават праз гады.

Дзякуючы сваім «суперспособностям» жывёлы прадчуваюць вывяржэнне вулканаў, землятрусы, буры і іншыя катаклізмы. Яны тонка адчуваюць ваганні ў магнітным полі, што павышае здольнасць да самазахавання.