Geomagnetvälja (GP) genereerivad allikad, mis asuvad Maa sees, aga ka magnetosfääris ja ionosfääris. See kaitseb planeeti ja sellel asuvat elu kosmilise kiirguse kahjulike mõjude eest. Tema kohalolekut jälgisid kõik, kes hoidsid kompassi ja nägid noole ühte otsa suunaga lõunasse ja teist põhja poole. Tänu magnetosfäärile tehti füüsikas suuri avastusi ja selle olemasolu kasutatakse endiselt mere-, veealuse, lennunduse ja kosmosenavigatsiooni jaoks.
Üldine omadus
Meie planeet on tohutu magnet. Selle põhjapoolus asub Maa "ülemises" osas, mitte kaugel geograafilisest poolusest, ja lõunapoolus asub vastava geograafilise pooluse kõrval. Nendest punktidest tuhandete kilomeetrite jooksul kosmosesse laiendage magnetilisi jõujooni, mis moodustavad magnetosfääri enda.
Magnet- ja geograafilised poolused asuvad üksteisest üsna kaugel. Kui tõmbate magnetiliste pooluste vahele selge piiri, võite lõpuks saada magnetilise telje, mille kaldenurk pöördetelje suhtes on 11, 3 °. See väärtus ei ole püsiv ja kõik seetõttu, et magnetilised poolused liiguvad planeedi pinna suhtes, muutes nende asukohta igal aastal.
Geomagnetilise välja olemus
Magnetiekraani tekitavad elektrivoolud (liikuvad laengud), mis sünnivad välises vedelas tuumas, mis asub Maa sees väga korralikul sügavusel. See on voolav metall ja liigub. Seda protsessi nimetatakse konvektsiooniks. Tuuma liikuv aine moodustab voolud ja selle tagajärjel ka magnetväljad.
Magnetiline ekraan kaitseb Maad usaldusväärselt kosmilise kiirguse eest. Selle peamine allikas on päikesetuul - päikesekoroonast välja voolavate ioniseeritud osakeste liikumine. Magnetosfäär suunab selle pideva voolu ümber, suunates selle ümber Maa, mille tõttu tugev kiirgus ei avalda kahjulikku mõju kõigile sinise planeedi elusolenditele.
Kui Maal ei oleks geomagnetilist välja, siis võtaks päikesetuul atmosfääri ära. Ühe hüpoteesi kohaselt juhtus see täpselt Marsil. Päikesetuul pole kaugeltki ainus oht, kuna Päike eraldab koronaalsete emissioonidena ka suurt hulka ainet ja energiat, millega kaasneb tugev radioaktiivsete osakeste voog. Kuid ka nendel juhtudel kaitseb Maa magnetväli seda, suunates need voolud planeedilt eemale.
Magnetsekraan muudab oma poste umbes kord 250 000 aasta jooksul. Magnetiline põhjapoolus võtab põhjaosa vastu ja vastupidi. Teadlastel pole selget selgitust, miks see juhtub.
Uurimislugu
Maapealse magnetilisuse hämmastavate omadustega inimeste tutvumine leidis aset tsivilisatsiooni koidikul. Juba antiikajal oli inimkond tuntud magnetilise rauamaagi - magnetiidi - poolest. Kes ja millal avastas, et looduslikud magnetid on planeedil geograafiliste pooluste suhtes ruumis ühtviisi orienteeritud, pole teada. Ühe versiooni kohaselt olid hiinlased selle nähtusega tuttavad juba 1100. aastal, kuid nad hakkasid seda praktikas kasutama alles kaks sajandit hiljem. Lääne-Euroopas hakati magnetilist kompassi navigeerimisel kasutama juba 1187. aastal.
Struktuur ja omadused
Maa magnetvälja saab jagada:
- peamine magnetväli (95%), mille allikad asuvad planeedi välimises elektrit juhtivas tuumas;
- anomaalne magnetväli (4%), mille loovad Maa ülemises kihis kivid, millel on hea magnetiline tundlikkus (üks võimsamaid on Kurski magnetiline anomaalia);
- väline magnetväli (nimetatakse ka vahelduvaks, 1%), mis on seotud päikese-maapealse interaktsiooniga.
Regulaarsed geomagnetilised variatsioonid
Geomagnetilise välja muutusi ajas nii sisemiste kui ka väliste (planeedi pinna suhtes) allikate mõjul nimetatakse magnetilisteks variatsioonideks. Neid iseloomustab GP komponentide kõrvalekalle vaatluskoha keskmisest väärtusest. Magnetiliste variatsioonide ajaline kohandamine toimub pidevalt ja sageli on sellised muutused perioodilise iseloomuga.
Regulaarsed variatsioonid, mida korratakse iga päev, on muutused magnetväljas, mis on seotud GP intensiivsuse muutustega päikeses ja kuus. Variatsioonid jõuavad maksimumini päeva jooksul ja kuu vastasseisude ajal.
Ebaregulaarsed geomagnetilised variatsioonid
Need muutused tekivad päikesetuule mõjul Maa magnetosfäärile, muutustele magnetosfääris endas ja selle koosmõjust ioniseeritud ülemise atmosfääriga.
- Kaksteist seitse päeva varieerub magnetvälja häirimise taaskasvu mustrina iga 27 päeva tagant, mis vastab peamise taevakeha pöörlemisperioodile maavaatleja suhtes. See suundumus on tingitud aktiivse pikaealiste piirkondade olemasolust meie põlistähel, mida on täheldatud mitme selle pöörde jooksul. See avaldub geomagnetiliste häirete ja magnetiliste tormide 27-päevase korratavuse vormis.
- Üksteist aastat kestvaid variatsioone seostatakse päikese täppide moodustamise aktiivsuse perioodilisusega. Selgus, et päikeseketasel pimedate alade suurima kontsentratsiooni aastatel saavutab magnetiline aktiivsus ka maksimumi, kuid geomagnetilise aktiivsuse kasv jääb päikese keskmisest kasvust keskmiselt ühe aasta võrra maha.
- Hooajalistel variatsioonidel on kaks maksimumi ja kaks miinimumi, mis vastavad pööripäevade perioodidele ja pööripäeva ajale.
- Sajandeid vanad, vastupidiselt ülaltoodule, välise päritoluga moodustuvad aine liikumise ja laineprotsesside liikumisel planeedi vedelas juhtivas tuumas ning on peamiseks teabeallikaks alumise vahevöö ja südamiku elektrijuhtivuse, aine konvektsioonini viivate füüsikaliste protsesside ning mehhanismi kohta Maa geomagnetvälja genereerimine. Need on aeglasemad variatsioonid - perioodidega mitu aastat kuni aasta.
Magnetvälja mõju elavale maailmale
Hoolimata asjaolust, et magnetilist ekraani ei näe, tunnevad planeedi elanikud seda suurepäraselt. Näiteks ehitavad rändlinnud oma marsruudi, keskendudes sellele. Teadlased esitasid selle nähtuse kohta mitu hüpoteesi. Üks neist soovitab lindudel seda visuaalselt tajuda. Rändlindude silmis on spetsiaalsed valgud (krüptokroomid), mis suudavad geomagnetilise välja mõjul oma positsiooni muuta. Selle hüpoteesi autorid on kindlad, et krüptokroomid võivad mängida kompassi rolli. Kuid mitte ainult linnud, vaid ka merikilpkonnad kasutavad GPS-navigaatorina magnetilist ekraani.
Inimeste kokkupuude magnetilise ekraaniga
Geomagnetvälja mõju inimesele erineb põhimõtteliselt kõigist teistest, olgu see kiirgus või ohtlik vool, kuna see mõjutab inimese keha täielikult.
Teadlased usuvad, et geomagnetväli töötab ülimadala sageduse vahemikus, mille tulemusel vastab see põhilistele füsioloogilistele rütmidele: hingamisteedele, südamele ja ajule. Inimene ei pruugi midagi tunda, kuid keha reageerib sellele ikkagi funktsionaalsete muutustega närvis, kardiovaskulaarsüsteemis ja ajutegevuses. Psühhiaatrid on aastaid jälginud geomagnetilise välja intensiivsuse purunemise ja vaimuhaiguste ägenemise vahelist seost, põhjustades sageli enesetappu.
Geomagnetilise aktiivsuse "indekseerimine"
Magnetvälja häiringud, mis on seotud muutustega magnetosfääri-ionosfääri voolusüsteemis, nimetatakse geomagnetiliseks aktiivsuseks (GA). Selle taseme määramiseks kasutatakse kahte indeksit - A ja K. Viimane näitab GA väärtust. See arvutatakse magnetilise ekraani mõõtmiste põhjal, mida võetakse iga päev kolmetunniste intervallidega, algusega kell 00:00 UTC (kooskõlastatud universaalaeg). Magnethäirete kõrgeimaid indekseid võrreldakse konkreetse teadusasutuse jaoks rahuliku päeva geomagnetilise välja väärtustega, samal ajal võetakse arvesse täheldatud hälvete maksimaalseid väärtusi.
Saadud andmete põhjal arvutatakse indeks K. Tulenevalt asjaolust, et tegemist on kvaasi-logaritmilise suurusega (see tähendab, et see suureneb ühtsuse abil häirimise suurenemisega umbes 2 korda), ei saa selle keskväärtust arvutada, et saada pikaajaline ajalooline pilt planeedi geomagnetilise välja seisundist. Selleks on olemas indeks A, mis on päeva keskmine väärtus. See määratakse üsna lihtsalt - indeksi K iga mõõde teisendatakse samaväärseks indeksiks. Kogu päeva jooksul saadud K väärtused keskmistatakse, tänu millele on võimalik saada indeks A, mille väärtus tavalistel päevadel ei ületa künnist 100 ja tugevate magnetiliste tormide ajal võib see ületada 200.
Kuna planeedi erinevates punktides esinevad geomagnetilise välja häiringud pole samad, võivad erinevate teadusallikate indeksi A väärtused märkimisväärselt erineda. Sellise ettevalmistuse vältimiseks taandatakse observatooriumide saadud indeksid A keskmisele ja ilmub globaalne indeks A r. Sama indeksiga K p, mis on murdarv vahemikus 0–9. Selle väärtus vahemikus 0 kuni 1 näitab, et geomagnetiline väli on normaalne, mis tähendab, et lühilainete vahemikus säilitatakse optimaalsed läbipääsu tingimused. Muidugi, kui päikesekiirgus on üsna intensiivne. 2-punktilist geomagnetilist välja iseloomustatakse kui mõõdukat magnetilist häiret, mis pisut raskendab detsimeetri lainete läbimist. Väärtused vahemikus 5 kuni 7 näitavad geomagnetilisi torme, mis häirivad nimetatud vahemikku tõsiselt. Tugeva tormi korral (8-9 punkti) on lühilainete läbimine võimatu.
| Ar | Et r | Kirjeldus |
| 0 | 0 | Rahulik |
| 2 | 1 | |
| 3 | ||
| 4 | ||
| 7 | 2 | Nõrgalt nördinud |
| 15 | 3 | |
| 27 | 4 | Nördinud |
| 48 | 5 | Magnetiline torm |
| 80 | 6 | |
| 132 | 7 | Suur magnettorm |
| 208 | 8 | |
| 400 | 9 |
Magnettormide mõju inimeste tervisele
Magnettormide negatiivsed mõjud mõjutavad 50–70% maailma elanikkonnast. Samal ajal täheldatakse mõnel inimesel stressireaktsiooni algust 1-2 päeva enne magnetilist häiret, kui täheldatakse päikese käes puhanguid. Teiste jaoks tipus või mõni aeg pärast liigset geomagnetilist aktiivsust.
Meto-sõltuvatel inimestel, aga ka krooniliste haiguste all kannatavatel inimestel tuleb nädala jooksul jälgida geomagnetilise välja teavet, nii et magnetiliste tormide võimaliku lähenemise korral saaks välistada füüsilise ja emotsionaalse stressi, aga ka kõik toimingud ja sündmused, mis võivad põhjustada stressi.
