Дело не в ядре: раскрыта тайна магнитного поля Земли
Учёные заглянули в самое начало эволюции планеты и обнаружили, что её знаменитый антирадиационный щит на самом деле возник не так, как мы привыкли думать.
Как устроена магнитосфера Земли
Планета находится в гигантском облаке смертоносных частиц, идущих от Солнца и от всей Галактики в целом. И мы живём на этой планете потому, что данные частицы на нас не обрушиваются: сильное магнитное поле Земли заставляет их огибать её и следовать дальше в космос. Притом мощный солнечный ветер как бы сплющивает магнитосферу с той стороны, которая смотрит на светило. Но даже при этом она простирается на 70 тысяч километров — это добрый десяток радиусов Земли. А с другой стороны магнитное поле образует и вовсе исполинский шлейф на пару сотен земных радиусов.
Что создаёт магнитное поле Земли
В 1905 году Альберт Эйнштейн назвал этот вопрос одной из главных загадок физики XX века. Надо признать, спустя сто лет нельзя сказать, что она разгадана окончательно. Мы знаем, что магнитное поле возникает там, где есть электрический ток. Значит, планета Земля представляет собой гигантский электрогенератор. Спрашивается, как в недрах возникает это электричество? Самой убедительной считают теорию динамо: сначала от трения потоков расплавленное вещество электризуется, возникает ток — и вместе с ним магнитное поле, а потом эти же потоки проходят сквозь поле — и из-за этого опять возникает ток. И так далее бесконечно. А трение возникает, например, потому, что в жидких (или, скорее, вязких) слоях планеты идёт конвекция: более горячее вещество поднимается кверху, менее горячее опускается вниз. К тому же планета вращается вокруг своей оси, а это неизбежно означает какие-то движения в её разнородных недрах.
Сибирская сила. Что на самом деле сдвигает «северный» магнитный полюс
Где рождается земной магнетизм
До сих пор мы были уверены, что, разумеется, в ядре. Оно состоит из двух частей: внешней жидкой оболочки из расплавленного железа и сердцевины — она тоже железная, но из-за неимоверного давления твёрдая. И вот при взаимодействии твёрдой и жидкой частей возникает теплообмен, конвективные потоки и, как следствие, электричество. Как известно, железо прекрасно проводит ток, так что всё сходится.
Впрочем, как выясняется, всё, да не всё. Дело в том, что сердцевина стала твёрдой сравнительно недавно — полтора миллиарда лет назад. Но учёные убеждены, что магнитное поле Земли возникло никак не позже 4,2 миллиарда лет назад. По сути, оно родилось вскоре после самой планеты — ей как раз примерно четыре с половиной миллиарда лет. Возник вопрос, что создавало магнетизм на ранних этапах эволюции Земли.
Зацепка появилась в 2007 году. Тогда французские учёные заявили, что нижний слой земной мантии оставался жидким примерно пару миллиардов лет. Сейчас, надо сказать, мантия почти вся твёрдая, опять же из-за давления. Лишь в самой верхней части остаётся вязкая магма, которая иногда вырывается на поверхность из жерл вулканов.
Проблема в том, что даже в виде пластичной жижи мантийное вещество всегда считали очень плохим проводником электричества. Но дело в том, что тестировать его где-то в лаборатории — это совсем не то, что понаблюдать за ним в недрах Земли. Поэтому учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего решили всё выяснить самым, вероятно, продвинутым на сегодняшний день способом — путём вычислений, основанных на принципах квантовой механики. Это позволило смоделировать поведение вещества не здесь, на поверхности, а именно у самого земного ядра. Так вот, выяснилось, что на такой глубине мантия вполне себе электропроводна — во всяком случае, динамо поддерживать может.
Значит, именно мантия изначально защищала Землю своим покрывалом. И без неё жизни на планете могло и не быть.
Самое интересное из мира науки и технологий — в телеграм-канале автора.
Магнитное поле Земли
Магнитное поле Земли — это силовое поле, образующееся от внутреннего ядра Земли.
Магнитное поле Земли — своеобразный щит, оберегающий нашу планету. Не будь у Земли такой защиты от солнечной радиации, наша планета превратилась бы в выжженную пустыню, а все живые существа погибли бы. Магнитное поле простирается на 80—90 000 км от ее поверхности. До высоты 44 000 км магнитное поле постоянное, его величина уменьшается с удалением от земной поверхности постепенно. На высоте от 44 000 до 90 000 км магнитное поле переменное. Область околоземного пространства, в пределах которой обнаруживается земное магнитное поле, называется магнитосферой.
Многие перелетные птицы, спасаясь от наступающих холодов, перевираются зимовать в далекие южные страны, которые находятся порой за десятки тысяч километров от их привычных жилищ. А весной Благодаря отличному чувству магнитного поля Земли они спокойно находят свои родные гнезда и вновь обживаются в них.
Ось земного магнита наклонена по отношению к оси вращения Земли на 11,5°. Она располагается примерно на 400 км в стороне от центра Земли. Точки, в которых эта ось пересекает поверхность планеты, называются магнитными полюсами, причем они не совпадают с географическими полюсами нашей планеты. Более того, магнитные полюса очень медленно изменяют свое местоположение.
Магнитное поле Земли постоянно испытывает колебания, проходя полный цикл изменений за период 8000 лет. В наше время оно находится в стадии ослабления, и это будет продолжаться еще примерно 2000 лет. После этого магнитное поле вновь начнет усиливаться в течение 4000 лет, потом снова наступит спад. Предыдущий максимум пришелся на начало нашей эры.
Еще одна интересная особенность земного магнитного поля — периодический взаимообмен магнитных полюсов Земли местами. Северный полюс перемещается на место Южного, Южный — на место северного. Это явление назвали инверсией поля. Такие перемещения длятся от 5000 до 10 000 лет. В истории нашей планеты подобные «перескоки» полюсов происходили сотни раз. Последнее такое перемещение произошло 700 000 лет назад.
Самое сильное магнитное поле у Юпитера, оно превосходит магнитное поле Земли в 12 000 раз. Сатурн, как и Юпитер, имеет мощную магнитосферу. Это единственная планета, у которой ось вращения практически совпадает с осью магнитного поля. Мощными полями обладают также Уран и Нептун. Магнитное поле Меркурия в 100 раз меньше земного, а у Венеры оно незначительное. Магнитное поле Марса концентрируется в Южном полушарии планеты.
Магнитосфера Земли несимметрична: со стороны Солнца магнитное поле сильно сжато, а с противоположной, наоборот, оно очень вытянутое и образует протяженный, до 1 млн км, магнитосферный хвост. Это следствие обтекания магнитосферы солнечным ветром. В зависимости от давления солнечного ветра граница магнитосферы со стороны Солнца — магнитопауза — то приближается к Земле (при усилении солнечного ветра), то удаляется (при его ослаблении).
Что такое магнитные бури?
На Земле нередко наблюдаются магнитные бури. Это кратковременные изменения магнитного поля планеты. А происходят они следующим образом: в период усиления солнечной активности с поверхности Солнца в мировое пространство выбрасываются потоки заряженных частиц, электронов и протонов. Магнитное поле, образуемое этими движущимися частицами, изменяет магнитное поле Земли и вызывает магнитную бурю.
Что такое солнечный ветер?
Солнечным ветром называют поток заряженных частиц, которые движутся от Солнца к Земле с ускорением. К счастью, от солнечного ветра нас защищает магнитное поле Земли. Солнечный ветер как бы обтекает земную магнитосферу и несется дальше.
Щит для Земли: зачем нашей планете магнитное поле и как оно изменяется?
Магнитное поле защищает поверхность Земли от солнечного ветра и вредного космического излучения. Оно работает как своеобразный щит — без его существования атмосфера была бы разрушена. Рассказываем, как формировалось и менялось магнитное поле Земли.
Читайте «Хайтек» в
Строение и характеристики магнитного поля Земли
Магнитное поле Земли, или геомагнитное поле — магнитное поле, генерируемое внутриземными источниками. Предмет изучения геомагнетизма. Появилось 4,2 млрд лет назад.
Собственное магнитное поле Земли (геомагнитное поле) можно разделить на cледующие основные части:
Более чем на 90% оно состоит из поля, источник которого находится внутри Земли, в жидком внешнем ядре, — эта часть называется главным, основным или нормальным полем.
Оно аппроксимируется в виде ряда по гармоникам — ряда Гаусса, а в первом приближении вблизи поверхности Земли (до трех ее радиусов) близко к полю магнитного диполя, то есть имеет такой вид, как будто земной шар представляет собой полосовой магнит с осью, направленной приблизительно с севера на юг.
Реальные силовые линии магнитного поля Земли, хотя в среднем и близки к силовым линиям диполя, отличаются от них местными нерегулярностями, связанными с наличием намагниченных пород в коре, расположенных близко к поверхности.
Из-за этого в некоторых местах на земной поверхности параметры поля сильно отличаются от значений в близлежащих районах, образуя так называемые магнитные аномалии. Они могут накладываться одна на другую, если вызывающие их намагниченные тела залегают на разных глубинах.
Оно определяется источниками в виде токовых систем, находящимися за пределами земной поверхности, в ее атмосфере. В верхней части атмосферы (100 км и выше) — ионосфере — ее молекулы ионизируются, формируя плотную холодную плазму, поднимающуюся выше, поэтому часть магнитосферы Земли выше ионосферы, простирающаяся на расстояние до трех ее радиусов, называется плазмосферой.
Плазма удерживается магнитным полем Земли, но ее состояние определяется его взаимодействием с солнечным ветром — потоком плазмы солнечной короны.
Таким образом, на большем удалении от поверхности Земли магнитное поле несимметрично, так как искажается под действием солнечного ветра: со стороны Солнца оно сжимается, а в направлении от Солнца приобретает «шлейф», который простирается на сотни тысяч километров, выходя за орбиту Луны.
Эта своеобразная «хвостатая» форма возникает, когда плазма солнечного ветра и солнечных корпускулярных потоков как бы обтекают земную магнитосферу — область околоземного космического пространства, еще контролируемую магнитным полем Земли, а не Солнца и других межпланетных источников.
Она отделяется от межпланетного пространства магнитопаузой, где динамическое давление солнечного ветра уравновешивается давлением собственного магнитного поля.
Наглядное представление о положении линий магнитной индукции поля Земли дает магнитная стрелка, закрепленная таким образом, что может свободно вращаться и вокруг вертикальной, и вокруг горизонтальной оси (например, в кардановом подвесе), — в каждой точке вблизи поверхности Земли она устанавливается определённым образом вдоль этих линий.
Поскольку магнитные и географические полюса не совпадают, магнитная стрелка указывает направление с севера на юг только приблизительно.
Вертикальную плоскость, в которой устанавливается магнитная стрелка, называют плоскостью магнитного меридиана данного места, а линию, по которой эта плоскость пересекается с поверхностью Земли, — магнитным меридианом.
Таким образом, магнитные меридианы — это проекции силовых линий магнитного поля Земли на ее поверхность, сходящиеся в северном и южном магнитных полюсах. Угол между направлениями магнитного и географического меридианов называют магнитным склонением.
Оно может быть западным (часто обозначается знаком «−») или восточным (знак «+») в зависимости от того, к западу или востоку отклоняется северный полюс магнитной стрелки от вертикальной плоскости географического меридиана.
Далее линии магнитного поля Земли, вообще говоря, не параллельны ее поверхности. Это означает, что магнитная индукция поля Земли не лежит в плоскости горизонта данного места, а образует с этой плоскостью некий угол — он называется магнитным наклонением. Оно близко к нулю лишь в точках магнитного экватора — окружности большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси.
Природа магнитного поля Земли
Впервые объяснить существование магнитных полей Земли и Солнца попытался Дж. Лармор в 1919 году, предложив концепцию динамо, согласно которой поддержание магнитного поля небесного тела происходит под действием гидродинамического движения электропроводящей среды.
Однако в 1934 году Т. Каулинг доказал теорему о невозможности поддержания осесимметричного магнитного поля посредством гидродинамического динамо-механизма.
А поскольку большинство изучаемых небесных тел (и тем более Земля) считались аксиально-симметричными, на основании этого можно было сделать предположение, что их поле тоже будет аксиально-симметричным, и тогда его генерация по такому принципу будет невозможна согласно этой теорем.
Даже Альберт Эйнштейн скептически относился к осуществимости такого динамо при условии невозможности существования простых (симметричных) решений. Лишь гораздо позже было показано, что не у всех уравнений с аксиальной симметрией, описывающих процесс генерации магнитного поля, решение будет аксиально-симметричным, и в 1950-х годах. несимметричные решения были найдены.
С тех пор теория динамо успешно развивается, и на сегодняшний день общепринятым наиболее вероятным объяснением происхождения магнитного поля Земли и других планет является самовозбуждающийся динамо-механизм, основанный на генерации электрического тока в проводнике при его движении в магнитном поле, порождаемом и усиливаемом самими этими токами.
Необходимые условия создаются в ядре Земли: в жидком внешнем ядре, состоящем в основном из железа при температуре порядка 4–6 тысяч кельвинов, которое отлично проводит ток, создаются конвективные потоки, отводящие от твердого внутреннего ядра тепло (генерируемое благодаря распаду радиоактивных элементов либо освобождению скрытой теплоты при затвердевании вещества на границе между внутренним и внешним ядром по мере постепенного остывания планеты).
Силы Кориолиса закручивают эти потоки в характерные спирали, образующие так называемые столбы Тейлора. Благодаря трению слоев они приобретают электрический заряд, формируя контурные токи. Таким образом, создается система токов, циркулирующих по проводящему контуру в движущихся в (изначально присутствующем, пусть и очень слабом) магнитном поле проводниках, как в диске Фарадея.
Она создает магнитное поле, которое при благоприятной геометрии течений усиливает начальное поле, а это, в свою очередь, усиливает ток, и процесс усиления продолжается до тех пор, пока растущие с увеличением тока потери на джоулево тепло не уравновесят притоки энергии, поступающей за счет гидродинамических движений.
Высказывались предположения, что динамо может возбуждаться за счет прецессии или приливных сил, то есть что источником энергии является вращение Земли, однако наиболее распространена и разработана гипотеза о том, что это все же именно термохимическая конвекция.
Изменения магнитного поля Земли
Инверсия магнитного поля — изменение направления магнитного поля Земли в геологической истории планеты (определяется палеомагнитным методом).
При инверсии северный магнитный полюс и южный магнитный полюс меняются местами, и стрелка компаса начинает показывать противоположное направление. Инверсия — относительно редкое явление, которое ни разу не происходило за время существования Homo sapiens. Предположительно, последний раз оно произошло около 780 тысяч лет назад.
Инверсии магнитного поля происходили через интервалы времени от десятков тысяч лет до огромных промежутков спокойного магнитного поля в десятки миллионов лет, когда инверсии не происходили.
Таким образом, не обнаружено никакой периодичности в смене полюсов, и этот процесс считается стохастическим. За длительными периодами спокойного магнитного поля могут следовать периоды многократных инверсий с различной длительностью и наоборот. Как показывают исследования, смена магнитных полюсов может длиться от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч лет.
Специалисты из Университета Джонса Хопкинса (США) предполагают, что во время инверсий магнитосфера Земли ослабевала настолько, что космическое излучение могло достигать поверхности Земли, поэтому это явление могло наносить вред живым организмам на планете, а очередная смена полюсов может привести к еще более серьезным последствиям для человечества вплоть до глобальной катастрофы.
Научные работы в последние годы показали (в том числе и в эксперименте) возможность случайных изменений направления магнитного поля («перескоков») в стационарном турбулентном динамо. По словам заведующего лабораторией геомагнетизма Института физики Земли Владимира Павлова, инверсия — достаточно длинный по человеческим меркам процесс.
Геофизики из Лидского университета Йон Маунд и Фил Ливермор полагают, что через пару тысяч лет произойдет инверсия магнитного поля Земли.
Смещение магнитных полюсов Земли
Впервые координаты магнитного полюса в Северном полушарии были определены в 1831 году, повторно — в 1904 году, затем в 1948 году и 1962, 1973, 1984, 1994 годах; в Южном полушарии — в 1841 году, повторно — в 1908 году. Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 года. За последние 100 лет магнитный полюс в Южном полушарии переместился почти на 900 км и вышел в Южный океан.
Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Северный Ледовитый океан) показали, что с 1973 по 1984 год его пробег составил 120 км, с 1984 по 1994 год — более 150 км. Хотя эти данные расчетные, они подтверждены замерами северного магнитного полюса.
После 1831 года, когда положение полюса было зафиксировано впервые, к 2019 году полюс сместился уже более чем на 2 300 км в сторону Сибири и продолжает двигаться с ускорением.
Скорость его перемещения увеличилась с 15 км в год в 2000 году до 55 км в год в 2019 году. Такой быстрый дрейф приводит к необходимости более частой корректировки навигационных систем, использующих магнитное поле Земли, например, в компасах в смартфонах или в резервных системах навигации кораблей и самолетов.
Напряженность земного магнитного поля падает, причем неравномерно. За последние 22 года она уменьшилась в среднем на 1,7 %, а в некоторых регионах, — например в южной части Атлантического океана, — на 10%. В некоторых местах напряженность магнитного поля, вопреки общей тенденции, даже возросла.
Ускорение движения полюсов (в среднем на 3 км/год) и движение их по коридорам инверсии магнитных полюсов (эти коридоры позволили выявить более 400 палеоинверсий) позволяет предположить, что в данном перемещении полюсов следует усматривать не экскурс, а очередную инверсию магнитного поля Земли.
Как появилось магнитное поле Земли?
Специалисты океанографического Института Скриппса и Калифорнийского Университета предположили, что магнитное поле планеты сформировалось благодаря мантии. Американские ученые развили гипотезу, предложенную 13 лет назад группой исследователей из Франции.
Известно, что в течение долгого времени профессионалы утверждали, что именно внешнее ядро Земли генерировало ее магнитное поле. Но потом специалисты из Франции предположили, что мантия планеты была всегда твердой (с момента своего рождения).
Это заключение и заставило ученых задуматься о том, что не ядро могло формировать магнитное поле, а жидкая часть нижней мантии. Состав мантии представляет собой силикатный материал, который считается плохим проводником.
Но так как нижняя мантия должна была оставаться жидкой в течение миллиардов лет, движения жидкости внутри нее не производило электрического тока, а ведь для генерации магнитного поля он был просто необходим.
Сегодня профессионалы считают, что мантия могла быть более мощным проводником, чем считалось прежде. Такое умозаключение специалистов вполне оправдывает состояние ранней Земли. Силикатное динамо возможно только в том случае, если электропроводность ее жидкой части была намного выше и имела низкие показатели давления и температуры.
Проектно-исследовательская работа учеников 9 класса:«Исследование магнитного поля Земли»
Всероссийский конкурс проектно-исследовательских работ учащихся
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
«Синекинчерская основная общеобразовательная школа»
Тема проектно-исследовательской работы:
«Исследование магнитного поля Земли.»
Авторы: Сергеев Дмитрий,9 кл.
Кириллова Наталья,9 кл.
Руководители: Хмелев Сергей Геннадьевич,
учитель физики и информатики.
1. Магнитное поле Земли. Гипотезы о возникновении магнитного поля Земли
2. Особенности изменения магнитного поля Земли и влияния Солнца на магнетизм Земли
3. Влияние магнитного поля на растительный и животный мир
4. Влияние магнитного поля Земли и влияние магнитных бурь на человека
5. Инверсия ( переполяризация ) и современная техногенная цивилизация
6. Исследование зависимости учащихся и учителей от влияния магнитных бурь
Цели исследования проекта:
привлечь внимание учащихся к глобальным проблемам Земли.
изучить особенности магнитного поля Земли и выявить его влияние на живые организмы.
исследовать причины и последствия изменения полярности магнитного поля Земли.
Изучить различные гипотезы возникновения магнитного поля Земли.
Провести анализ научных исследований и сделать вывод о ближайшей смене магнитных полюсов Земли.
Провести теоретические исследования о последствиях изменения магнитных полюсов на современную цивилизацию.
Изучить влияние магнитного поля земли на человека.
Изучить литературу по выявлению особенностей магнитного поля Земли.
Выявить степень воздействия солнечной активности на процессы, происходящие на планете.
Исследовать зависимость самочувствия человека от геомагнитных возмущений.
Магнитное поле Земли.
При быстрой смене магнитных полюсов Земли животный мир сможет адаптироваться, а человечество ждёт неминуемая гибель.
Сегодня всё больше исследований учёных разных стран посвящены глобальным проблемам представляющим угрозу человечеству. Среди них достаточно мало внимания, на наш взгляд, уделяется вопросу выживания человечества в условиях смены магнитных полюсов.
Изучая различные гипотезы о возникновении магнитного поля земли, мы столкнулись с последними данными о возможной скорейшей смене магнитных полюсов. Сегодня всё чаще учёные многих стран мира высказывают опасения по поводу происходящих изменений в природе, угрожающих современной цивилизации. Рассмотрев последние исследования, мы пришли к выводу, что среди них мало внимания уделяется проблеме сохранения современного мира в условиях смены магнитных полюсов Земли.
На основе анализа статистических данных по землетрясениям, извержениям вулканов, дрейфу магнитных полюсов и другим геологическим процессам доказано, что геодинамическая активность за последние 100 лет возросла, и продолжает непрерывно возрастать. Необходимо, однако, признать, что человечество не подготовлено к вступлению в фазу глобальных катаклизмов ни технологически, ни экономически. Поэтому целью нашей работы является исследование причин и последствий смены магнитных полюсов.
Исследования минералов показывают, что магнитное поле Земли за 4-5 млрд. лет существования планеты меняло свою ориентацию с севера на юг и обратно сотни раз. Существуют гипотезы о том, что именно смена Земной полярности стала причиной вымирания динозавров. На смену динозаврам пришли другие виды. В данной работе мы изучим поведение домашних животных при смене магнитных полюсов, а также систематизируем все известные факты о влиянии магнитного поля на жизнедеятельность организмов.
Таким образом, цель данного исследовательского проекта познакомить с магнитным полем Земли и его влиянием на живые организмы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Изучить литературу по данной теме;
Познакомить с особенностями магнитного поля Земли;
Изучить влияние магнитного поля на организм;
Установить основные способы защиты от магнитного поля;
Приготовить презентацию, тезисы и сделать вывод.
Магнитное поле Земли.
Гипотезы о возникновении магнитного поля Земли.
Следует отметить, что магнитный поток, вызванный током солнечного ветра, пронизывает и вращающийся вместе с Землей поток раскаленной лавы внутри нее. В результате этого взаимодействия в ней наводится электродвижущая сила, под действием которой течет ток, который так же создает магнитное поле. Вследствие этого магнитное поле Земли является результирующим полем от взаимодействия тока ионосферы и тока лавы.
Вышеописанные параметры экстремальной среды предопределяют второе требование к работе геодинамо: необходимость источника энергии для приведения в движение жидкой массы. Внутренняя энергия отчасти термального, отчасти химического происхождения создает внутри ядра условия выталкивания. Ядро больше разогревается внизу, чем наверху. (Высокие температуры «замурованы” внутри него со времен образования Земли.) Это означает, что более разогретая, менее плотная металлическая составляющая ядра стремится вверх. Когда жидкая масса достигает верхних слоев, она теряет часть своего тепла, отдавая его вышележащей мантии. Затем жидкое железо остывает, становясь плотнее, чем окружающая масса, и опускается. Процесс перемещения тепла путем поднятия и опускания жидкой массы получил название тепловой конвекции.
Земля обладает насыщенной железом жидкой массой, сосредоточенной в ее центре, энергией, достаточной для поддержания конвекции, и силой Кориолиса, закручивающей конвекционные потоки. Данный фактор крайне важен для поддержания работы геодинамо на протяжении миллионов лет. Но нужны новые знания, чтобы ответить на вопрос о том, как образуется магнитное поле и почему время от времени полюса меняются местами.
Особенности изменения магнитного поля Земли и
в лияния Солнца на магнетизм Земли.
На Земле имеются такие территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажается залеганием железных руд. Например, Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области.
Результатом взаимодействия заряженных частиц «солнечного ветра» с атмосферой Земли в северных широтах является такое явление, как «полярное сияние».
Все в природе – живое и неживое – пронизано магнитными силами, связано с ними нерасторжимо. На магнитное поле Земли сильнейшие влияние оказывает Солнце. В периоды его высокой активности над планетой бушует магнитная буря. Незримая и неслышная, она спускает с цепи самые неистовые силы Земли. Многие наблюдения свидетельствуют: когда в атмосфере разряжаются магнитные бури, на Земле они порой оборачиваются ураганами, наводнениями, извержениями вулканов, землетрясениями. Чехословацкие и американские геофизики проследили связь между магнитным полем земли и климатическими условиями. Выяснилось четкая закономерность: с 1925 по 1970 год в Северном полушарии росла напряженность магнитного поля и соответственно повышалась среднегодовая температура. В южном полушарии Земли происходило обратное – одновременно снижалась напряженность и температура. С 1640г по 1710г. На Солнце почти полностью отсутствовали пятна и на земле повсеместно стояли суровые зимы. Некоторыми учеными высказано предложение, что с изменениями магнитного поля, его направленности, меняется характер планетных движений воздушных масс. Если это так, то будущее принесет нам весьма ощутимые перемены. Поскольку магнитный полюс смещается к западу, то следует ожидать и западного «дрейфа» атмосферных потоков. А значит на Европу надвигается климат, который сейчас господствует в Азии.
3.Влияние магнитного поля на растительный и животный мир.
Рассмотрим некоторые факты влияния магнитного поля на различные функции растений и животных в зависимости от их ориентации в магнитном поле.
Влияние магнитного поля на растения: Уже то обстоятельство, что растения (как и пчёлы) всё время находятся под действием магнитного поля Земли, предполагает его определяющий вклад в жизнь флоры.
Эффект зависимости роста растений (или их частей) от магнитного поля называется магнитотропизмом (тропос — направление). Данный эффект изучался досконально в естественных и искусственных условиях. В обоих вариантах растения не оставались безучастными к влиянию магнитного поля и проявили одинаковую реакцию на направление магнитного поля.
Объяснения такой реакции заложены физиологией растений. Сюда входят не только рост и формирование растений, но и жизнедеятельность на клеточном уровне. Перечислять «магнитные причуды» растений можно долго. Посмотрим на самые простые примеры.
Начать убеждаться в магнитной зависимости растений осуществимо даже визуально. Например, в свободном развитии растения ориентируются в направлении южного магнитного полюса. В первую очередь, корни развиваются преимущественно в этом направлении.
При искусственной ориентации корешков опытных зародышей пшеницы в направлении южного магнитного полюса, все растение (и корни и стебли) развивалось более эффективно, по сравнению с ориентацией зародыша в направлении северного магнитного полюса. Аналогичный эффект наблюдается и у других сельскохозяйственных культур: ячменя, овса, подсолнечника, кукурузы, свеклы, огурцов, гороха, дыни и др. В том же направлении расположены и боковые корни растений, растущие в свободных условиях. Таким образом, функционально-биохимические свойства растений имеют прямую зависимость от направления магнитного поля.
Другой пример, если семена хвойных пород (ели, сосны и др.) при высеве ориентировали корешками зародышей на юг, то они прорастали быстрее на 4—5 дней, чем ориентированные на север.
Следующий пример не из мира чудес, но что-то около этого. Известно, что существуют циклы солнечной активности, сменяющиеся примерно каждые 11 лет. Так вот у растений так же имеется такой цикл. Здесь связь спрятана несколько глубже.
Суть заключается в следующем. Все растения по-разному направлены в пространстве. Одни симметричны. Другие дисимметричны. Последние могут иметь правый или левый тип направления. Например, если «двигаясь» по лепесткам мы будем двигаться вправо (по часовой стрелке) – это правостороннее растение, а если лепестки будут расположены в обратном направлении, то это левостороннее растение. Имеются и другие признаки дисимметричности. Такое отношение к определённому типу не является постоянным. Дело в том, что каждые 11 лет…. Догадались? Правильно. Происходит смена типа ориентации растения в пространстве. Причём смена типа направления полностью соответствует циклам солнечной активности. Изменение полярности на Солнце (переполюсовка, смена полюсов) и смена типа дисимметрии цветков у растений находятся в строгом соответствии друг с другом.
Научные исследования достоверно доказали, что если семена растений по левому типу ориентировать кончиком зародышевого корешка к южному магнитному полюсу Земли, то они растут быстрее и имеют более высокую ферментативную активность (в частности, больше содержание хлорофилла). Физиологические процессы в растениях разных типов характеризуются различной количественной и качественной зависимостью от магнитного поля. Урожайность правильно ориентированных растений повышается на 13—52%. Чтобы получить аналогичный качественный эффект для правых растений, их зародыши необходимо ориентировать к северному магнитному полюсу.
Конечно, можно было бы «свалить» всю ответственность за лучшее развитие растения, ориентированного в южном направлении, не на магнитное поле, а на солнечный свет. Однако дополнительно на магнитный аспект в развитии растений указывает распределение обмена веществ в растении. Как выяснили учёные с помощью меченого фосфора, на северной и южной сторонах идет существенно более интенсивное поступление фосфора внутрь растения, чем с восточного или западного направлений.
Как мы знаем, магнитное поле Земли на разных участках местности имеет различные характеристики. Это «знают» и растения. Если на каком-то участке Земли магнитное поле обладает значениями, значительно превышающими средние показатели, то направление развития корневой системы растения зависят от полюсов не так выражено. Например, в районе Курской магнитной аномалии корневая система растений не имеет четко выраженной ориентации. Поэтому важно знать и учитывать не только направление магнитных полюсов вообще, а непосредственно направление и силу магнитного поля в данном месте.
Магнитное поле Земли оказывает влияние не только на корневую систему растения, но и на стебель, листья, другие части. Основная масса корзинок цветков, цветущих широким веером, чётко ориентирована в пространстве в сторону Солнца: на юго-восток, юг, юго-запад. Туя восточная до 90% скелетных веток, отходящих на восток и запад, разветвляет в вертикальных плоскостях главным образом в направлении север — юг. Даже картофель в юго-восточном направлении «выбрасывает» большее число листьев.
Влияние магнитного поля на птиц : Ученым наконец удалось выяснить принцип работы полученной от природы навигационной системы птиц, благодаря которой они могут ориентироваться используя магнитное поле Земли.
Исследователи из колледжа Бэйлора утверждают, что благодаря серии экспериментов они смогли обнаружить как определенные клетки мозга кодируют направление и интенсивность магнитного поля Земли.
Ученые говорят, что птицы как и многие представители животного мира в состоянии чувствовать магнитные силы. Более того, птицы во время сезонных перелетов летят исключительно по магнитным маршрутам.
До настоящего времени, наука не могла объяснить, что выступает в качестве рецепторов у птиц. Но благодаря проведенным исследованиям, ученые смогли найти объяснение того, как нейроны в мозге голубя помогали определить не только направление магнитного поля, но и его интенсивность. Это можно сравнить с обычной навигационной системой автомобиля. Стоит напомнить, что некоторые участки мозга птиц активируются в тот период, когда на организм начинает действовать магнитное поле. Для того чтобы изучить подобное явление ученым пришлось использовать электродную методику, которая больше известна как вестибулярное ядро. Именно эта методика дает возможность записывать активность в том случае, если птица, в частности голубь, был в контакте с изменением магнитного поля.
В свою очередь клеточный механизм ответил на угол и интенсивность магнитного поля. Чувствительность клеток этого механизма состоит в прямой зависимости от угла магнитного поля по отношению к голове птицы. В таких условиях, ученые показали, что птицы настроены на конкретные направления.
Ученые утверждают, что вестибулярные нейроны могут входить в состав рецепторов сети. Именно эта сеть направляет информацию о силе, а также о интенсивности магнитного поля в другие части мозга.
Проведенные исследования не показывают как именно птицам удается чувствовать магнитное поле. Исходя из этого, ученые утверждают им не удалось определить механизм, который позволяет чувствовать магнитное поле. Проанализировав результаты эксперимента, ученые пришли к выводу, что существуют определенные клетки, которые, вполне возможно несут ответственность за эту возможность.
Влия ние магнитного поля на животных
Установлено, что магнитные поля оказывают заметное действие как на одноклеточные организмы (вольвокс, инфузории), так и на высокоорганизованные (от рыб до млекопитающих).
В одном из опытов при кормлении рыб создавали магнитные поля. В результате у них вырабатывался условный рефлекс на магнит. При создании магнитного поля рыбы подплывали к экспериментатору в ожидании пищи.
Советские ученые установили, что рыбы, пересаженные в незнакомый водоем, в 87% случаев двигались в направлении магнитного меридиана. При этом они учитывают на участках миграционного пути гидрофизические показатели: температуру воды, прозрачность, скорость течения, характер дна, глубину водоема. При стабильности этих показателей становится более ясным воздействие геомагнитного поля.
В опытах немецкого энтомолога Г. Беккера было замечено, что майские жуки, пчелы, кузнечики и мухи обладают способностью определять направление силовых линий геомагнитного поля.
В безветренную погоду или при слабом ветре эти насекомые совершают посадку чаще всего в направлениях восток – запад, север – юг и стремятся сохранить это положение тела или изменяют его скачком на 90°. Когда их помещали в камеру, где магнитное поле было понижено на 95%, двукрылые располагали тело в любых направлениях. В поле постоянного магнита, в 100 раз превышающем геомагнитное, они сначала приходят в возбужденное состояние, а через несколько минут располагаются параллельно или перпендикулярно магнитным силовым линиям.
Многочисленными опытами доказано, что электромагнитные поля заметно влияют на плодовитость животных, но на разные виды по-разному: плодовитость у мышей под действием искусственного магнитного поля понижается, у плодовой мушки дрозофилы возрастает; бактерии стафилококки в этих условиях усиленно размножаются, а при экранировании замедляют развитие; бабочки пяденицы в магнитном поле откладывают меньше яичек, а бактерии кишечные палочки совсем перестают размножаться.
Несмотря на то, что магнитное поле нельзя увидеть, обитатели Земли хорошо его чувствуют. Перелетные птицы, например, отыскивают дорогу, ориентируясь именно на него. Существует несколько гипотез, объясняющих, как именно они ощущают поле. Одна из последних предполагает, что птицы воспринимают магнитное поле визуально. Особые белки – криптохромы – в глазах перелетных птиц способны менять свое положение под воздействием магнитного поля. Авторы теории считают, что криптохромы могут играть роль компаса.
Кроме птиц магнитное поле Земли вместо GPS используют морские черепахи. И, как показал анализ спутниковых фотографий, представленных в рамках проекта Google Earth, коровы. Изучив фотографии 8510 коров в 308 районах мира, ученые заключили, что эти животные предпочтительно ориентируют свои тела с севера на юг (или с юга на север). Причем «реперными точками» для коров служат не географические, а именно магнитные полюса Земли. Механизм восприятия коровами магнитного поля и причины именно такой реакции на него остаются неясными.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что магнитное поле Земли напрямую влияет на каждое живое существо на планете. Как же повлияет на животных его изменение? Точно сказать нельзя. Одна из гипотез утверждает, что динозавры вымерли именно во время очередной смены магнитных полюсов.
А пока что наблюдается возрастание скорости перемещения магнитных полюсов, что никак не походит на обычный, «фоновый” дрейф. Так, например, магнитный полюс Северного полушария «пробежал” за последние 20 лет более 200 км в южном направлении.
Итак, проанализировав последние исследования о возможной скорой смене магнитных полюсов, мы решили провести эксперимент на домашнем животном. В результате длительных наблюдений мы пришли к выводу, что в 80 % случаев наш питомец отдыхал, ложась головой на север (южный магнитный полюс).
Это подтверждает и исследования британских ученых. Затем, мы с помощью двух постоянных магнитов поменяли хомячку полярность магнитного поля так, что северный магнитный полюс в локальной области проживания хомячка сменился на южный. Наблюдая за поведением животного, мы отметили возросшее беспокойство, агрессивное поведение, снижение аппетита и ухудшение сна. В любой момент мы готовы были приостановить эксперимент, дабы не навредить ему, однако, к нашему удивлению, животное через неделю адаптировалось и уже ложилось спать головой на новый, искусственно созданный южный полюс. Данный эксперимент подтвердил нашу гипотезу о том, что животный мир сможет адаптироваться при переполяризации магнитных полюсов. Однако не все так однозначно, поскольку, как уже было сказано, смена магнитных полюсов Земли повлечет за собой более серьезные изменения климата. Поэтому вопрос выживаемости животных в таких условиях является темой для других, более обширных исследований.
4.Влияние магнитного поля на человека.
Человек на планете Земля постоянно находится под воздействием магнитного поля. Человеческое тело также обладает собственным магнитным полем, различным для разных органов. Важным моментом является поддержание относительного баланса между внешними и внутренними магнитными полями. Бесспорным является факт, что внешние магнитные поля в значительной мере определяют состояние наших внутренних магнитных полей.
Врачи и ученые эксперты в области физиологических процессов, происходящих под влиянием магнитного поля в человеческом организме, обращают повышенное внимание на влияние магнитного поля на кровеносно-сосудистую систему человека, эффективность переноса кислорода кровью, транспортировку питательных веществ, но наиболее чувствительной к магнитному полю является нервная система. На магнитные поля реагирует и многие другие системы организма: эндокринная, сердечно-сосудистая, дыхательная, костно-мышечная и пищеварительная системы, органы чувств и кровь.
В макромолекулах (нуклеиновые кислоты, протеины и т.п.) под влиянием магнитных полей возникают заряды и изменяется их магнитная восприимчивость. Магнитная энергия макромолекул в результате такого воздействия превышает энергию теплового движения. Именно данный эффект даёт возможность использовать магнитное поле для запуска ориентационных и концентрационных изменений внутри биологически активных макромолекул. Этот эффект влияет на скорость биохимических и биофизических процессов. Активность ионов является важнейшим регуляторным механизмом человеческого организма. Эта активность определяется, в первую очередь, связью с макромолекулами и степенью гидратации (то есть связью с молекулами воды). Благодаря возрастанию ионной активности в тканях организма под воздействием магнитых полей происходит стимуляция клеточного метаболизма, то есть увеличение обмена веществ.
Влияние магнитного поля на различные системы организма
У человека при кратковременном его пребывании в немагнитной (гипомагнитной) среде немедленно изменяется реакция центральной нервной системы.
Исследования показали, что при воздействии на человеческий организм кратковременного переменного магнитного поля с частотой 0,01 — 5 Гц происходит резкое изменение характера электроэнцефалограммы мозга человека. Под воздействием слабых переменных магнитных полей у человека возрастает частота пульса, начинает болеть голова, ухудшается самочувствие и чувствуется слабость во всём организме. При этом происходит сильное изменение электрической активности мозга.
Влияние магнитных бурь на человека.
Эксперименты подтверждают существование прямого воздействия крайне низкочастотных колебаний геомагнитного поля на организм человека. Исходя из этих сведений можно заключить, что во время магнитных возмущений на Земле (то есть во время магнитных бурь) низкочастотные вариации геомагнитного поля будут отрицательно воздействовать на самочувствие и здоровье людей.
В Ереванском медицинском институте исследовали взаимосвязь между возмущениями геомагнитного поля и уровнем заболеваемости инфарктом миокарда. Инфаркт миокарда очень удобен для исследования, так как можно чётко определить время его возникновения, а затем соотнести с временем различных гелио-геофизических явления, например, магнитных бурь.
По данным измерения артериального давления в течение года и определения количества лейкоцитов в крови у 43 пациентов было достоверно показано, что суточные изменения диастолического давления и содержания лейкоцитов совпадают с ежедневными изменениями магнитного поля Земли. Так же зависит от возмущенности магнитного поля Земли и частота сердечного ритма.
Влияние солнечной активности на человека. Исследования показали, что в зависимости от солнечной активности в крови человека изменяется количество лейкоцитов: при высокой солнечной активности концентрация лейкоцитов падает, и наоборот.
Суточная динамика радиочувствительности является предметом многих исследований, которые показали, что результат радиационного воздействия на человека в любой момент времени зависит от состояния геомагнитного поля в непосредственном месте проведения исследований.
Во время геомагнитных бурь у здоровых молодых людей замедляется свертываемость крови, в крови уменьшается количество лейкоцитов и тромбоцитов, увеличивается скорость оседания эритроцитов и активность тромбооразования. Исследования в различных городах показали, что характер изменения гемоглобина и эритроцитов в крови является схожим и связан с глобальными изменениями геомагнитной активности.
Важность магнитного поля для человека. Снижение уровня внешнего магнитного поля ведёт к нарушению магнитного поля в кровеносной системе, в результате чего нарушается кровообращение, транспортировка кислорода и питательных веществ к органам и тканям, что может в итоге привести к развитию болезни. Таким образом, недостаточный уровень внешнего магнитного воздействия по степени вреда, наносимого им организму, может вполне соперничать с дефицитом минералов и витаминов.
5.Инверсия ( переполяризация ) и современная техногенная цивилизация.
Геофизики предупреждают, что смена полюсов опасна для жизни на Земле. Магнитные поля искривляют поток солнечного ветра (заряженных частиц, летящих от Солнца). В результате большинство из них огибает Землю по замкнутой траектории и не наносит вреда земным организмам. Резкие колебания привели бы к тому, что число высокоэнергичных частиц, проходящих через атмосферу, увеличилось бы в десятки раз.
Мы не зря провели параллель в нашей работе и сравнили реакцию одного из представителей животного мира с реакцией целой цивилизации в условиях переполяризации.
Человек – homo sapiens – также является частью природы и в состоянии справиться с подобными природными катаклизмами. Представим, например, глухую вымирающую российскую деревушку, которых, к сожалению, все больше в нашей стране.
В такие места уже не доходят линии электропередач, нет сотовой связи и других признаков современной цивилизации. Люди, проживающие там, естественно и не узнают о панике на мировых рынках. Скорее всего, они всего лишь заметят некоторые изменения в природе, например, к удивлению обнаружат, что птицы уже не улетают, как раньше, на юг, и почувствуют физическое недомогание.
6. Исследование зависимости учащихся и учителей
от влияния магнитных бурь.
После изучения этого материала у меня появилось желание самому пронаблюдать, как влияют магнитные явления на самочувствие людей. Я проследил эту закономерность на примере разновозрастных групп людей.
2 группа : учителя с 30 до 60 лет.
Перед собой поставил цель: установить степень воздействия магнитных бурь на нашу работоспособность и самочувствие и рассчитать процент зависимых от числа опрошенных. Отслеживание мы проводили в течение 1 месяца.
Всего было опрошено 12 человек. Из первой группы- 8 учащихся. Из второй группы 4 учителя. На вопрос: Влияет ли на ваше самочувствие магнитные бури, были получены следующие ответы:
