שדה גאומגנטי (GP) נוצר על ידי מקורות שנמצאים בתוך כדור הארץ, כמו גם במגנטוספירה וביונוספרה. הוא מגן על כדור הארץ ועל החיים עליו מפני ההשפעות המזיקות של הקרינה הקוסמית. נוכחותו נצפתה על ידי כל מי שהחזיק את המצפן וראה קצה אחד של החץ מכוון דרומה והשני מכוון צפונה. הודות למגנטוספרה, גילויים גדולים נעשו בפיזיקה, ועדיין משמשת נוכחותה לים, לתחתיות, לתעופה ולניווט בחלל.
מאפיין כללי
הכוכב שלנו הוא מגנט ענק. הקוטב הצפוני שלו ממוקם בחלק "העליון" של כדור הארץ, לא הרחק מהקוטב הגיאוגרפי, והקוטב הדרומי נמצא ליד הקוטב הגאוגרפי המקביל. מנקודות אלה לאורך אלפי קילומטרים רבים לחלל מרחיבים את קווי הכוח המגנטיים המרכיבים את המגנטוספרה עצמה.
קטבים מגנטיים וגיאוגרפיים די רחוקים זה מזה. אם אתה מצייר קו ברור בין הקטבים המגנטיים, אתה יכול סוף סוף לקבל ציר מגנטי עם זווית נטייה של 11.3 ° לציר הסיבוב. ערך זה אינו קבוע והכל משום שהקטבים המגנטיים נעים יחסית לפני השטח של כדור הארץ ומשנים את מיקומם מדי שנה.
אופי השדה הגאומגנטי
המסך המגנטי נוצר על ידי זרמים חשמליים (מטענים נעים), שנולדים בליבת נוזל חיצונית הממוקמת בתוך כדור הארץ בעומק מאוד הגון. זו מתכת זורמת והיא נעה. תהליך זה נקרא הסעה. החומר הנע של הגרעין יוצר זרמים וכתוצאה מכך שדות מגנטיים.
המסך המגנטי מגן באופן אמין על כדור הארץ מפני קרינה קוסמית. המקור העיקרי שלה הוא רוח השמש - תנועת חלקיקים מיוננים הזורמים מהקורונה השמש. המגנטוספרה מסיטה את הזרם הרציף הזה, ומפנה אותו סביב כדור הארץ, שבגללו קרינה קשה אינה משפיעה לרעה על כל היצורים החיים של הכוכב הכחול.
אם לכדור הארץ לא היה שדה גאומגנטי, הרוח השמש הייתה מונעת את האטמוספרה שלו. על פי השערה אחת, זה בדיוק מה שקרה במאדים. רוח השמש רחוקה מהאיום היחיד, מכיוון שהשמש גם משחררת כמות גדולה של חומר ואנרגיה בצורה של פליטות אלמוניות, מלווה בזרם חזק של חלקיקים רדיואקטיביים. עם זאת, אפילו במקרים אלה, השדה המגנטי של כדור הארץ מגן עליו, מסיט את הזרמים הללו מכוכב הלכת.
מסך מגנטי משנה את הקטבים שלו בערך אחת ל -250, 000 שנה. הקוטב הצפוני המגנטי תופס את מקומו של הצפון, ולהיפך. למדענים אין הסבר ברור מדוע זה קורה.
היסטוריית מחקר
היכרותם של אנשים עם התכונות המדהימות של מגנטיות יבשתית התרחשה עם שחר התרבות. כבר בעת העתיקה ידעה האנושות בזכות עפרות ברזל מגנטיות - מגנטיט. עם זאת, מי ומתי נחשף כי מגנטים טבעיים מכוונים במרחב באותה מידה ביחס לקטבים הגאוגרפיים של כדור הארץ אינו ידוע. על פי גרסה אחת, הסינים הכירו את התופעה כבר בשנת 1100, אולם הם החלו להשתמש בה בפועל רק כעבור שתי מאות שנים. במערב אירופה החל להשתמש במצפן המגנטי בניווט בשנת 1187.
מבנה ותכונות
ניתן לחלק את השדה המגנטי של כדור הארץ ל:
- השדה המגנטי העיקרי (95%), אשר מקורותיו נמצאים בליבת הזרם החשמלי של כדור הארץ;
- שדה מגנטי אנומלי (4%) שנוצר על ידי סלעים בשכבה העליונה של כדור הארץ עם רגישות מגנטית טובה (אחד החזקים שבהם הוא אנומליה מגנטית של קורסק);
- שדה מגנטי חיצוני (נקרא גם לסירוגין, 1%) הקשורים לאינטראקציות שמש-יבשתיות.
וריאציות גאומגנטיות רגילות
שינויים בשדה הגאומגנטי בזמן, תחת השפעת מקורות חיצוניים וחיצוניים (ביחס למשטח כדור הארץ) נקראים וריאציות מגנטיות. הם מאופיינים בסטייה של רכיבי ה- GP מהערך הממוצע באתר התצפית. וריאציות מגנטיות יש התאמה רציפה בזמן, ולעתים קרובות שינויים כאלה הם תקופתיים באופיים.
וריאציות קבועות שחוזרות על עצמן מדי יום הן שינויים בשדה המגנטי הקשורים לשינויים השמשיים והירחיים בעוצמת ה- GP. הווריאציות מגיעות למקסימום במהלך היום ובמהלך העימות הירחי.
וריאציות גאומגנטיות לא סדירות
שינויים אלה מתרחשים כתוצאה מהשפעת רוח השמש על המגנטוספרה של כדור הארץ, שינויים בתוך המגנטוספרה עצמה והאינטראקציה שלה עם האטמוספירה העליונה המיוננת.
- עשרים ושבעה יום וריאציות קיימות כדפוס של צמיחה מחודשת של הפרעה מגנטית כל 27 יום, המתאימה לתקופת הסיבוב של הגוף השמימי הראשי ביחס לצופה בכדור הארץ. מגמה זו נובעת מקיומם של אזורים פעילים עם אורך חיים בכוכב הילידים שלנו, שנצפו במהלך כמה מהפכותיו. זה בא לידי ביטוי בצורה של הדירות חוזרת של 27 יום של הפרעות גאומגנטיות וסערות מגנטיות.
- 11 שנים וריאציות קשורות לתקופת הפעילות של היווצרות הנקודה של השמש. נחשף כי במהלך שנות הריכוז הגדול ביותר של אזורים חשוכים בדיסק השמש, הפעילות המגנטית מגיעה גם למקסימום, אולם צמיחת הפעילות הגיאומגנטית מפגרת אחר גידול השמש הממוצע בממוצע לשנה.
- וריאציות עונתיות יש שני מקסימום ושני מינימום המתאימים לתקופות שווי השוויון וזמן הסולסטייס.
- בני מאות שנים, בניגוד לאמור לעיל, ממוצא חיצוני, נוצרים כתוצאה מתנועת החומרים ותהליכי הגל בליבה המוליכה הנוזלית של הפלנטה והם המקור העיקרי למידע על המוליכות החשמלית של המעטה והליבה התחתונה, על התהליכים הפיזיים המובילים להסעת החומר, כמו גם על המנגנון. דור שדה גאומגנטי של כדור הארץ. אלה הווריאציות האטיות ביותר - עם תקופות מכמה שנים לשנה.
השפעת השדה המגנטי על עולם החי
למרות העובדה שלא ניתן לראות את המסך המגנטי, תושבי כדור הארץ חשים אותו בצורה מושלמת. לדוגמה, ציפורים נודדות בונות את המסלול שלהן, ומתמקדות בכך. מדענים העלו מספר השערות לגבי תופעה זו. אחד מהם מציע לציפורים לתפוס זאת באופן חזותי. בעיני ציפורים נודדות ישנם חלבונים מיוחדים (קריפטוכרומים) המסוגלים לשנות את מיקומם תחת השפעת שדה גאומגנטי. מחברי ההשערה הזו בטוחים שקריפטוכרומים יכולים למלא את התפקיד של מצפן. עם זאת, לא רק ציפורים, אלא גם צבי ים משתמשים במסך מגנטי כנווט GPS.
חשיפה אנושית למסך המגנטי
השפעת השדה הגאומגנטי על האדם שונה באופן מהותי מכל אחר, בין אם מדובר בקרינה או בזרם מסוכן, מכיוון שהוא משפיע על גוף האדם באופן מוחלט.
מדענים מאמינים כי התחום הגיאומגנטי פועל בתחום התדרים הנמוך במיוחד, וכתוצאה ממנו הוא עונה על המקצבים הפיזיולוגיים הבסיסיים: נשימה, לב ומוח. אדם אולי לא מרגיש שום דבר, אך הגוף עדיין מגיב אליו בשינויים תפקודיים במערכת העצבים, הלב וכלי הדם ופעילות המוח. במשך שנים רבות, פסיכיאטרים עוקבים אחר הקשר בין פרצי עוצמה של השדה הגאומגנטי לבין החמרת מחלות נפשיות, מה שמוביל לעתים קרובות להתאבדות.
"אינדקס" של פעילות גאומגנטית
הפרעות בשדה המגנטי הקשורות לשינויים במערכת הזרם המגנטוספירה-יונוספרה נקראות פעילות גאומגנטית (GA). כדי לקבוע את רמתו משתמשים בשני מדדים - A ו- K. האחרון מראה את הערך של GA. זה מחושב על פי מדידות מסך מגנטי שנערכו מדי יום בפרקי זמן של שלוש שעות, החל משעה 00:00 UTC (זמן אוניברסלי מתואם). המדדים הגבוהים ביותר של הפרעה מגנטית מושווים לערכי השדה הגאומגנטי של יום רגוע עבור מוסד מדעי מסוים, תוך התחשבות בערכים המרביים מהסטיות שנצפו.
על סמך הנתונים שהושגו מחושב האינדקס K. בשל העובדה שמדובר בכמות מעין-לוגריתמית (כלומר, הוא גדל על ידי אחדות עם עלייה בהפרעה בערך פי 2), לא ניתן יהיה בממוצע לקבל תמונה היסטורית ארוכת טווח של מצב השדה הגאומגנטי של כדור הארץ. לשם כך יש אינדקס A, שהוא ערך ממוצע יומי. זה נקבע בפשטות - כל ממד באינדקס K מומר לאינדקס שווה ערך. הערכים של K המתקבלים לאורך היום ממוצעים, ובזכותם ניתן להשיג את המדד A שערכו בימים רגילים אינו עולה על סף 100, ובתקופת הסופות המגנטיות הקשות יכול לעלות על 200.
מכיוון שהפרעות בשדה הגאומגנטי בנקודות שונות בכוכב הלכת אינן זהות, ערכי האינדקס A ממקורות מדעיים שונים יכולים להשתנות באופן ניכר. על מנת להימנע מניתוח כזה, המדדים A שהושגו על ידי המצפים מופחתים לממוצע והמדד העולמי A r מופיע. אותו דבר עם המדד K p, שהוא ערך שברירי בטווח 0-9. הערך שלו בין 0 ל -1 מעיד על כך שהשדה הגאומגנטי הוא תקין, כלומר התנאים האופטימליים למעבר בטווחי הגל הקצר נשמרים. כמובן, בכפוף לזרימה אינטנסיבית למדי של קרינת שמש. שדה גאומגנטי בן שתי נקודות מאופיין כהפרעה מגנטית בינונית, שמסבכת מעט את מעבר גלי הדצימטר. ערכים 5 עד 7 מצביעים על הימצאותן של סערות גאומגנטיות המפריעות באופן רציני לטווח האמור, ובמקרה של סערה חזקה (8-9 נקודות), מעבר של גלים קצרים בלתי אפשרי.
| Ar | ל r | תיאור |
| 0 | 0 | רגוע |
| 2 | 1 | |
| 3 | ||
| 4 | ||
| ז | 2 | מתמרמרת |
| 15 | 3 | |
| 27 | 4 | זועם |
| 48 | 5 | סערה מגנטית |
| 80 | 6 | |
| 132 | ז | סערה מגנטית נהדרת |
| 208 | 8 | |
| 400 | 9 |
השפעת סערות מגנטיות על בריאות האדם
השפעות שליליות של סערות מגנטיות משפיעות על 50-70% מאוכלוסיית העולם. במקביל, הופעתה של תגובת לחץ אצל אנשים מסוימים נצפתה 1-2 יום לפני הפרעה מגנטית, כאשר מתגלים התפרצויות בשמש. עבור אחרים, בשיא או זמן מה לאחר פעילות גאומגנטית מוגזמת.
אנשים תלויים במטרות, כמו גם הסובלים ממחלות כרוניות, נדרשים לעקוב אחר מידע על השדה הגאומגנטי למשך שבוע, כך שניתן יהיה לשלול את הגישה האפשרית של סערות מגנטיות, מתח פיזי ורגשי, כמו גם כל פעולות ואירועים שיכולים להוביל למתח.
