Die magnetiese interaksie van voorwerpe is een van die fundamentele prosesse wat alles in die Heelal beheer. Die sigbare manifestasies daarvan is magnetiese verskynsels. Onder hulle is die noordelike ligte, die aantrekkingskrag van magnete, magnetiese storms, ens. Hoe ontstaan hulle? Wat is hulle?
Magnetisme
Magnetiese verskynsels en eienskappe word gesamentlik na verwys as magnetisme. Hulle bestaan is al baie lank bekend. Daar word aanvaar dat die Chinese so vroeg as vierduisend jaar gelede hierdie kennis gebruik het om 'n kompas te skep en seereise te navigeer. Om eksperimente uit te voer en die fisiese magnetiese verskynsel ernstig te bestudeer, het eers in die 19de eeu begin. Hans Oersted word beskou as een van die eerste navorsers in hierdie veld.
Magnetiese verskynsels kan beide in die Ruimte en op Aarde voorkom, en verskyn slegs binne magnetiese velde. Sulke velde ontstaan uit elektriese ladings. Wanneer die ladings stilstaan, vorm 'n elektriese veld rondom hulle. Wanneer hulle beweeg - 'n magneetveld.
Dit wil sê, die verskynsel van die magnetiese veld kom voor met die koms vanelektriese stroom of wisselende elektriese veld. Dit is 'n gebied van die ruimte waarbinne 'n krag inwerk wat magnete en magnetiese geleiers beïnvloed. Dit het sy eie rigting en neem af soos dit wegbeweeg van sy bron - die geleier.
Magnete
'n Liggaam waarom 'n magneetveld gevorm word, word 'n magneet genoem. Die kleinste daarvan is die elektron. Die aantrekkingskrag van magnete is die bekendste fisiese magnetiese verskynsel: as jy twee magnete aan mekaar heg, sal hulle óf aantrek óf afstoot. Dit gaan alles oor hul posisie relatief tot mekaar. Elke magneet het twee pole: noord en suid.
Pole met dieselfde naam stoot mekaar af, terwyl teenoorgestelde pole, inteendeel, aantrek. As jy dit in twee sny, sal die noord- en suidpool nie skei nie. Gevolglik sal ons twee magnete kry, wat elkeen ook twee pole sal hê.
Daar is 'n aantal materiale wat magneties is. Dit sluit in yster, kob alt, nikkel, staal, ens. Onder hulle is daar vloeistowwe, legerings, chemiese verbindings. As magnete naby 'n magneet gehou word, sal hulle self een word.
Stowwe soos suiwer yster verkry maklik hierdie eiendom, maar neem ook vinnig afskeid daarvan. Ander (soos staal) neem langer om te magnetiseer, maar behou die effek vir 'n lang tyd.
Magnetisering
Ons het hierbo vasgestel dat 'n magnetiese veld ontstaan wanneer gelaaide deeltjies beweeg. Maar oor watter soort beweging kan ons praat, byvoorbeeld in 'n stuk yster wat aan 'n yskas hang? Almalstowwe bestaan uit atome, wat bewegende deeltjies bevat.
Elke atoom het sy eie magnetiese veld. Maar in sommige materiale word hierdie velde ewekansig in verskillende rigtings gerig. As gevolg hiervan word een groot veld nie rondom hulle geskep nie. Sulke stowwe is nie in staat om te magnetiseer nie.
In ander materiale (yster, kob alt, nikkel, staal) kan die atome in lyn wees sodat hulle almal op dieselfde manier wys. As gevolg hiervan word 'n gemeenskaplike magneetveld rondom hulle gevorm en die liggaam word gemagnetiseer.
Dit blyk dat die magnetisering van 'n liggaam die ordening van die velde van sy atome is. Om hierdie volgorde te breek, is dit genoeg om dit hard te slaan, byvoorbeeld met 'n hamer. Die velde van atome sal chaoties begin beweeg en hul magnetiese eienskappe verloor. Dieselfde sal gebeur as die materiaal verhit word.
Magnetiese induksie
Magnetiese verskynsels word geassosieer met bewegende ladings. So, rondom 'n geleier met 'n elektriese stroom, sal 'n magnetiese veld beslis ontstaan. Maar kan dit andersom wees? Die Engelse fisikus Michael Faraday het eenkeer hierdie vraag gevra en die verskynsel van magnetiese induksie ontdek.
Hy het tot die gevolgtrekking gekom dat 'n konstante veld nie 'n elektriese stroom kan veroorsaak nie, maar 'n veranderlike een kan. Die stroom kom in 'n geslote stroombaan van die magneetveld voor en word induksie genoem. In hierdie geval sal die elektromotoriese krag verander in verhouding tot die verandering in die spoed van die veld wat die stroombaan deurdring.
Faraday se ontdekking was 'n ware deurbraak en het aansienlike voordele vir elektriese vervaardigers ingehou. Danksy hom het dit moontlik geword om stroom van meganiese energie te ontvang. Die wet wat deur die wetenskaplike afgelei is, is toegepas engebruik in die toestel van elektriese motors, verskeie kragopwekkers, transformators, ens.
Aarde se magneetveld
Jupiter, Neptunus, Saturnus en Uranus het 'n magneetveld. Ons planeet is geen uitsondering nie. In die gewone lewe merk ons dit skaars op. Dit is nie tasbaar nie, het geen smaak of reuk nie. Maar dit is met hom dat magnetiese verskynsels in die natuur geassosieer word. Soos die aurora, magnetiese storms of magnetoresepsie by diere.
In wese is die Aarde 'n groot, maar nie baie sterk magneet nie, wat twee pole het wat nie met die geografiese pole saamval nie. Magnetiese lyne verlaat die Suidpool van die planeet en gaan die Noorde binne. Dit beteken dat die Suidpool van die Aarde in werklikheid die noordpool van die magneet is (dus hoekom in die Weste die suidpool in blou - S aangedui word, en in rooi die noordpool - N aandui).
Die magneetveld strek honderde kilometers van die oppervlak van die planeet af. Dit dien as 'n onsigbare koepel wat kragtige galaktiese en sonstraling weerkaats. Tydens die botsing van stralingspartikels met die Aarde se dop word baie magnetiese verskynsels gevorm. Kom ons kyk na die bekendste van hulle.
Magnetiese storms
Die Son het 'n sterk invloed op ons planeet. Dit gee ons nie net hitte en lig nie, maar lok ook sulke onaangename magnetiese verskynsels soos storms uit. Hul voorkoms word geassosieer met 'n toename in sonaktiwiteit en die prosesse wat binne hierdie ster plaasvind.
Die Aarde word voortdurend deur die vloei van geïoniseerde deeltjies vanaf die Son beïnvloed. Hulle beweeg saamspoed van 300-1200 km/s en word gekenmerk as sonwind. Maar van tyd tot tyd vind skielike uitwerpings van 'n groot aantal van hierdie deeltjies op 'n ster plaas. Hulle tree op soos skokke op die aarde se dop en laat die magneetveld ossilleer.
Sulke storms duur gewoonlik tot drie dae. Op hierdie tydstip voel sommige inwoners van ons planeet onwel. Die vibrasies van die dop word in ons weerspieël met hoofpyne, verhoogde druk en swakheid. In 'n leeftyd ervaar 'n persoon gemiddeld 2 000 storms.
Northern Lights
Daar is ook aangenamer magnetiese verskynsels in die natuur – die noordelike ligte of die aurora. Dit manifesteer hom in die vorm van 'n luggloed met vinnig veranderende kleure, en kom hoofsaaklik in hoë breedtegrade (67-70 °) voor. Met sterk aktiwiteit van die Son word die uitstraling selfs laer waargeneem.
Ongeveer 64 kilometer bokant die pole ontmoet gelaaide sonkragdeeltjies die verre uithoeke van die magneetveld. Hier gaan sommige van hulle na die Aarde se magnetiese pole, waar hulle met die gasse van die atmosfeer in wisselwerking tree, en daarom verskyn die aurora.
Die spektrum van die gloei hang af van die samestelling van die lug en die seldsamestelling daarvan. Die rooi gloed kom op 'n hoogte van 150 tot 400 kilometer voor. Blou en groen skakerings word geassosieer met 'n hoë inhoud van suurstof en stikstof. Hulle kom op 'n hoogte van 100 kilometer voor.
Magnitoreception
Die belangrikste wetenskap wat magnetiese verskynsels bestudeer, is fisika. Sommige van hulle kan egter ook met biologie verband hou. Byvoorbeeld, die magnetiese sensitiwiteit van leweorganismes - die vermoë om die aarde se magnetiese veld te herken.
Baie diere, veral trekspesies, het hierdie unieke gawe. Die vermoë om magnetoresepsie te verkry is gevind in vlermuise, duiwe, skilpaaie, katte, takbokke, sommige bakterieë, ens. Dit help diere om in die ruimte te navigeer en hul tuiste te vind, en wegbeweeg daarvan vir tientalle kilometers.
As 'n persoon 'n kompas vir oriëntasie gebruik, gebruik diere heeltemal natuurlike gereedskap. Wetenskaplikes kan nog nie presies bepaal hoe en hoekom magnetoresepsie werk nie. Maar dit is bekend dat duiwe hul tuiste kan vind, selfs al word hulle honderde kilometers daarvandaan weggeneem, terwyl hulle die voël in 'n heeltemal donker boks toemaak. Skilpaaie vind selfs jare later hul geboorteplek.
Danksy hul "superkragte", verwag diere vulkaniese uitbarstings, aardbewings, storms en ander rampspoed. Hulle is sensitief vir fluktuasies in die magnetiese veld, wat die vermoë tot selfbehoud verhoog.
