برهم کنش مغناطیسی اجسام یکی از فرآیندهای اساسی است که بر همه چیز در جهان حاکم است. مظاهر قابل مشاهده آن پدیده های مغناطیسی هستند. از آن جمله می توان به شفق شمالی، جاذبه آهن ربا، طوفان های مغناطیسی و غیره اشاره کرد که چگونه به وجود می آیند؟ آنها چیست؟
مغناطیس
پدیده ها و خواص مغناطیسی در مجموع به عنوان مغناطیس شناخته می شوند. وجود آنها برای مدت بسیار طولانی شناخته شده است. فرض بر این است که در اوایل چهار هزار سال پیش، چینی ها از این دانش برای ایجاد قطب نما و هدایت سفرهای دریایی استفاده کردند. انجام آزمایشات و مطالعه جدی پدیده مغناطیسی فیزیکی تنها در قرن 19 آغاز شد. هانس ارستد را یکی از اولین محققان در این زمینه می دانند.
پدیده های مغناطیسی می توانند هم در فضا و هم در زمین رخ دهند و فقط در میدان های مغناطیسی ظاهر شوند. چنین میدان هایی از بارهای الکتریکی به وجود می آیند. هنگامی که بارها ثابت هستند، میدان الکتریکی در اطراف آنها تشکیل می شود. هنگامی که آنها حرکت می کنند - یک میدان مغناطیسی.
یعنی پدیده میدان مغناطیسی با ظهور رخ می دهدجریان الکتریکی یا میدان الکتریکی متناوب این ناحیه ای از فضا است که در آن نیرویی عمل می کند که بر آهنرباها و هادی های مغناطیسی تأثیر می گذارد. جهت خاص خود را دارد و با دور شدن از منبع خود - هادی - کاهش می یابد.
آهنربا
جسمی که اطراف آن میدان مغناطیسی تشکیل می شود آهنربا نامیده می شود. کوچکترین آنها الکترون است. جاذبه آهنرباها معروف ترین پدیده مغناطیسی فیزیکی است: اگر دو آهنربا را به یکدیگر وصل کنید، یا جذب می شوند یا دفع می شوند. همه چیز به موقعیت آنها نسبت به یکدیگر بستگی دارد. هر آهنربا دو قطب دارد: شمال و جنوب.
قطب های همنام یکدیگر را دفع می کنند، در حالی که قطب های مخالف، برعکس، جذب می کنند. اگر آن را به دو نیم کنید، قطب شمال و جنوب از هم جدا نمی شوند. در نتیجه دو آهنربا به دست خواهیم آورد که هر کدام دو قطب نیز خواهند داشت.
تعدادی از مواد مغناطیسی هستند. اینها عبارتند از آهن، کبالت، نیکل، فولاد و غیره. در میان آنها مایعات، آلیاژها، ترکیبات شیمیایی وجود دارد. اگر آهنرباها در نزدیکی آهنربا نگه داشته شوند، خودشان یکی می شوند.
موادی مانند آهن خالص به راحتی این خاصیت را به دست می آورند، اما به سرعت با آن خداحافظی می کنند. سایرین (مانند فولاد) بیشتر طول می کشد تا مغناطیسی شوند، اما اثر را برای مدت طولانی حفظ می کنند.
مغناطیس
در بالا ثابت کردیم که وقتی ذرات باردار حرکت می کنند، میدان مغناطیسی ایجاد می شود. اما مثلاً در یک تکه آهن که به یخچال آویزان است، از چه نوع حرکتی می توان صحبت کرد؟ همهمواد از اتم هایی تشکیل شده اند که حاوی ذرات متحرک هستند.
هر اتم میدان مغناطیسی خاص خود را دارد. اما در برخی مواد، این میدان ها به صورت تصادفی در جهات مختلف هدایت می شوند. به همین دلیل، یک میدان بزرگ در اطراف آنها ایجاد نمی شود. چنین موادی قادر به مغناطیسی نیستند.
در مواد دیگر (آهن، کبالت، نیکل، فولاد) اتم‌ها می‌توانند به‌گونه‌ای در یک ردیف قرار بگیرند که همه آنها به یک شکل قرار بگیرند. در نتیجه یک میدان مغناطیسی مشترک در اطراف آنها تشکیل می شود و بدن مغناطیسی می شود.
معلوم شد که مغناطش یک جسم، ترتیب میدان های اتم های آن است. برای شکستن این نظم کافی است آن را محکم مثلا با چکش بزنید. میدان های اتم شروع به حرکت بی نظم می کنند و خواص مغناطیسی خود را از دست می دهند. اگر مواد گرم شوند همین اتفاق می افتد.
القای مغناطیسی
پدیده های مغناطیسی با بارهای متحرک مرتبط هستند. بنابراین، در اطراف یک هادی با جریان الکتریکی، مطمئناً یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود. اما آیا می تواند برعکس باشد؟ فیزیکدان انگلیسی مایکل فارادی یک بار این سوال را پرسید و پدیده القای مغناطیسی را کشف کرد.
او نتیجه گرفت که یک میدان ثابت نمی تواند جریان الکتریکی ایجاد کند، اما یک میدان متغیر می تواند. جریان در مدار بسته میدان مغناطیسی ایجاد می شود و القایی نامیده می شود. در این حالت نیروی الکتروموتور متناسب با تغییر سرعت میدانی که در مدار نفوذ می کند تغییر خواهد کرد.
کشف فارادی یک پیشرفت واقعی بود و مزایای قابل توجهی برای تولیدکنندگان برق به همراه داشت. به لطف او، دریافت جریان از انرژی مکانیکی امکان پذیر شد. قانون استنباط شده توسط دانشمند اعمال شد ومورد استفاده در دستگاه موتورهای الکتریکی، ژنراتورهای مختلف، ترانسفورماتورها و …
میدان مغناطیسی زمین
مشتری، نپتون، زحل و اورانوس دارای میدان مغناطیسی هستند. سیاره ما نیز از این قاعده مستثنی نیست. در زندگی معمولی، ما به سختی متوجه آن می شویم. محسوس نیست، مزه و بو ندارد. اما با او است که پدیده های مغناطیسی در طبیعت همراه است. مانند شفق قطبی، طوفان های مغناطیسی یا دریافت مغناطیسی در حیوانات.
در اصل، زمین یک آهنربای بزرگ، اما نه چندان قوی است، که دارای دو قطب است که با قطب های جغرافیایی منطبق نیستند. خطوط مغناطیسی از قطب جنوب سیاره خارج شده و وارد شمال می شوند. این بدان معنی است که در واقع قطب جنوب زمین قطب شمال آهنربا است (از این رو چرا در غرب قطب جنوب با آبی - S و در قرمز نشان دهنده قطب شمال - N است).
میدان مغناطیسی صدها کیلومتر از سطح سیاره گسترش یافته است. این به عنوان یک گنبد نامرئی عمل می کند که تابش قدرتمند کهکشانی و خورشیدی را منعکس می کند. در هنگام برخورد ذرات تشعشع با پوسته زمین، پدیده های مغناطیسی زیادی شکل می گیرد. بیایید به معروف ترین آنها نگاه کنیم.
طوفان های مغناطیسی
خورشید تأثیر زیادی بر سیاره ما دارد. این نه تنها به ما گرما و نور می دهد، بلکه پدیده های مغناطیسی ناخوشایندی مانند طوفان را نیز تحریک می کند. ظاهر آنها با افزایش فعالیت خورشیدی و فرآیندهایی که در داخل این ستاره رخ می دهد مرتبط است.
زمین دائماً تحت تأثیر جریان ذرات یونیزه شده از خورشید است. آنها حرکت می کنندسرعت 300-1200 کیلومتر بر ثانیه است و به عنوان باد خورشیدی شناخته می شوند. اما هر از گاهی، پرتاب های ناگهانی تعداد زیادی از این ذرات روی یک ستاره اتفاق می افتد. آنها مانند شوک بر روی پوسته زمین عمل می کنند و باعث نوسان میدان مغناطیسی می شوند.
چنین طوفانی معمولاً تا سه روز ادامه دارد. در این زمان، برخی از ساکنان سیاره ما احساس ناخوشی می کنند. ارتعاشات پوسته با سردرد، افزایش فشار و ضعف در ما منعکس می شود. در طول زندگی، یک فرد به طور متوسط 2000 طوفان را تجربه می کند.
نورهای شمالی
همچنین پدیده های مغناطیسی دلپذیرتری در طبیعت وجود دارد - شفق های شمالی یا شفق قطبی. این خود را به شکل یک درخشش آسمان با رنگ های سریع در حال تغییر نشان می دهد و عمدتاً در عرض های جغرافیایی بالا (67-70 درجه) رخ می دهد. با فعالیت شدید خورشید، تابش حتی کمتر مشاهده می شود.
در حدود ۶۴ کیلومتری بالای قطب ها، ذرات باردار خورشیدی به دوردست های میدان مغناطیسی می رسند. در اینجا، برخی از آنها به سمت قطب های مغناطیسی زمین می روند، جایی که با گازهای جو تعامل می کنند، به همین دلیل است که شفق قطبی ظاهر می شود.
طیف درخشش به ترکیب هوا و کمیاب شدن آن بستگی دارد. درخشش قرمز در ارتفاع 150 تا 400 کیلومتری رخ می دهد. سایه های آبی و سبز با محتوای بالای اکسیژن و نیتروژن همراه است. آنها در ارتفاع 100 کیلومتری رخ می دهند.
درمان بزرگ
علمی اصلی که پدیده های مغناطیسی را مطالعه می کند فیزیک است. با این حال، برخی از آنها ممکن است به زیست شناسی نیز مرتبط باشند. به عنوان مثال، حساسیت مغناطیسی زندگیموجودات - توانایی تشخیص میدان مغناطیسی زمین.
بسیاری از حیوانات، به ویژه گونه های مهاجر، این موهبت منحصر به فرد را دارند. توانایی دریافت مغناطیسی در خفاش ها، کبوترها، لاک پشت ها، گربه ها، گوزن ها، برخی باکتری ها و غیره یافت شد. این به حیوانات کمک می کند در فضا حرکت کنند و خانه خود را پیدا کنند و ده ها کیلومتر از آن دور شوند.
اگر شخصی برای جهت یابی از قطب نما استفاده می کند، حیوانات از ابزارهای کاملاً طبیعی استفاده می کنند. دانشمندان هنوز قادر به تعیین دقیق چگونگی و چرایی اثر مغناطیسی نیستند. اما مشخص است که کبوترها می توانند خانه خود را پیدا کنند حتی اگر صدها کیلومتر از آن دور شوند، در حالی که پرنده را در یک جعبه کاملاً تاریک می بندند. لاک پشت ها حتی سال ها بعد زادگاه خود را پیدا می کنند.
به لطف "ابرقدرت" حیوانات، فوران های آتشفشانی، زلزله، طوفان و سایر بلایای طبیعی را پیش بینی می کنند. آنها به نوسانات میدان مغناطیسی حساس هستند که توانایی حفظ خود را افزایش می دهد.
