Magnetska interakcija objekata jedan je od temeljnih procesa koji upravljaju svime u svemiru. Njegove vidljive manifestacije su magnetski fenomeni. Među njima su sjeverno svjetlo, privlačnost magneta, magnetske oluje itd. Kako nastaju? Što su oni?
Magnetizam
Magnetske pojave i svojstva zajednički se nazivaju magnetizmom. Njihovo postojanje je poznato već jako dugo. Pretpostavlja se da su Kinezi već prije četiri tisuće godina koristili ovo znanje za izradu kompasa i navigaciju na morskim putovanjima. Provođenje eksperimenata i ozbiljno proučavanje fizičkog magnetskog fenomena počelo je tek u 19. stoljeću. Hans Oersted se smatra jednim od prvih istraživača u ovom području.
Magnetske pojave mogu se pojaviti i u Svemiru i na Zemlji, a pojavljuju se samo unutar magnetskih polja. Takva polja nastaju iz električnih naboja. Kada naboji miruju, oko njih nastaje električno polje. Kada se kreću - magnetsko polje.
Odnosno, fenomen magnetskog polja javlja se pojavomelektrična struja ili izmjenično električno polje. Ovo je područje prostora unutar kojeg djeluje sila koja utječe na magnete i magnetske vodiče. Ima svoj smjer i smanjuje se kako se udaljava od svog izvora - vodiča.
Magneti
Tijelo oko kojeg se formira magnetsko polje naziva se magnet. Najmanji od njih je elektron. Privlačenje magneta najpoznatiji je fizički magnetski fenomen: pričvrstite li dva magneta jedan na drugi, oni će se ili privući ili odbijati. Sve je u njihovoj poziciji u odnosu jedni prema drugima. Svaki magnet ima dva pola: sjeverni i južni.
Istoimenski polovi se međusobno odbijaju, dok se suprotni polovi, naprotiv, privlače. Ako ga prepolovite, sjeverni i južni pol se neće odvojiti. Kao rezultat, dobit ćemo dva magneta, od kojih će svaki imati i dva pola.
Postoji niz materijala koji su magnetski. To uključuje željezo, kob alt, nikal, čelik itd. Među njima postoje tekućine, legure, kemijski spojevi. Ako se magneti drže blizu magneta, oni će i sami postati.
Tvari poput čistog željeza lako stječu ovo svojstvo, ali se i brzo opraštaju od njega. Drugima (kao što je čelik) potrebno je dulje da se magnetiziraju, ali zadržavaju učinak dugo vremena.
magnetiziranje
Iznad smo utvrdili da magnetsko polje nastaje kada se nabijene čestice kreću. Ali o kakvom kretanju možemo govoriti, na primjer, u komadu željeza koji visi na hladnjaku? svitvari se sastoje od atoma koji sadrže pokretne čestice.
Svaki atom ima svoje magnetsko polje. No, u nekim materijalima ta su polja nasumično usmjerena u različitim smjerovima. Zbog toga se oko njih ne stvara jedno veliko polje. Takve tvari nisu sposobne za magnetiziranje.
U drugim materijalima (željezo, kob alt, nikal, čelik) atomi se mogu poredati tako da svi pokazuju na isti način. Kao rezultat, oko njih se formira zajedničko magnetsko polje i tijelo postaje magnetizirano.
Ispada da je magnetizacija tijela poredak polja njegovih atoma. Da biste prekinuli ovaj red, dovoljno ga je snažno udariti, na primjer, čekićem. Polja atoma počet će se kretati kaotično i izgubiti svoja magnetska svojstva. Isto će se dogoditi ako se materijal zagrije.
Magnetska indukcija
Magnetske pojave povezane su s pokretnim nabojima. Dakle, oko vodiča s električnom strujom sigurno će nastati magnetsko polje. Ali može li biti obrnuto? Engleski fizičar Michael Faraday jednom je postavio ovo pitanje i otkrio fenomen magnetske indukcije.
Zaključio je da konstantno polje ne može izazvati električnu struju, ali promjenjivo može. Struja se javlja u zatvorenom krugu magnetskog polja i naziva se indukcija. U ovom slučaju, elektromotorna sila će se promijeniti proporcionalno promjeni brzine polja koje prožima strujni krug.
Faradayevo otkriće bilo je pravi proboj i donijelo je značajne prednosti proizvođačima električne energije. Zahvaljujući njemu, postalo je moguće primati struju iz mehaničke energije. Primijenjen je zakon koji je znanstvenik izveo ikoristi se u uređajima elektromotora, raznih generatora, transformatora itd.
Zemljino magnetsko polje
Jupiter, Neptun, Saturn i Uran imaju magnetsko polje. Naš planet nije iznimka. U običnom životu to gotovo ne primjećujemo. Nije opipljivo, nema okus ni miris. Ali s njim su povezani magnetski fenomeni u prirodi. Kao što su aurora, magnetske oluje ili magnetorecepcija kod životinja.
U suštini, Zemlja je ogroman, ali ne baš jak magnet, koji ima dva pola koja se ne poklapaju s geografskim. Magnetske linije napuštaju južni pol planeta i ulaze u sjeverni. To znači da je zapravo Južni pol Zemlje sjeverni pol magneta (zato je na Zapadu južni pol označen plavom bojom - S, a crvenom označava sjeverni pol - N).
Magnetsko polje se proteže stotinama kilometara od površine planeta. Služi kao nevidljiva kupola koja reflektira snažno galaktičko i sunčevo zračenje. Tijekom sudara čestica zračenja sa Zemljinom ljuskom nastaju mnoge magnetske pojave. Pogledajmo najpoznatije od njih.
Magnetske oluje
Sunce ima snažan utjecaj na naš planet. Ne samo da nam daje toplinu i svjetlost, već i izaziva takve neugodne magnetske pojave kao što su oluje. Njihova pojava povezana je s povećanjem sunčeve aktivnosti i procesima koji se događaju unutar ove zvijezde.
Zemlja je stalno pod utjecajem protoka ioniziranih čestica sa Sunca. Kreću se sabrzine 300-1200 km/s i karakteriziraju ih kao solarni vjetar. Ali s vremena na vrijeme na zvijezdi se događaju iznenadna izbacivanja ogromnog broja tih čestica. Djeluju kao udarci na zemljinu ljusku i uzrokuju osciliranje magnetskog polja.
Takve oluje obično traju i do tri dana. U ovom trenutku, neki se stanovnici našeg planeta osjećaju loše. Vibracije školjke odražavaju se u nama glavoboljom, povećanim pritiskom i slabošću. U životu osoba doživi u prosjeku 2000 oluja.
Northern Lights
U prirodi postoje i ugodniji magnetski fenomeni - sjeverno svjetlo ili aurora. Očituje se u obliku nebeskog sjaja s brzom promjenom boja, a javlja se uglavnom u visokim geografskim širinama (67-70 °). S jakom aktivnošću Sunca, sjaj se opaža još niže.
Oko 64 kilometra iznad polova, nabijene sunčeve čestice susreću se s udaljenim dijelovima magnetskog polja. Ovdje se neki od njih kreću do Zemljinih magnetskih polova, gdje stupaju u interakciju s plinovima atmosfere, zbog čega se pojavljuje aurora.
Spektar sjaja ovisi o sastavu zraka i njegovoj razrijeđenosti. Crveni sjaj se javlja na nadmorskoj visini od 150 do 400 kilometara. Plave i zelene nijanse povezane su s visokim sadržajem kisika i dušika. Javljaju se na nadmorskoj visini od 100 kilometara.
Magnitorecepcija
Glavna znanost koja proučava magnetske pojave je fizika. Međutim, neki od njih mogu biti povezani i s biologijom. Na primjer, magnetska osjetljivost življenjaorganizmi - sposobnost prepoznavanja Zemljinog magnetskog polja.
Mnoge životinje, posebno migratorne vrste, imaju ovaj jedinstveni dar. Sposobnost magnetorecepcije pronađena je kod šišmiša, golubova, kornjača, mačaka, jelena, nekih bakterija itd. Pomaže životinjama da se snalaze u svemiru i pronađu svoj dom, udaljavajući se od njega na desetke kilometara.
Ako osoba koristi kompas za orijentaciju, onda životinje koriste potpuno prirodne alate. Znanstvenici još nisu u stanju točno odrediti kako i zašto magnetorecepcija djeluje. No, poznato je da golubovi mogu pronaći svoj dom čak i ako ih odvedu stotinama kilometara od njega, dok pticu zatvaraju u potpuno mračnu kutiju. Kornjače pronalaze svoje rodno mjesto čak i godinama kasnije.
Zahvaljujući svojim "supermoći", životinje predviđaju vulkanske erupcije, potrese, oluje i druge kataklizme. Osjetljivi su na fluktuacije u magnetskom polju, što povećava sposobnost samoodržanja.
