التفاعل المغناطيسي للأجسام هو أحد العمليات الأساسية التي تحكم كل شيء في الكون. مظاهره المرئية هي ظواهر مغناطيسية. ومن بينها الأضواء الشمالية ، وجاذبية المغناطيس ، والعواصف المغناطيسية ، وما إلى ذلك. كيف تنشأ؟ ما هم؟
المغناطيسية
يشار إلى الظواهر والخصائص المغناطيسية بشكل جماعي بالمغناطيسية. كان وجودهم معروفًا لفترة طويلة جدًا. من المفترض أنه منذ أربعة آلاف عام ، استخدم الصينيون هذه المعرفة لإنشاء بوصلة والتنقل في الرحلات البحرية. بدأ إجراء التجارب والدراسة الجادة للظاهرة المغناطيسية الفيزيائية فقط في القرن التاسع عشر. يعتبر هانز أورستد من أوائل الباحثين في هذا المجال.
يمكن أن تحدث الظواهر المغناطيسية في كل من الفضاء وعلى الأرض ، ولا تظهر إلا في المجالات المغناطيسية. تنشأ هذه المجالات من الشحنات الكهربائية. عندما تكون الشحنات ثابتة ، يتشكل مجال كهربائي حولها. عندما تتحرك - مجال مغناطيسي.
أي أن ظاهرة المجال المغناطيسي تحدث مع ظهورالتيار الكهربائي أو المجال الكهربائي المتردد. هذه منطقة من الفضاء تعمل فيها قوة تؤثر على المغناطيس والموصلات المغناطيسية. لها اتجاهها الخاص وتتناقص كلما ابتعدت عن مصدرها - الموصل.
مغناطيس
الجسم الذي يتكون حوله مجال مغناطيسي يسمى المغناطيس. أصغرهم هو الإلكترون. إن جاذبية المغناطيس هي أشهر ظاهرة مغناطيسية فيزيائية: إذا قمت بتوصيل مغناطيسين ببعضهما البعض ، فسوف يجتذبون أو يتنافرون. الأمر كله يتعلق بموقفهم بالنسبة لبعضهم البعض. يحتوي كل مغناطيس على قطبين: الشمال والجنوب.
أقطاب من نفس الاسم تتنافر ، بينما الأقطاب المتقابلة ، على العكس من ذلك ، تتجاذب. إذا قمت بقصها إلى قسمين ، فلن يفصل القطبان الشمالي والجنوبي. نتيجة لذلك ، سوف نحصل على مغناطيسين ، كل منهما سيكون له أيضًا قطبان.
هناك عدد من المواد الممغنطة. وتشمل هذه الحديد ، والكوبالت ، والنيكل ، والصلب ، إلخ. من بينها السوائل والسبائك والمركبات الكيميائية. إذا تم وضع المغناطيس بالقرب من المغناطيس ، فسيصبح واحدًا بنفسه.
مواد مثل الحديد النقي تحصل بسهولة على هذه الخاصية ، ولكنها أيضًا تقول وداعًا لها بسرعة. البعض الآخر (مثل الفولاذ) يستغرق وقتًا أطول للمغنطة ولكنه يحتفظ بالتأثير لفترة طويلة.
جذب
لقد أثبتنا أعلاه أن مجالًا مغناطيسيًا ينشأ عندما تتحرك الجسيمات المشحونة. لكن ما نوع الحركة التي يمكن أن نتحدث عنها ، على سبيل المثال ، في قطعة من الحديد معلقة على الثلاجة؟ الجميعالمواد تتكون من ذرات تحتوي على جزيئات متحركة.
لكل ذرة مجالها المغناطيسي الخاص. لكن في بعض المواد ، يتم توجيه هذه الحقول بشكل عشوائي في اتجاهات مختلفة. لهذا السبب ، لم يتم إنشاء حقل كبير واحد حولهم. هذه المواد ليست قادرة على مغنطة
في المواد الأخرى (الحديد والكوبالت والنيكل والصلب) ، يمكن للذرات أن تصطف بحيث تشير جميعها بنفس الطريقة. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل مجال مغناطيسي مشترك حولهم ويصبح الجسم ممغنطًا.
اتضح أن مغنطة الجسم هي ترتيب حقول ذراته. لكسر هذا الترتيب ، يكفي ضربه بشدة ، على سبيل المثال ، بمطرقة. ستبدأ حقول الذرات في التحرك بشكل عشوائي وتفقد خصائصها المغناطيسية. سيحدث نفس الشيء إذا تم تسخين المادة.
الحث المغناطيسي
الظواهر المغناطيسية مرتبطة بالشحنات المتحركة. لذلك ، حول موصل بتيار كهربائي ، سيظهر بالتأكيد مجال مغناطيسي. ولكن هل يمكن أن يكون العكس؟ طرح الفيزيائي الإنجليزي مايكل فاراداي هذا السؤال مرة واكتشف ظاهرة الحث المغناطيسي.
وخلص إلى أن المجال الثابت لا يمكن أن يسبب تيارًا كهربائيًا ، ولكن يمكن أن يتسبب متغير واحد. يحدث التيار في دائرة مغلقة من المجال المغناطيسي ويسمى الحث. في هذه الحالة ، ستتغير القوة الدافعة الكهربائية بما يتناسب مع التغير في سرعة المجال الذي يتخلل الدائرة.
كان اكتشاف فاراداي إنجازًا حقيقيًا وجلب فوائد كبيرة لشركات تصنيع الأجهزة الكهربائية. بفضله ، أصبح من الممكن تلقي التيار من الطاقة الميكانيكية. تم تطبيق القانون الذي استخرجه العالم وتستخدم في جهاز المحركات الكهربائية ، المولدات المختلفة ، المحولات ، إلخ.
المجال المغناطيسي للأرض
كوكب المشتري ونبتون وزحل وأورانوس لديهم مجال مغناطيسي. كوكبنا ليس استثناء. في الحياة العادية ، بالكاد نلاحظ ذلك. ليس ملموسًا وليس له طعم أو رائحة. لكن معه ترتبط الظواهر المغناطيسية في الطبيعة. مثل الشفق القطبي أو العواصف المغناطيسية أو الاستقبال المغناطيسي عند الحيوانات.
بشكل أساسي ، الأرض عبارة عن مغناطيس ضخم ، ولكنه ليس قويًا جدًا ، وله قطبين لا يتطابقان مع القطبين الجغرافيين. تغادر الخطوط المغناطيسية القطب الجنوبي للكوكب وتدخل الشمال. هذا يعني أن القطب الجنوبي للأرض هو في الواقع القطب الشمالي للمغناطيس (ولهذا السبب في الغرب يُشار إلى القطب الجنوبي باللون الأزرق - S ، والأحمر يشير إلى القطب الشمالي - N).
يمتد المجال المغناطيسي لمئات الكيلومترات من سطح الكوكب. إنه بمثابة قبة غير مرئية تعكس الإشعاع المجري والشمسي القوي. أثناء اصطدام جسيمات الإشعاع بقشرة الأرض ، تتشكل العديد من الظواهر المغناطيسية. دعونا نلقي نظرة على أشهرهم
العواصف المغناطيسية
للشمس تأثير قوي على كوكبنا. إنه لا يمنحنا الحرارة والضوء فحسب ، بل إنه يثير أيضًا ظواهر مغناطيسية غير سارة مثل العواصف. يرتبط مظهرها بزيادة النشاط الشمسي والعمليات التي تحدث داخل هذا النجم.
تتأثر الأرض باستمرار بتدفق الجسيمات المتأينة من الشمس. ينتقلون معبسرعة 300-1200 كم / ث وتتميز بالرياح الشمسية. ولكن من وقت لآخر ، تحدث قذفات مفاجئة لعدد ضخم من هذه الجسيمات على نجم. إنها تتصرف مثل الصدمات على قشرة الأرض وتتسبب في تأرجح المجال المغناطيسي.
عادة ما تستمر هذه العواصف لمدة تصل إلى ثلاثة أيام. في هذا الوقت ، يشعر بعض سكان كوكبنا بتوعك. تنعكس اهتزازات القشرة فينا مع الصداع وزيادة الضغط والضعف. في حياته ، يعاني الشخص ما معدله 2000 عاصفة.
الشفق القطبي
هناك أيضًا ظواهر مغناطيسية أكثر متعة في الطبيعة - الأضواء الشمالية أو الشفق القطبي. يتجلى في شكل وهج السماء مع تغير الألوان بسرعة ، ويحدث بشكل رئيسي في خطوط العرض العليا (67-70 درجة). مع النشاط القوي للشمس ، لوحظ الإشعاع أقل.
حوالي 64 كيلومترًا فوق القطبين ، تلتقي الجسيمات الشمسية المشحونة بأماكن بعيدة من المجال المغناطيسي. وهنا يتجه بعضهم إلى الأقطاب المغناطيسية للأرض ، حيث يتفاعلون مع غازات الغلاف الجوي ، ولهذا يظهر الشفق القطبي.
طيف التوهج يعتمد على تكوين الهواء وخلخلة. يحدث التوهج الأحمر على ارتفاع يتراوح بين 150 و 400 كيلومتر. ترتبط الظلال الزرقاء والخضراء بنسبة عالية من الأكسجين والنيتروجين. تحدث على ارتفاع 100 كيلومتر
Magnitoreception
العلم الرئيسي الذي يدرس الظواهر المغناطيسية هو الفيزياء. ومع ذلك ، قد يكون بعضها مرتبطًا أيضًا بالبيولوجيا. على سبيل المثال ، الحساسية المغناطيسية للعيشالكائنات الحية - القدرة على التعرف على المجال المغناطيسي للأرض.
تتمتع العديد من الحيوانات ، وخاصة الأنواع المهاجرة ، بهذه الهدية الفريدة. تم العثور على القدرة على المغناطيسية في الخفافيش والحمام والسلاحف والقطط والغزلان وبعض البكتيريا وما إلى ذلك ، فهي تساعد الحيوانات على التنقل في الفضاء والعثور على منزلهم ، والابتعاد عنه لعشرات الكيلومترات.
إذا كان الشخص يستخدم بوصلة للتوجيه ، فإن الحيوانات تستخدم أدوات طبيعية تمامًا. لم يتمكن العلماء بعد من تحديد كيف ولماذا يعمل الاستقبال المغناطيسي بالضبط. لكن من المعروف أن الحمام قادر على العثور على منزله حتى لو تم نقله مئات الكيلومترات عنه ، بينما يغلق الطائر في صندوق مظلم تمامًا. السلاحف تجد مكان ميلادها حتى بعد سنوات.
بفضل "القوى الخارقة" ، تتوقع الحيوانات الانفجارات البركانية والزلازل والعواصف وغيرها من الكوارث. إنها حساسة لتقلبات المجال المغناطيسي ، مما يزيد من القدرة على الحفاظ على الذات.
