Bidang geomagnetik: fitur, struktur, karakteristik, dan sejarah penelitian

2024 Pengarang: Henry Conors | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-02-12 08:55

Medan geomagnetik (GP) dihasilkan oleh sumber-sumber yang terletak di dalam Bumi, serta di magnetosfer dan ionosfer. Ini melindungi planet dan kehidupan di atasnya dari efek berbahaya dari radiasi kosmik. Kehadirannya diamati oleh semua orang yang memegang kompas dan melihat bagaimana salah satu ujung panah menunjuk ke selatan, dan yang lainnya ke utara. Berkat magnetosfer, penemuan hebat dibuat dalam fisika, dan sejauh ini keberadaannya digunakan untuk navigasi laut, bawah air, penerbangan, dan luar angkasa.

Karakteristik umum

Planet kita adalah magnet yang sangat besar. Kutub utaranya terletak di bagian "atas" Bumi, tidak jauh dari kutub geografis, dan kutub selatannya berada di dekat kutub geografis yang sesuai. Dari titik-titik ini, garis gaya magnet yang membentuk magnetosfer terbentang hingga ribuan kilometer ke angkasa.

Kutub magnet dan geografis cukup berjauhan. Jika Anda menarik garis yang jelas antara kutub magnet, Anda dapat berakhir dengan sumbu magnet dengan sudut kemiringan 11,3 ° terhadap sumbu rotasi. Nilai ini tidak konstan, dan semua karena kutub magnet bergerak relatif terhadap permukaan planet, mengubah lokasinya setiap tahun.

Sifat medan geomagnetik

Perisai magnetik dihasilkan oleh arus listrik (muatan bergerak) yang lahir di inti cairan luar, yang terletak di dalam Bumi pada kedalaman yang sangat baik. Ini adalah logam cair, dan bergerak. Proses ini disebut konveksi. Substansi inti yang bergerak membentuk arus dan, sebagai hasilnya, medan magnet.

Perisai magnet secara andal melindungi Bumi dari radiasi kosmik. Sumber utamanya adalah angin matahari - pergerakan partikel terionisasi yang mengalir dari korona matahari. Magnetosfer membelokkan aliran terus-menerus ini, mengarahkannya ke sekitar Bumi, sehingga radiasi keras tidak memiliki efek merugikan pada semua kehidupan di planet biru.

Jika Bumi tidak memiliki medan geomagnetik, maka angin matahari akan menghilangkan atmosfernya. Menurut satu hipotesis, inilah yang terjadi di Mars. Angin matahari bukanlah satu-satunya ancaman, karena Matahari juga melepaskan sejumlah besar materi dan energi dalam bentuk lontaran korona, disertai dengan aliran partikel radioaktif yang kuat. Namun, bahkan dalam kasus ini, medan magnet bumi melindunginya dengan membelokkan arus ini dariplanet.

Perisai magnet membalikkan kutubnya kira-kira setiap 250.000 tahun. Kutub magnet utara menggantikan kutub utara, dan sebaliknya. Para ilmuwan tidak memiliki penjelasan yang jelas mengapa ini terjadi.

Riwayat penelitian

Perkenalan orang-orang dengan sifat magnet bumi yang menakjubkan terjadi pada awal peradaban. Sudah di zaman kuno, bijih besi magnetik, magnetit, dikenal umat manusia. Namun, siapa dan kapan terungkap bahwa magnet alam memiliki orientasi yang sama di ruang angkasa dalam kaitannya dengan kutub geografis planet ini tidak diketahui. Menurut satu versi, orang Cina sudah akrab dengan fenomena ini pada tahun 1100, tetapi mereka mulai menggunakannya dalam praktik hanya dua abad kemudian. Di Eropa Barat, kompas magnetik mulai digunakan dalam navigasi pada tahun 1187.

Struktur dan karakteristik

Medan magnet bumi dapat dibagi menjadi:

• medan magnet utama (95%), sumbernya terletak di bagian luar, inti konduktif planet;
• anomali medan magnet (4%) yang diciptakan oleh batuan di lapisan atas bumi dengan suseptibilitas magnet yang baik (salah satu yang paling kuat adalah anomali magnetik Kursk);
• medan magnet eksternal (juga disebut variabel, 1%) terkait dengan interaksi matahari-terestrial.

Variasi geomagnetik reguler

Perubahan medan geomagnetik dari waktu ke waktu di bawah pengaruh sumber internal dan eksternal (dalam kaitannya dengan permukaan planet) disebut variasi magnetik. Merekaditandai dengan penyimpangan komponen HP dari nilai rata-rata di tempat pengamatan. Variasi magnetik memiliki restrukturisasi terus menerus dalam waktu, dan sering kali perubahan tersebut periodik.

Variasi reguler yang berulang setiap hari adalah perubahan medan magnet yang terkait dengan perubahan solar dan lunar-diurnal dalam intensitas MS. Variasi memuncak pada siang hari dan pada oposisi bulan.

Variasi geomagnetik tidak beraturan

Perubahan ini terjadi sebagai akibat dari pengaruh angin matahari pada magnetosfer Bumi, perubahan di dalam magnetosfer itu sendiri dan interaksinya dengan atmosfer bagian atas yang terionisasi.

• Variasi dua puluh tujuh hari ada sebagai pola pertumbuhan kembali gangguan magnetik setiap 27 hari, sesuai dengan periode rotasi benda langit utama relatif terhadap pengamat bumi. Tren ini disebabkan adanya daerah aktif berumur panjang di bintang asal kita, yang diamati selama beberapa revolusinya. Ini memanifestasikan dirinya dalam bentuk pengulangan 27 hari gangguan geomagnetik dan badai magnet.
• Variasi sebelas tahun dikaitkan dengan periodisitas aktivitas pembentukan bintik Matahari. Ditemukan bahwa selama tahun-tahun akumulasi terbesar daerah gelap pada piringan matahari, aktivitas magnetik juga mencapai maksimum, namun pertumbuhan aktivitas geomagnetik tertinggal dari pertumbuhan aktivitas matahari rata-rata setahun.
• Variasi musiman memiliki dua tertinggi dan dua terendah yang sesuai denganwaktu ekuinoks dan titik balik matahari.
• Sekuler, berbeda dengan yang di atas, - berasal dari luar, terbentuk sebagai hasil dari pergerakan materi dan proses gelombang dalam inti konduktif elektrik cair planet ini dan merupakan sumber utama informasi tentang listrik konduktivitas mantel bawah dan inti, tentang proses fisik yang mengarah pada konveksi materi, serta mekanisme pembangkitan medan geomagnetik bumi. Ini adalah variasi paling lambat - dengan periode mulai dari beberapa tahun hingga satu tahun.

Pengaruh medan magnet pada dunia kehidupan

Meskipun perisai magnet tidak dapat dilihat, para penghuni planet dapat merasakannya dengan sempurna. Misalnya, burung yang bermigrasi membangun rute mereka, dengan fokus padanya. Para ilmuwan mengajukan beberapa hipotesis mengenai fenomena ini. Salah satunya menunjukkan bahwa burung melihatnya secara visual. Di mata burung yang bermigrasi ada protein khusus (kriptokrom) yang mampu mengubah posisinya di bawah pengaruh medan geomagnetik. Penulis hipotesis ini yakin bahwa kriptokrom dapat bertindak sebagai kompas. Namun, tidak hanya burung, penyu juga menggunakan layar magnetik sebagai navigator GPS.

Dampak layar magnetis pada seseorang

Efek medan geomagnetik pada seseorang pada dasarnya berbeda dari yang lain, baik itu radiasi atau arus berbahaya, karena mempengaruhi tubuh manusia sepenuhnya.

Para ilmuwan percaya bahwa medan geomagnetik beroperasi dalam rentang frekuensi yang sangat rendah, sebagai akibatnya medan magnet tersebut memenuhiritme fisiologis: pernapasan, jantung, dan otak. Seseorang mungkin tidak merasakan apa-apa, tetapi tubuh masih bereaksi dengan perubahan fungsional pada sistem saraf, kardiovaskular, dan aktivitas otak. Psikiater telah melacak hubungan antara ledakan intensitas medan geomagnetik dan eksaserbasi penyakit mental selama bertahun-tahun, yang sering mengarah pada bunuh diri.

"Pengindeksan" aktivitas geomagnetik

Gangguan medan magnet yang terkait dengan perubahan sistem arus magnetosfer-ionosfer disebut aktivitas geomagnetik (GA). Untuk menentukan levelnya, dua indeks digunakan - A dan K. Yang terakhir menunjukkan nilai GA. Ini dihitung dari pengukuran perisai magnet yang diambil setiap hari dengan interval tiga jam, mulai pukul 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). Nilai gangguan magnet tertinggi dibandingkan dengan nilai medan geomagnetik hari tenang untuk lembaga ilmiah tertentu, sedangkan nilai maksimum penyimpangan yang diamati diperhitungkan.

Berdasarkan data yang diperoleh, indeks K dihitung. Karena merupakan nilai kuasi-logaritmik (yaitu, meningkat satu dengan peningkatan gangguan sekitar 2 kali), tidak dapat dirata-ratakan untuk mendapatkan gambaran historis jangka panjang tentang keadaan medan geomagnetik planet ini. Untuk melakukan ini, ada indeks A, yang merupakan rata-rata harian. Ini ditentukan dengan cukup sederhana - setiap dimensi indeks K diubah menjadiindeks setara. Nilai K yang diperoleh sepanjang hari dirata-rata, berkat itu dimungkinkan untuk memperoleh indeks A, yang nilainya pada hari-hari biasa tidak melebihi ambang 100, dan selama badai magnet paling serius dapat melebihi 200.

Karena gangguan medan geomagnetik di berbagai bagian planet dimanifestasikan secara berbeda, nilai indeks A dari sumber ilmiah yang berbeda dapat sangat berbeda. Untuk menghindari kenaikan seperti itu, indeks A yang diperoleh oleh observatorium dikurangi menjadi rata-rata dan indeks global A_p muncul. Hal yang sama berlaku untuk indeks K_p, yang merupakan nilai pecahan dalam kisaran 0-9. Nilainya dari 0 hingga 1 menunjukkan bahwa medan geomagnetik normal, yang berarti bahwa kondisi optimal untuk melewati pita gelombang pendek dipertahankan. Tentu saja, tunduk pada aliran radiasi matahari yang cukup intens. Medan geomagnetik 2 titik dicirikan sebagai gangguan magnetik sedang, yang sedikit mempersulit perjalanan gelombang desimeter. Nilai dari 5 hingga 7 menunjukkan adanya badai geomagnetik yang menimbulkan gangguan serius pada kisaran yang disebutkan, dan dengan badai yang kuat (8-9 poin) membuat perjalanan gelombang pendek menjadi tidak mungkin.

Aktivitas medan geomagnetik dalam titik

Ar	Kr	Deskripsi
0	0	Tenang
2	1
3
4
7	2	Lemah marah
15	3
27	4	Marah
48	5	Badai magnet
80	6
132	7	Badai magnet besar
208	8
400	9

Dampak badai magnet terhadap kesehatan manusia

50-70% populasi dunia dipengaruhi oleh badai magnet. Pada saat yang sama, timbulnya reaksi stres pada beberapa orang dicatat 1-2 hari sebelum gangguan magnetik, ketika jilatan api matahari diamati. Untuk yang lain, pada puncak atau beberapa saat setelah aktivitas geomagnetik yang berlebihan.

Orang yang kecanduan secara metodis, serta mereka yang menderita penyakit kronis, perlu melacak informasi tentang medan geomagnetik selama seminggu, untuk mengecualikan stres fisik dan emosional, serta tindakan dan peristiwa apa pun yang dapat menyebabkan untuk stres, jika badai magnet mendekat.

Sindrom defisiensi medan magnet

Melemahnya medan geomagnetik di tempat (medan hipogeomagnetik) terjadi karena fitur desain berbagai bangunan, bahan dinding, serta struktur magnet. Saat Anda berada di ruangan dengan GP yang lemah, sirkulasi darah terganggu, suplai oksigen dan nutrisi ke jaringan dan organ tubuh. Melemahnya perisai magnet juga mempengaruhi sistem saraf, kardiovaskular, endokrin, pernapasan, kerangka dan otot.

Dokter Jepang Nakagawa "memanggil"fenomena ini disebut "sindrom defisiensi medan magnet manusia". Dalam arti pentingnya, konsep ini mungkin bersaing dengan kekurangan vitamin dan mineral.

Gejala utama yang menunjukkan adanya sindrom ini adalah:

• kelelahan;
• penurunan kinerja;
• insomnia;
• sakit kepala dan nyeri sendi;
• hipo- dan hipertensi;
• gangguan pada sistem pencernaan;
• gangguan pada sistem kardiovaskular.