الأرض لديها المجال المغناطيسي للأرض بفضل الذي ما زلنا على قيد الحياة. يمتد هذا المجال المغناطيسي من داخل الكوكب إلى الخارج وإلى الفضاء حيث يلتقي بالرياح الشمسية. تُعرف أيضًا باسم المجال المغنطيسي الأرضي وتُعطى بكمية المعادن الموجودة في النواة ، وهي الأخيرة من طبقات الأرض.
في هذه المقالة سوف نرى أهمية المجال المغناطيسي للأرض وأصله ووظيفته وما يحدث معه اليوم.
ما هو
يبدو الأمر كما لو كان نوعًا من المغناطيسات الموجودة داخل كوكبنا. يتم إنشاء المجال المغناطيسي بواسطة نوع من التيارات الكهربائية التي تنتج عن ما يسمى بتيارات الحمل الموجودة في قلب الأرض. تحدث هذه التيارات الكهربائية بسبب وجود كمية كبيرة من المعادن في النواة مثل الحديد والنيكل. تسمى العملية التي تحدث بها تيارات الحمل الحراري الجيوديناميكي.
كان العلم يدرس المجال المغناطيسي للأرض لفترة طويلة. يبلغ حجم قلب الأرض حوالي ثلثي حجم القمر. تبلغ درجة الحرارة حوالي 5.700 درجة مئوية ، وبالتالي فإن حرارة الحديد تعادل تقريبًا حرارة سطح الشمس نفسها نظرًا لوجود ضغط تمارسه طبقات الأرض الأخرى ، يمكننا أن نرى أن الحديد ليس سائلًا. اللب الخارجي عبارة عن طبقة أخرى بسمك 2.000 كم تتكون من الحديد والنيكل ومعادن أخرى في حالة سائلة. وذلك لأن الضغط في اللب الخارجي أقل ، وبالتالي فإن درجات الحرارة المرتفعة تتسبب في ذوبان المعادن.
الاختلافات في درجة الحرارة والضغط والتركيب داخل اللب الخارجي هي التي تسبب ما يسمى بتيارات الحمل للمعدن المنصهر. عندما تغرق المادة الأكثر برودة والأكثر كثافة ، تبدأ المادة الأكثر دفئًا والأقل كثافة في الارتفاع. نفس الشيء يحدث مع الكتل الهوائية في الغلاف الجوي. علينا أيضًا أن نحسب ذلك ، تأثير كوريوليس بسبب حركة دوران الأرض ، فإنه يعمل أيضًا. كنتيجة ل، يتم إنشاء الدوامات التي تمزج المعادن المنصهرة.
كيف يتم تشكيلها
إن الحركة المستمرة للسائل المكون من الحديد هي التي تولد تيارات كهربائية تنتج بدورها مجالات مغناطيسية. تمر المعادن المشحونة كهربائيًا عبر هذه المجالات المغناطيسية وتستمر في تكوين تيارات كهربائية خاصة بها. بهذه الطريقة ، تستمر الدورة. تسمى الدورة الكاملة والاكتفاء الذاتي بالدورة الجيوديناميكية.
تسبب قوة كوريوليس دوامة تجعل العديد من المجالات المغناطيسية تصطف في نفس الاتجاه. إن التأثير المشترك لجميع خطوط القوة المغناطيسية هذه يخلق المجال المغناطيسي الذي يغلف الأرض.
عندما نتحدث عن طبقة الأرض أو الغلاف الجوي التي لها علاقة بالحقل المغناطيسي للأرض فإننا نتحدث عن الغلاف المغناطيسي. هذه هي منطقة الغلاف الجوي التي تقع خارج الكوكب وتحيط به، والتي تسيطر عليها بشكل كامل المجال المغناطيسي للأرض. يتم تحديد شكل الغلاف المغناطيسي عن طريق الرياح الشمسية التي تضرب السطح. هذه الرياح الشمسية تضغط على جزء من الغلاف المغناطيسي، مما يتسبب في تمدد الجانب الآخر. يُعرف هذا التوسع الكبير باسم "الذيل المغناطيسي".
الرياح الشمسية هي نشاط نجمنا الرئيسي ، الشمس. هذه الرياح الشمسية محملة بالإشعاع ، إذا دخلت غلافنا الجوي ، يمكن أن يتسبب في أضرار جسيمة لأنظمة الاتصالات على مستوى العالم. ستكون كارثة على العصر التكنولوجي الذي نعيش فيه. فشل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، ولم تكن هناك تغطية هاتفية أو موجات راديو أو تلفزيون ، إلخ. لذلك ، بفضل وجود الغلاف المغناطيسي نحن محميون.
خصائص المجال المغناطيسي للأرض
سنقوم بتحليل خصائص هذا المجال المغناطيسي الذي اكتشفه العلم على مر السنين ومع آلاف الدراسات حوله.
- شدة المجال المغناطيسي هي الأدنى بالقرب من خط الاستواء والأعلى عند القطبين.
- الحد الخارجي هو المغنطيسية.
- يعمل الغلاف المغناطيسي بطريقة ديناميكية تحت تأثير الرياح الشمسية. اعتمادًا على نشاطه ، يمكن ضغطه على جانب أكثر وتوسيعه على الجانب الآخر ، يسمى الذيل المغناطيسي.
- القطبان المغناطيسيان الشمالي والجنوبي ليسا متماثلين مع القطبين الجغرافيين. على سبيل المثال ، هناك حوالي 11 درجة من الانحراف بين القطب المغناطيسي والقطب الشمالي الجغرافي.
- يتغير اتجاه المجال ببطء وكان العلماء يدرسون تغيير اتجاهه. تسارعت الحركة 40 ميلاً في السنة.
- هناك سجلات جيولوجية مختلفة تمت دراستها بفضل بعض المعادن من قاع البحر ، والتي تقول ذلك تم عكس المجال المغناطيسي بالكامل مئات المرات في آخر 500 مليون سنة. في هذا الانعكاس ، سيكون القطبان على طرفي نقيض بحيث إذا استخدمنا بوصلة تقليدية ، فلن تشير إلى الشمال ، ولكنها ستتجه إلى الجنوب.
أهمية المجال المغناطيسي
حتى تتمكن من رؤية أهمية المجال المغناطيسي ، سنقوم بشرح الوظائف التي يمارسها وما هو وجوده حول كوكبنا. وهو الذي يحمينا من الضرر الذي يمكن أن تسببه الرياح الشمسية كما ذكرنا من قبل. بفضل هذا الغلاف المغناطيسي ، يمكننا إدراك الرياح الشمسية من خلال بعض الظواهر الجذابة للغاية مثل الأضواء الشمالية. تدعونا هذه العلاقة مع الشفق القطبي إلى اكتشاف كيفية توليد المجال المغناطيسي للأرض الأنوار الشمالية، وهي ظاهرة مذهلة.
هذا المجال المغناطيسي مسؤول أيضًا عن وجود الغلاف الجوي لدينا، كما ناقشنا في مقالتنا حول بنية الغلاف الجوي. الغلاف الجوي هو الذي يحمينا من أشعة الشمس ويحافظ على درجة حرارة صالحة للعيش. وبدونها، تتراوح درجات الحرارة بين 123 درجة إلى -153 درجة. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن آلاف الحيوانات، بما في ذلك أنواع مثل الطيور والسلاحف، تستخدم المجال المغناطيسي للتنقل وتوجيه نفسها أثناء فترة هجرتها. هذه الظاهرة هي المفتاح للعديد من الأنواع، ودراستها يمكن أن تقودنا إلى فهم أفضل لـ أهمية المجال المغناطيسي للأرض.
