Занимательные факты о магнитном поле. Интересное о магнитах

Интересные факты о магнитном поле Вы узнаете в этой статье.

Интересные факты про магнитное поле

Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом. Индукция магнитного поля Земли изменяется в зависимости от координат. На экваторе она равна примерно 3,1 на 10 в минус пятой степени Тесла. К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете - Курская и Бразильская магнитные аномалии.

Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли. Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория (геодинамо) не объясняет того, как поле сохраняется устойчивым.

Магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей и солнечного ветра.

Мигрирующие птицы находят дорогу при помощи магнитного поля. Также по нему ориентируются черепахи и некоторые другие животные, например, коровы. Благодаря ему также появляется полярное сияние.

В южной части Атлантического океана толщина магнитного поля заметно снизилась и составляет на сегодняшний день лишь треть от нормы. Этот факт сильно настораживает всех ученых в мире, ведь подобная брешь может уничтожить планету за достаточно короткий срок. За последние 150 лет толщина поля в этом месте ослабла на 10 %.

Магнитные полюса Земли движутся. Их смещение регистрируется с 1885 года. Например, за последние сто лет магнитный полюс в Южном полушарии сместился почти на 900 километров и сейчас находится в Южном океане. Полюс арктического полушария движется через Северный Ледовитый океан к Восточно-Сибирской магнитной аномалии, скорость его передвижения (по данным 2004 года) составила около 60 километров в год. Сейчас наблюдается ускорение движения полюсов - в среднем скорость растет на 3 километра в год.

Неодимовый магнит (также известный как NdFeB, NIB, или Neo магнит) - чрезвычайно мощный магнит, сделанный из редкоземельных металлов: как правило, это сплав неодима, бора и железа, образующий Nd2Fe14B тетрагональную кристаллическую структуру. Впервые был разработан в 1982 году компанией General Motors в партнерстве с Sumitomo Special Metals.

Это сильнейшие постоянные магниты из всех коммерчески доступных, их величина магнитной энергии превышает обычные магниты более, чем в 18 раз. Неодимовые магниты бывают нескольких классов, характеризующих силу их притяжения, например, N28, N35, N38, N40, N45. Самый сильный магнит из этого перечня - это N45, но бывают и более сильные. Хороший неодимовый магнит обладает магнитной индукцией не менее 12500 Гс (Гаусс - единица магнитной индукции).

Неодимовые магниты значительно мощнее обычных магнитов, но и стоят дороже обычных. Работать с ними надо максимально осторожно, соблюдая надлежащую технику безопасности. Их магнитные поля могут влиять друг на друга даже на расстоянии более 30 сантиметров. Обратите внимание, что неодимовые магниты являются хрупким сплавом. Как правило, они покрыты жестким никелированным защитным слоем. Нельзя позволить нескольким магнитам состыковываться в их полную силу, иначе возможно их повреждение и небольшие кусочки металла могут откалываться при ударе.

Интересный факт! Неодимовые супермагниты транспортируются только наземным транспортом. Они не могут быть отправлены по воздуху, поскольку будут создавать помехи навигационному оборудованию самолета. Все супермагниты упакованы либо в небольших деревянных ящиках или с большими блоками/панелями из пенополистирола в двустенных картонных коробках, чтобы минимизировать воздействие магнитного поля на технику во время их транспортировки.

Разрушительная сила неодимового магнита

Производство неодимового магнита

Краш-тест: человеческая рука между магнитами

Классификация неодимовых магнитов

Неодимовые магниты дифференцируются на классы в зависимости от величины их магнитного момента на единицу объема. Более высокие значения этого показателя указывают на более сильные магниты и варьируются от N35 до N52. Буквы, следующие за названием класса, указывают на его максимальные рабочие температуры (имеется в виду температура Кюри), которые варьируются от M (до 100 градусов по Цельсию) до EH (200 градусов по Цельсию).

Классы неодимовых магнитов:

• N35-N52
• N33M-N48M
• N30H-N45H
• N30SH-N42SH
• N30UH-N35UH
• N28EH-N35EH

Интересный факт! Каждый год в Китае официально производится 50000 - 80000 тонн неодимовых магнитов! Китай добывает более 95% редкоземельных элементов и производит около 76% от общего мирового количества редкоземельных магнитов.

Благодаря подобному составу магниты обладают невероятно большой сцепной силой. С ними ферритовые магниты по данному показателю просто не сравнятся. К примеру, если соединить два мощных ферритовых кольца между собой, то приложив определенное усилие, можно при помощи рук разъединить их. С неодимовыми магнитами выполнить подобное просто не получится. Два неодимовых магнита, соединившись между собой, разлепить голыми руками без применения приспособлений будет невозможно.

Цена первых неодимовых магнитов, которые появились в середине 90-х годов прошлого века в свободной продаже, была достаточно высока. На текущий момент их стоимость несколько снизилась, но она все равно остается высокой. Объясняется это сравнительно большой редкостью неодима, в том числе патентной борьбой разных производителей и разработчиков магнитов.

Существует большое разнообразие марок и форм неодимовых магнитов. Разнообразная форма неодимовых магнитов вызвана различным их назначением. Так они могут иметь форму конусов, цилиндров, колец, сфер, шаров, прямоугольников, дисков и тому подобное. С применением ингредиентов неодимовых магнитов также создаются пластичные материалы, которые имеют магнитные свойства. К примеру, это магнитный винил.

Применения и особенности

При использовании неодимовых магнитов следует учитывать их особенности.

1. Длительность службы неодимовых магнитов составляет минимум 30 лет, в случае надлежащего применения и хранения он может быть на порядок больше. Но в некоторых условиях их можно легко вывести из строя, а также безвозвратно испортить их. Неодимовые магниты являются совершенно не гибкими. Они могут ломаться при определенной нагрузке и даже трескаться, в том числе терять свои свойства.
2. Падение магнита или удар по нему может привести к откалыванию частиц магнита, что может привести к снижению сцепных свойств. К тому же достаточно сильный удар способен привести к потере свойств магнита. Поэтому следует избегать падений неодимовых магнитов, в том числе там, где возможны удары друг о друга частей и деталей или падения.
3. Магнитные свойства магнита при воздействии высокой температуры теряются безвозвратно. В зависимости от текущей марки магнита, предел нагревания может находиться в пределах 80-250 градусов Цельсия. В случае нагревании выше нормативной температуры у магнита теряются все свойства. Саморазмагничивание неодимовых магнитов составляет порядка 1% за 10 лет. Данный показатель является довольно высоким.
4. Обработка неодимового магнита почти невозможна. При создании серийных образцов магнитов после покупки для какой-нибудь цели будет практически невозможно придать магниту какую-либо иную форму. Обусловлено это тем, что сверление сплава, резка режущим инструментом или шлифовка может привести к возгоранию сплава. В том числе высокая температура, которая будет выделяться при трении, будет вызывать вредное воздействие на сам магнит, а также его свойства.

Земля — единственная из известных нам планет, которую с уверенностью можно назвать населенной. На сегодняшний день это определяющий момент, отличающий наш космический дом от схожих объектов. Однако интересные факты о Земле с него только начинаются. Несмотря на то что ответы на многие тайны планеты находятся буквально под ногами и над головой, ученые очень многое еще не могут объяснить. С другой стороны, среди накопленных сведений встречаются порой более удивительные факты, чем иные события дальнего космоса.

Дела давно минувших дней

Для далеких прародителей любого народа все на Земле были свидетельствами присутствия сверхъестественной силы: богов, духов, фей и колдуний. Однако и в самую удаленную от нас по времени эпоху обнаруживались пытливые умы, которые стремились иначе объяснить происходящее. Они находили закономерности, учились предугадывать те или иные явления, создавали теории об устройстве мира. Миф о Земле, покоящейся на спинах огромных животных, который возник в процессе подобных попыток понять окружающую природу, необыкновенно живуч. Он до сих пор встречается, например, у индейцев. Согласно их модели мироздания, Земля покоится на спине черепахи и вздрагивает каждый раз, когда она делает шаг.

Дрожь земли

Ученых, конечно, такое объяснение землетрясений не удовлетворяет. Сегодня практически каждый знает, что причина этого явления — движение и столкновение тектонических плит. Однако с землетрясениями связано и множество фактов, не известных большинству, причем некоторые из них до сих пор остаются необъяснимыми.

Интересные факты о Земле включают, например, такую статистику:

• ежегодно по всему миру происходит около 500 тысяч землетрясений, причем каждый день их число достигает 8 тысяч, но большинство их неощутимы;
• заметные для человека происходят примерно 55 тысяч раз в год;
• землетрясения, приносящие разрушения и обладающие магнитудой от 5 до 8,9 балла, случаются не чаще 1000 раз в год;
• наиболее катастрофические по своим последствиям, к счастью, очень редки — примерно раз в 20 лет.

Интересно, что полное исчезновение землетрясений, а также вулканической деятельности будет означать прекращение тектонической активности. Такое возможно после завершения всех процессов, что протекают в недрах. Как это ни странно, подобное для человека очень нежелательно, поскольку является признаком окончания дифференциации недр, а значит, и потерей Землей основного источника энергии, «подогревающего» ее. Можно сказать, что землетрясения — признак жизни планеты.

Странные вспышки

Есть и совсем необычные факты о Земле, связанные с сотрясением тверди. По свидетельствам многих очевидцев, подобные явления сопровождаются не только разрушениями и толчками, но и яркими вспышками. Физик из Италии Кристиано Феруга собрал большое количество упоминаний о таких явлениях, охватив множество источников вплоть до 2000 года Однако ученые обратили внимание на эти свидетельства только после обнародования фотографий, заснятых во время землетрясения в 1966 году в Японии.

Сегодня уже существует множество подобных снимков. Порой довольно трудно понять, подделка это или нет. Однако объяснения явлению по-прежнему не найдено.

Суперконтинент

Причина извержения вулканов, землетрясений, а также горообразования лежит в движениях тектонических плит. Оно же приводит к тому, что ученые называют дрейфом континентов. Благодаря этому процессу интересные факты о Земле дополняются сведениями о существовании в далеком прошлом нескольких суперконтинентов, которые распадались и через время «собирались» вновь, но в несколько иной конфигурации. Последний из них назван Пангеей. Однако самое интересное о Земле в этом ракурсе — это то, что процесс продолжается и в настоящее время. каждый год преодолевают расстояние в несколько сантиметров, то есть в будущем, примерно через 250 млн лет, образуется новый единый континент.

Перемещающиеся камни

Чего не объясняет движение тектонических плит, так это изменения положения странных камней в знаменитой долине Смерти в Калифорнии. Они находятся на поверхности высохшего озера и оставляют четкие следы, медленно передвигаясь по ней. Многочисленные исследования и наблюдения дали небольшие результаты — ученые по-прежнему не в силах объяснить Известно лишь, что за 7 лет они преодолевают примерно 200 м, но никто никогда не видел, как они перемещаются. Наибольшая «активность» камней приходится на зимний период.

Чудеса совсем рядом

В Колпнянском также встречаются необычные камни. Они периодически начинают расти, подобно всходам семян. Некоторые местные жители относятся к валунам как к святыне. Считается, что прикосновение к ним дарует силу и здоровье.

Магнитное поле Земли: интересные факты

Если посмотреть на фото камней из долины Смерти, может показаться, что их что-то притягивает. Поневоле вспоминается, что наша планета представляет собой своеобразный огромный магнит. Интересно, что возникновение магнитного поля Земли также относится к разряду фактов без однозначного научного объяснения. Основная гипотеза гласит, что оно порождается жидкой частью ядра, состоящего из сплавов железа и никеля. Однако не все факты такая гипотеза может объяснить.

Исследователи установили, что остывающая лава может рассказать о направлении и силе магнитного поля. Были изучены её образцы разного времени. Оказалось, что сила поля в некоторые периоды истории планеты значительно уменьшалась. Этот факт, а также зависимость поля от объясняется другой гипотезой происхождения магнетизма планеты. Согласно ей, основную роль в процессе играет водно-воздушный океан. Вода, испаряясь, электризуется и получает положительный заряд. В земле при этом скапливаются отрицательные ионы. Благодаря вращению планеты образуется поток заряженных частиц, то есть фактически ток. А, как известно из школьного курса физики, где электрический ток, там и магнитное поле.

Дело рук человеческих

Многие невероятные факты о Земле своим появлением обязаны людям. К сожалению, довольно часто они имеют негативную окраску. В истории также известны случаи, когда решение небольшой группы людей приводило к довольно сильным изменениям ландшафта. Впечатляющий пример подобного — Врата Ада в Туркменистане. Это глубокий провал, в котором бушует пламя. Примерно 35 лет назад здесь проводилась разработка газа. В процессе добычи площадка, на которой расположился лагерь геологов, обрушилась в глубокую пещеру. Спускаться за вещами желающих не нашлось, поскольку вся образовавшаяся дыра была заполнена природным газом. Его подожгли. Он горит до сих пор, и неизвестно, когда это рукотворное чудо перестанет радовать и пугать местных жителей.

Интересные факты о Земле можно перечислять бесконечно. С развитием науки появляется объяснение все большего числа мистических явлений и просто странных природных процессов. В то же время исследования делают свой вклад в копилку любопытной информации: каждый год ученые обнаруживают что-то новое, о существовании чего и не догадывались.

«Любящий камень» — Такое поэтическое название дали китайцы естественному магниту. Любящий камень (тшу-ши), – молвят китайцы, – притягивает железо, как теплая мать притягивает своих малышей. Интересно, что у французов, народа живущего на обратном конце Старого Света, мы встречаем схожее заглавие для магнита: фран­цузское слово «aimant» значит и «магнит» и «любящий». Сила этой «любви» у естественных магнитов малозначительна, и поэтому очень наивно звучит греческое заглавие магнита - «геркулесов камень». Если жители старой Эллады так поражались умеренной силой притяжения естественного магнита, то что бы они сказали, увидев на современном металлургическом заводе магниты, поднимающие глыбы в целые тонны весом! Правда, это не естественные магниты, а «электромагниты», т. е. железные массы, намагниченные электрическим током, проходящим по окружающей их обмотке. Но в обоих случаях действует сила одной и той же природы - магнетизм.

Не следует думать, что магнит действует лишь на железо. Есть ряд других тел, которые тоже испытывают для себя действие сильного магнита, хотя и не в такой степени как железо. Металлы: никель, кобальт, марганец, платина, золото, серебро, алюминий в слабой степени притягиваются магнитом. Ещё замечательнее характеристики так называемых диамагнитных тел, к примеру цинка, свинца, серы, висмута: эти тела отталкиваются от сильного магнита!

Жидкости и газы также испытывают на себе притяжение либо отталкивание магнита правда, в весьма слабой степени; магнит должен быть очень силен, чтоб проявить своё влияние на эти вещества. Чистый кислород, к примеру, парамагнитен т. е. притягивается магнитом; если наполнить кислородом мыльный пузырь и поместить его меж полюсами сильного электромагнита, пузырь заметно вытянется от 1-го полюса к другому, растягиваемый невидимыми магнитными силами. Пламя свечки между концами сильного магнита изменяет свою обычную форму, доказывая чувствительность к магнитным силам (рис.1).

Мы привыкли думать, что стрелка компаса всегда обращена одним концом на север, другим - на юг. Поэтому нам покажется не совсем понятным следующий вопрос:

Где на земном шаре магнитная стрелка указывает на север обоими концами?

И так же нелепо прозвучит вопрос:

Где на земном шаре магнитная стрелка обоими концами указывает на юг?

Вы готовы утверждать, что таких мест на нашей планетке нет и быть не может. Но они сущест­вуют.

Вспомните, что магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами - и вы, возможно, сами ­догадаетесь, о каких местах нашей планеты идет речь. Куда будет указывать стрелка компаса, помещенная на южном географическом полюсе? Один её конец будет направлен в сторону наиблежайшего магнитного полюса, другой - в обратную. Но в какую бы сторону ни идти от южного географического полюса, мы всегда будем направляться на север; другого направления от южного географического полюса нет,- кругом него везде се­вер. Поэтому, помещенная там магнитная стрелка будет показывать север обоими концами.

Точно так же стрелка компаса, перенесенного на северный географический полюс, обоими концами должна указывать на юг.

Литература: 1936 г. Я. Перельман “Занятная физика” Книжка 2

Ирина Якутенко

В последние дни на научных информационных сайтах появилось большое количество новостей, посвященных магнитному полю Земли. Например, новость о том, что в последнее время оно существенно изменяется, или о том, что магнитное поле способствует утечке кислорода из земной атмосферы и даже про то, что вдоль линий магнитного поля ориентируются коровы на пастбищах. Что представляет собой магнитное поле и насколько важны все перечисленные новости?

Магнитное поле Земли – это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы. Вопрос о происхождении магнитного поля до сих пор окончательно не решен. Однако большинство исследователей сходятся в том, что наличием магнитного поля Земля хотя бы отчасти обязана своему ядру. Земное ядро состоит из твердой внутренней и жидкой наружной частей. Вращение Земли создает в жидком ядре постоянные течения. Как читатель может помнить из уроков физики, движение электрических зарядов приводит к появлению вокруг них магнитного поля.

Одна из самых распространенных теорий, объясняющих природу поля, - теория динамо-эффекта - предполагает, что конвективные или турбулентные движения проводящей жидкости в ядре способствуют самовозбуждению и поддержанию поля в стационарном состоянии.

Землю можно рассматривать как магнитный диполь. Его южный полюс находится на географическом Северном полюсе, а северный, соответственно, на Южном. На самом деле, географический и магнитный полюса Земли не совпадают не только по "направлению". Ось магнитного поля наклонена по отношению к оси вращения Земли на 11, 6 градуса. Из-за того что разница не очень существенная, мы можем пользоваться компасом. Его стрелка точно указывает на южный магнитный полюс Земли и почти точно на Северный географический. Если бы компас был изобретен 720 тысяч лет назад, то он бы указывал и на географический и на магнитный северный полюс. Но об этом чуть ниже.

Магнитное поле защищает жителей Земли и искусственные спутники от губительного воздействия космических частиц. К таким частицам относятся, например, ионизированные (заряженные) частицы солнечного ветра. Магнитное поле изменяет траекторию их движения, направляя частицы вдоль линий поля. Необходимость наличия магнитного поля для существования жизни сужает круг потенциально обитаемых планет (если мы исходим из предположения, что гипотетически возможные формы жизни похожи на земных обитателей).

Ученые не исключают, что часть планет земного типа не имеют металлического ядра и, соответственно, лишены магнитного поля. До сих пор считалось, что планеты, состоящие из твердых скальных пород, как и Земля, содержат три основных слоя: твердую кору, вязкую мантию и твердое или расплавленное железное ядро. В недавней работе ученые из Массачусетсткого технологического института предложили сразу два возможных механизма образования "скалистых" планет без ядра. Если теоретические выкладки исследователей подтвердятся наблюдениями, то формулу для расчета вероятности встретить во Вселенной гуманоидов или хотя бы что-то, напоминающее иллюстрации из учебника биологии, придется переписать.

Земляне тоже могут лишиться своей магнитной защиты. Правда, точно сказать, когда это произойдет, геофизики пока не могут. Дело в том, что магнитные полюса Земли непостоянны. Периодически они меняются местами. Не так давно исследователи установили, что Земля "помнит" о смене полюсов. Анализ таких "воспоминаний" показал, что за последние 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз. Последний раз это событие произошло около 720 тысяч лет назад.

Смена полюсов сопровождается изменением конфигурации магнитного поля. Во время "переходного периода" на Землю проникает существенно больше космических частиц, опасных для живых организмов. Одна из гипотез, объясняющих исчезновение динозавров, утверждает, что гигантские рептилии вымерли именно во время очередной смены полюсов.

Кроме "следов" плановых мероприятий по смене полюсов исследователи заметили в магнитном поле Земли опасные подвижки. Анализ данных о его состоянии за несколько лет показал, что в последние месяцы в нем начали происходить опасные изменения. Настолько резких "движений" поля ученые не регистрировали уже очень давно. Вызывающая беспокойства исследователей зона находится в южной части Атлантического океана. "Толщина" магнитного поля в этом районе не превышает трети от "нормальной". Исследователи давно обратили внимание на эту "прореху" в магнитном поле Земли. Собранные за 150 лет данные показывают, что за этот период поле здесь ослабло на десять процентов.

На данный момент трудно сказать, чем это грозит человечеству. Одним из последствий ослабления напряженности поля может стать увеличение (пусть и незначительное) содержания кислорода в земной атмосфере. Связь между магнитным полем Земли и этим газом была установлена с помощью системы спутников Cluster – проекта Европейского космического агентства. Ученые выяснили, что магнитное поле ускоряет ионы кислорода и "выбрасывает" их в космическое пространство.

Несмотря на то, что магнитное поле нельзя увидеть, обитатели Земли хорошо его чувствуют. Перелетные птицы, например, отыскивают дорогу, ориентируясь именно на него. Существует несколько гипотез, объясняющих, как именно они ощущают поле. Одна из последних предполагает, что птицы воспринимают магнитное поле визуально. Особые белки – криптохромы – в глазах перелетных птиц способны менять свое положение под воздействием магнитного поля. Авторы теории считают, что криптохромы могут выполнять роль компаса.

Кроме птиц магнитное поле Земли вместо GPS используют морские черепахи. И, как показал анализ спутниковых фотографий, представленных в рамках проекта Google Earth, коровы. Изучив фотографии 8510 коров в 308 районах мира, ученые заключили, что эти животные предпочтительно ориентируют свои тела с севера на юг (или с юга на север). Причем "реперными точками" для коров служат не географические, а именно магнитные полюса Земли. Механизм восприятия коровами магнитного поля и причины именно такой реакции на него остаются неясными.

Кроме перечисленных замечательных свойств магнитное поле способствует появлению полярных сияний. Они возникают в результате резких изменений поля, происходящих в удаленных регионах поля.

Магнитное поле не обошли своим вниманием сторонники одной из "теорий заговора" – теории о лунной мистификации. Как уже упоминалось выше, магнитное поле защищает нас от космических частиц. "Собранные" частицы скапливаются в определенных частях поля – так называемых радиационных поясах Ван Алена. Скептики, не верящие в реальность высадок на Луну, считают, что во время пролета сквозь радиационные пояса астронавты получили бы смертельную дозу радиации.

Магнитное поле Земли - удивительное следствие законов физики, защитный щит, ориентир и создатель полярных сияний. Если бы не оно, жизнь на Земле, возможно, выглядела бы совсем иначе. В общем, если бы магнитного поля не было - его необходимо было бы придумать.