पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र: उत्पत्ति, विशेषताएं, कार्य - शारीरिक - 2025

पृथ्वी के चुम्बकीय क्षेत्र है कि पृथ्वी exerts चुंबकीय प्रभाव है और वह अंतरिक्ष में सैकड़ों किलोमीटर करने के लिए अपने आंतरिक भाग से फैली हुई है। यह एक बार चुंबक द्वारा उत्पादित के समान है। यह विचार 17 वीं शताब्दी में अंग्रेजी वैज्ञानिक विलियम गिल्बर्ट द्वारा सुझाया गया था, जिन्होंने यह भी देखा कि चुंबक के ध्रुवों को अलग करना संभव नहीं है।

चित्र 1 पृथ्वी की चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को दर्शाता है। वे हमेशा बंद होते हैं, इंटीरियर के माध्यम से जाते हैं और बाहरी पर जारी रहते हैं, एक प्रकार का आवरण बनाते हैं।

चित्र 1. पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र एक बार चुंबक के जैसा होता है। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की उत्पत्ति अभी भी एक रहस्य है। पृथ्वी का बाहरी कोर, कच्चा लोहा से बना है, अपने आप से क्षेत्र का उत्पादन नहीं कर सकता, क्योंकि तापमान ऐसा है कि यह चुंबकीय क्रम को नष्ट कर देता है। इसके लिए तापमान सीमा को क्यूरी तापमान के रूप में जाना जाता है। इसलिए चुंबकित सामग्री के एक बड़े द्रव्यमान के लिए क्षेत्र के लिए जिम्मेदार होना असंभव है।

इस परिकल्पना को खारिज करने के बाद, हमें एक और घटना में क्षेत्र की उत्पत्ति की तलाश करनी चाहिए: पृथ्वी का घूर्णन। इसके कारण पिघला हुआ कोर गैर-समान रूप से घूमता है, डायनेमो प्रभाव पैदा करता है, जिसमें एक द्रव अनायास एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है।

यह माना जाता है कि डायनेमो प्रभाव, खगोलीय पिंडों के चुंबकत्व का कारण है, उदाहरण के लिए सूर्य का। लेकिन अब तक यह अज्ञात है कि एक तरल पदार्थ इस तरह से व्यवहार करने में सक्षम क्यों है और विद्युत धाराओं का उत्पादन कैसे बने रहने के लिए प्रबंधन करता है।

विशेषताएँ

- पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र तीन योगदानों का परिणाम है: आंतरिक क्षेत्र में ही, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र और क्रेस्ट में चुंबकीय खनिजों का:

1. आंतरिक क्षेत्र: यह पृथ्वी के केंद्र में स्थित एक चुंबकीय द्विध्रुवीय (चुंबक) जैसा दिखता है और इसका योगदान लगभग 90% है। यह समय में बहुत धीरे-धीरे बदलता है।
2. बाहरी क्षेत्र: वायुमंडल की परतों में सौर गतिविधि से आता है। यह द्विध्रुवीय की तरह नहीं दिखता है और इसकी कई विविधताएँ हैं: दैनिक, वार्षिक, चुंबकीय तूफान और बहुत कुछ।
3. पृथ्वी की पपड़ी में चुंबकीय चट्टानें, जो अपना क्षेत्र भी बनाती हैं।

- चुंबकीय क्षेत्र को ध्रुवित किया जाता है, बार चुंबक की तरह उत्तर और दक्षिण ध्रुव को प्रस्तुत करता है।

- जैसा कि विपरीत ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, कम्पास सुई, जो इसका उत्तरी ध्रुव है, हमेशा भौगोलिक उत्तर के आसपास के क्षेत्र की ओर इशारा करती है, जहां पृथ्वी के चुंबक का दक्षिणी ध्रुव है।

- चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को बंद लाइनों के रूप में दर्शाया जाता है जो चुंबकीय दक्षिण (चुंबक के उत्तरी ध्रुव) को छोड़ देते हैं और चुंबकीय उत्तर (चुंबक के दक्षिणी ध्रुव) में प्रवेश करते हैं।

- चुंबकीय दक्षिण में चुंबकीय उत्तर में- और, क्षेत्र पृथ्वी की सतह के लिए लंबवत है, जबकि भूमध्य रेखा पर, क्षेत्र चराई है। (चित्र 1 देखें)

- क्षेत्र की तीव्रता भूमध्य रेखा की तुलना में ध्रुवों पर बहुत अधिक होती है।

- स्थलीय द्विध्रुव (चित्र 1) की धुरी और रोटेशन की धुरी संरेखित नहीं हैं। उनके बीच 11.2º का विस्थापन है।

जियोमैग्नेटिक तत्व

चूंकि चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर है, एक कार्टेसियन ओरिजेन सिस्टम XYZ एक ओ के साथ अपनी स्थिति स्थापित करने में मदद करता है।

चित्रा 2. भू-चुंबकीय तत्व। स्रोत: एफ। ज़पाटा

चुंबकीय क्षेत्र या प्रेरण की कुल तीव्रता B है और इसके अनुमान या घटक हैं: H क्षैतिज और Z लंबवत। वे इसके द्वारा संबंधित हैं:

-D, चुंबकीय घोषणा का कोण, H और भौगोलिक उत्तर (X अक्ष) के बीच बनता है, पूर्व की ओर धनात्मक और पश्चिम की ओर ऋणात्मक होता है।

-I, B और H के बीच चुंबकीय झुकाव कोण, सकारात्मक यदि B क्षैतिज से नीचे है।

कम्पास सुई क्षेत्र के क्षैतिज घटक एच की दिशा में उन्मुख होगी। बी और एच द्वारा निर्धारित विमान को चुंबकीय मेरिडियन कहा जाता है, जबकि जेडएक्स भौगोलिक मेरिडियन है।

चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर पूरी तरह से निर्दिष्ट किया जाता है यदि निम्न में से तीन मात्राएं ज्ञात हैं, जिन्हें भू-चुंबकीय तत्व कहा जाता है: बी, एच, डी, आई, एक्स, वाई, जेड।

समारोह

यहाँ पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के सबसे महत्वपूर्ण कार्य हैं:

-ह्यूमन्स ने इसका इस्तेमाल सैकड़ों सालों से कम्पास द्वारा खुद को उन्मुख करने के लिए किया है।

ग्रह की एक सुरक्षात्मक कार्य करता है, इसे ढंक कर और चार्ज किए गए कणों की रक्षा करता है जो सूर्य लगातार निकलता है।

-हालांकि पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र (30 - 60 माइक्रो टेस्ला) प्रयोगशाला में उन लोगों की तुलना में कमजोर है, यह इतना मजबूत है कि कुछ जानवर इसका उपयोग खुद को उन्मुख करने के लिए करते हैं। इसलिए प्रवासी पक्षी, घर में कबूतर, व्हेल और मछली के कुछ स्कूल करें।

-मैगनेटोमेट्री या चुंबकीय क्षेत्र की माप का उपयोग खनिज संसाधनों के पूर्वेक्षण के लिए किया जाता है।

उत्तरी रोशनी और दक्षिणी

उन्हें क्रमशः उत्तरी या दक्षिणी रोशनी के रूप में जाना जाता है। वे ध्रुवों के पास अक्षांशों पर दिखाई देते हैं, जहां चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वी की सतह के लगभग लंबवत है और भूमध्य रेखा की तुलना में बहुत अधिक तीव्र है।

चित्र 3. अलास्का में उत्तरी रोशनी। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

बड़ी मात्रा में चार्ज कणों में उनकी उत्पत्ति होती है जो सूर्य लगातार भेजता है। जो क्षेत्र द्वारा फंसे हुए हैं वे आम तौर पर उच्च तीव्रता के कारण ध्रुवों की ओर बहते हैं। वहां वे वायुमंडल को आयनीकृत करने के लिए इसका लाभ उठाते हैं और इस प्रक्रिया में दृश्य प्रकाश उत्सर्जित होता है।

उत्तरी ध्रुव अलास्का, कनाडा और उत्तरी यूरोप में दिखाई देते हैं, चुंबकीय ध्रुव की निकटता के कारण। लेकिन इसके प्रवास के कारण, यह संभव है कि समय के साथ वे रूस के उत्तर की ओर अधिक दिखाई देने लगे।

यह अब के लिए मामला नहीं लगता है, हालांकि, के रूप में auroras वास्तव में अनिश्चित चुंबकीय उत्तर का पालन नहीं करते हैं।

चुंबकीय विकृति और नेविगेशन

नेविगेशन के लिए, विशेष रूप से बहुत लंबी यात्राओं पर, चुंबकीय घोषणा को जानना बेहद आवश्यक है, ताकि आवश्यक सुधार करने और सही उत्तर खोजने के लिए।

यह मानचित्रों के माध्यम से प्राप्त होता है जो समान घोषणा की रेखाओं (आइसोगोनल) को दर्शाता है, क्योंकि भौगोलिक स्थान के अनुसार घोषणा बहुत भिन्न होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि चुंबकीय क्षेत्र लगातार स्थानीय विविधताओं का अनुभव करता है।

रनवे पर चित्रित बड़ी संख्या चुंबकीय उत्तर के सापेक्ष डिग्री में दिशाएं हैं, 10 से विभाजित और गोल।

उत्तर के लोग

जैसा कि भ्रमित हो सकता है, ऐसा लगता है कि उत्तर के कई प्रकार हैं, कुछ विशेष मानदंडों द्वारा परिभाषित। इस प्रकार, हम पा सकते हैं:

चुंबकीय उत्तर पृथ्वी पर वह बिंदु है जहां चुंबकीय क्षेत्र सतह से लंबवत है। वहाँ कम्पास बिंदु, और वैसे, यह चुंबकीय दक्षिण के साथ एंटीपोडल (व्यास के विपरीत) नहीं है।

जियोमैग्नेटिक नॉर्थ, वह स्थान है जहां चुंबकीय द्विध्रुव का अक्ष सतह तक बढ़ जाता है (आकृति 1 देखें)। चूंकि पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र द्विध्रुवीय क्षेत्र की तुलना में थोड़ा अधिक जटिल है, इसलिए यह बिंदु चुंबकीय उत्तर के साथ बिल्कुल मेल नहीं खाता है।

भौगोलिक उत्तर, पृथ्वी के घूमने का अक्ष वहां से होकर गुजरता है।

लैम्बर्ट या ग्रिड के उत्तर में, वह बिंदु है जहां मानचित्र के मेरिडियन अभिसरण करते हैं। यह बिल्कुल सही या भौगोलिक उत्तर के साथ मेल नहीं खाता है, क्योंकि पृथ्वी की गोलाकार सतह को विमान में प्रक्षेपित करते समय विकृत किया जाता है।

चित्रा 4. विभिन्न उत्तर और उनका स्थान। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स Cavit

चुंबकीय क्षेत्र का उलटा

एक चौंकाने वाला तथ्य है: चुंबकीय ध्रुव कुछ हजार वर्षों के दौरान स्थिति बदल सकते हैं, और यह वर्तमान में हो रहा है। वास्तव में, यह ज्ञात है कि 171 बार पहले हुआ था, पिछले 17 मिलियन वर्षों में।

इसका प्रमाण अटलांटिक महासागर के बीच में एक दरार से उभरने वाली चट्टानों में पाया जाता है। जैसे ही यह निकलता है, चट्टान ठंडा हो जाता है और ठोस हो जाता है, जिससे पृथ्वी के चुंबकीयकरण की दिशा तय हो जाती है, जिसका संरक्षण किया जाता है।

लेकिन अभी तक इस बात का कोई संतोषजनक स्पष्टीकरण नहीं है कि ऐसा क्यों होता है, और न ही क्षेत्र को पलटने के लिए आवश्यक ऊर्जा का स्रोत है।

जैसा कि पहले चर्चा की गई है, चुंबकीय उत्तर वर्तमान में तेजी से साइबेरिया की ओर बढ़ रहा है, और दक्षिण भी आगे बढ़ रहा है, यद्यपि धीरे-धीरे।

कुछ विशेषज्ञों का मानना ​​है कि यह कनाडा के ठीक नीचे तरल लोहे के उच्च-वेग प्रवाह के कारण है जो क्षेत्र को कमजोर करता है। यह एक चुंबकीय उत्क्रमण की शुरुआत भी हो सकती है। आखिरी बार जो 700,000 साल पहले हुआ था।

यह हो सकता है कि पृथ्वी के चुंबकत्व को जन्म देने वाला डायनेमो एक समय के लिए बंद हो जाता है, या तो अनायास या कुछ बाहरी हस्तक्षेप से, जैसे कि उदाहरण के लिए धूमकेतु का दृष्टिकोण, हालांकि बाद का कोई सबूत नहीं है।

जब डायनेमो पुनः आरंभ होता है, तो चुंबकीय ध्रुवों में स्थान बदल जाते हैं। लेकिन यह भी हो सकता है कि उलटा पूरा न हो, लेकिन द्विध्रुवीय अक्ष का एक अस्थायी परिवर्तन, जो अंततः अपनी मूल स्थिति में लौट आएगा।

प्रयोग

यह हेल्महोल्ट्ज़ कॉइल्स के साथ किया जाता है: दो समान और संकेंद्रित परिपत्र कॉइल, जिसके माध्यम से वर्तमान की समान तीव्रता गुजरती है। कॉइल का चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वी के साथ बातचीत करता है, जिसके परिणामस्वरूप चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।

चित्र 5. पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के मूल्य को निर्धारित करने के लिए प्रयोग। स्रोत: एफ। ज़पाटा

कॉइल्स के अंदर लगभग एक समान चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है, जिसका परिमाण है:

-मैं वर्तमान की तीव्रता है

-μ _o वैक्यूम की चुंबकीय पारगम्यता है

-R कॉइल की त्रिज्या है

प्रक्रिया

कॉइल के अक्षीय अक्ष में रखे गए कम्पास के साथ, स्थलीय चुंबकीय क्षेत्र बी _टी की दिशा निर्धारित करें ।

- कॉइल की धुरी को B _{T के} लंबवत होना । इस प्रकार वर्तमान के रूप में पारित बी _एच उत्पन्न, बी _{टी के} लंबवत हो जाएगा । इस मामले में:

चित्रा 6. परिणामी क्षेत्र वह है जो कम्पास सुई को चिह्नित करेगा। स्रोत: एफ। ज़पाटा

-बी _एच कॉयल के माध्यम से पारित वर्तमान के लिए आनुपातिक है, ताकि बी _एच = केआई, जहां के एक स्थिर है जो उक्त कॉइल की ज्यामिति पर निर्भर करता है: त्रिज्या और घुमावों की संख्या। मापने वाला वर्तमान, बी _एच का मान हो सकता है । इसलिए कि:

इस प्रकार:

-विभिन्न धाराओं को कॉइल्स के माध्यम से पारित किया जाता है और जोड़े (I, tg ious) को एक तालिका में दर्ज किया जाता है।

-ग्राफ मैं बनाम। टीजी θ चूंकि निर्भरता रैखिक है, हम एक लाइन प्राप्त करने की उम्मीद करते हैं, जिसका ढलान मीटर है:

-Finally, सीधे से - लाइन कम से कम वर्गों या दृश्य समायोजन फिट, यह बी का मूल्य निर्धारित करने के लिए आगे बढ़ता है _टी ।

संदर्भ

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