درود مهمان گرامی!   ورود   )^(   ثبت نام زمان کنونی: ۱۰-۸-۱۳۹۳, ۱۱:۱۸ صبح


 

سرزمین بلاگ حامد اسکندری

ارسال پاسخ  ارسال موضوع 
 
امتیاز موضوع:
  • 0 رأی - میانگین امتیازات: 0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

حالت موضوعی | حالت خطی
مقاله: منشاء ميدان مغناطيسي زمين
نویسنده پیام
مدیر بازنشسته تالار
مدیر بازنشسته
***
غایب
ارسال‌ها: 29,179
تاریخ عضویت: ۱۳ شهريور ۱۳۸۹
اعتبار: 115
سپاس ها 0
سپاس شده 1044 بار در 1019 ارسال
ارسال: #1
مقاله: منشاء ميدان مغناطيسي زمين




nload=NcodeImageResizer.createOn(this);>از ۴۰۰ سال پیش بشر می دانست که اگر ا هن ربا ئی را از نقطه ای بیاویزدهرکدام از دو سر ا هن ربا همواره در راستای شما ل و جنوب جغرا فیائی می‌ایستد قطبی از اهنربا که در راستای شمال جغرا فیایی است قطبN و دیگری را قطب S نا مید ند . و علت ان رفتا ر اهن ربا را وجود میدان مغنا طیسی زمین دانستند.
(sir willam gilbert ۱۶۰۳-۱۵۴۴)یکی از فیزیکدانان پیشگامی بود که پی به وجود میدان مغنا طیسی زمین برد وی نشان داد که اگر میله اهنی را در راستای شمال وجنوب قرار دهیم وبررویش بکوبیم ان میله اهن ربا خواهد شد.وی همچنین برای اثبات وجودمیدان مغنا طیسی زمین یک اهنربا را درون کره ای قرار داد ونام ان راTerrllaکه به لاتین به معنای زمین کو چک بود گذاشت و سپس یک قطب نما را بر روی ان حرکت داد که مشاهده نمود اگر قطب نما بموازات سطح ترلا قرار گیرد جهت عقربه مغنا طیسی همواره ثا بت است . که نشان میداد عقربه تحت تاثیر میدان مغنا طیسی اهن ربای درون کره است. ....

در واقع کره زمین ما نند یک اهنربا ی قوی عمل می کند که قطب N ان در جنوب جغرا فیا ئی قرار دارد( که می تواند قطب S اهن ربا ها را به سمت خود منحرف کند ) و قطب S اهن ربای درون زمین در شمال جغرافیا یی قرار دارد (که قطب N اهن ربا را به سمت خود منحرف سازد).
همه خطوط میدان مغناطیسی در نیمکره شمالی در نقطه ای با مختصات ۷۵۰۵۰Nو۹۶۰wاست که به ان قطب جنوب مغناطیسی گفته می شود به هم میرسند .این خطوط در نیمکره جنوبی در نقطه ا ی با مختصات ۱۵۰۰۴۵E۷۰۰ ۱۰SR به هم می رسند که به ان نقطه قطب شمال مغناطیسی زمین گفته میشود.
از انجا که محور مغنا طیسی زمین ( خطی که بطور مستقیم ازدو قطب مغناطیسی
زمین می گذرد) کا ملا بر محور دوران زمین ( خطی که از دو قطب شمال و جنوب جغرافیایی می گذرد) منطبق نیست بنا بر این یک عقربه مغنا طیسی که مما س بر محور مغنا طیسی زمین می ایستد نمی تواند جهت شمال و جنوب جغرافیا یی زمین را دقیقا تعیین نماید.
میدان مغنا طیسی زمین رابا سه مولفه مغنا طیسی مشخص میکنند
۱) میل مغناطیسی: از انجایی که خطوط میدان مغنا طیسی زمین بر سطح زمین منطبق نیستند همواره بین شدت میدان مغنا طیسی زمین و سطح افقی زاویه وجود دارد که به ان زاویه میل مغنا طیسی گفته می شود.که حرف i ان را نشان میدهند.
۲) زاویه انحراف مغناطیسی:
به صفحهای که بر روی ان عقربه مغناطیسی قرار دارد صفحه نصف النهارمغناطیسی وبه زاویه بین ان وصفحه نصف النهار جغرافیایی زاویه انحراف مغنا طیسی گویند که در هر منطقه متفاوت خواهد بود . دانستن مقدار زاویه انحراف مغناطیسی برای دریانوردان وخلبانان بسیار مهم است
زیرا انها در مسیر یابی به نصف انهار جغرافیایی ااحتیاج دارند درحالیه بوسیله قطب نما جهت نصف انهار مغنا طیسی را پیدا میکنند بنابراین اگر از میزان انحراف اگاه باشند با تصحییح بر روی جهت نصف النهار مغناطیسی به نصف النهار جغرافیایی دست می یابند
۳) مولفه افقی میدان مغنا طیسی: که با تجزیه میدان مغنا طیسی بدست می اید


● منشاء میدان مغناطیسی زمین
در قلب سیاره ما گلوله سخت ویکپارجه ای از اهن وجود دارد که به اندازه سطح خورشید داغ است و به ان هسته زمین میگوییم که پهنای ان ۷۰درصدکره ماه است( ۱۲۱۶کیلومتر)وبه اندازه ۲/. طول جغرافیایی در سال سریعتر از زمین می چرخد. اقیانوسی از اهن مایع دور هسته درونی وجود دارد که به ان هسته خارجی گویندوشعاعش حدودا نصف شعاع زمین است در حدود ۳۴۸۶ کیلومتر محققان منشاء میدان مغنا طیسی زمین را هسته خارجی میدانندکه لایه عمیقی از اهن مایع است و بدور هسته می گردد اثر نیروی کریولیس دوران زمین آن ایجاد طوفان و گرداب میکند .در واقع هسته خارجی مانند اب روی اجاق بر روی هسته داخلی در جوش وخروش است.
در دمای بسیار زیاد زمین میتوان تصور کرد که هسته جامد متحمل واکنش شیمیایی شد ه و بدین ترتیب تبدیل به یک مولد جریان الکتریکی مثل یک باطری خواهد شد وچون مواد مذاب هسته خارجی در حال چرخش است میتوان آن مانند یک سیملوله (القا گر )تصور نمود.
بدین ترتیب در درون زمین مدار ی متشکل از یک باطری و یک القاگر داریم مسلما جریان الکتریکی از این القاگر عبور خواهد کرد وطبق قانون لنز در اطراف القاگر میدان مغناطیسی تولید میشود که همان میدان مغناطیسی زمین است خطو طمیدان مغناطیسی درون هسته همانند خطوط میدان مغناطیسی سیملوله موازی است که آزمایشات تجربی نیز موید موازی بودن خطوط میدان مغناطیسی زمین است واز طرفی چون هسته خارجی مانند القاگر است میتواند در آن پدیده خودالقایی نیز رخ دهد یعنی هرگاه واکنش شیمیایی و در نتیجه جریان الکتریکی هسته داخلی در حال کاهش بود جهت خطوط میدان خود را تغییر دهد بگونه ای که نیروی محرکه ای هم جهت با نیروی مولد و سبب تقویت شدت میدان مغناطیسی گردد و برعکس .
علاوه بر پدیده های داخلی پدیده خارجی به نام بادهای خورشیدی نیز روی افزایش شدت میدان مغناطیسی زمین موثر است . باد خورشیدی حاصل انفجارهای واقع در تاج خورشید است که دمای بسیار زیاد سبب اعمال فشار بر ذرات و جریان شدید ذرات منفجره خواهد شد که سرعتشان بطور متوسط در حدود ۵۰۰ کیلومتر برثانیه است و حدود ۵ روز طول میکشد که به زمین برسند این ذرات شامل الکترون و پروتون و آلفا و بعضی از یونهای دیگر هستند .. مطالعه لکه های خورشیدی نشان دهنده شدت انفجارات درون تاج خورشید است . در سال ۱۹۸۰ میلادی دانشمندان اعلام کردند که در اثر بادهای خورشیدی ذرات الکتریکی باردار فراوانی(پلاسما) با سرعت ۱۷۰۰ برابر بیشتر از طوفانهای خورشیدی معمولی به سوی زمین میآیند و ممکن است این مقدار پلاسما با این جریان قوی شدت میدان مغناطیسی زمین را طوری تقویت کند که تمامی فیوزهای سیستمهای الکتریکی از کار بیافتند . .اگرچه در آن دوران بعضی از فرکانسهای رادیویی دچار اختلال گردید ولی خوشبختانه آن حجم عظیم پلاسما به زمین نرسید .

● جابجایی قطبهای مغناطیسی زمین
دانشمندان ا ز دیرباز میدانستند که قطب مغناطیسی زمین حرکت میکند. جیمز روس(james ross نخستینن فردی بود که محل قطب شمال را تعیین نمود وی اینکار را در طی سفری خطرناک که سبب شده بود چهار سال در یخهای قطب به دام بیافتد انجام داده بود . در سال ۱۹۰۴روالد اماند سون دوباره محل قطب شمال را تعیین نمود ومتوجه شد که محل قطب شمال به اندازه۵۰ کیلومتر جابجا شده است در نقشه زیرجابجایی محل قطب در طی سالهای مختلف نشان داده شده است.همانطور که در نقشه هم معلوم است سرعت حرکت قطب اوایل هر۱۰کیلومتر در یک سال بود و بعدها به ۴۰کیلومتر در سال رسید.

● ایا روزی ممکن است میدان مغناطیسی زمین کاملا از بین برود؟
وقتی انجمن زمین شناسی ایالت متحده امریکا از کم شدن دور زدن عقربه مغنا طیسی در افریقا به اندازه ۱/. درجه کم شده و میدان مغنا طیسی ۱۰درصد از قرن نوزدهم ضعیفتر شده برای جراید این سوال پیش امد که ایا ممکن است روزی میدان مغناطیسی زمین از بین برود.
در جواب این سوال پروفسور گری گلاتز مایر (gary Gratsmaier) از دانشگاه کالیفرنیا میگوید با توجه به مطالعه مغناطیس در زمانهای گذ شته (علمpaleomagnetism) می بینیم که میدان مغناطیسی در اعصار گذشته گاهی در حال افزایش وگاهی در حال کاهش است ودر واقع امروزه کره زمین دارای بیشترین شدت میدان مغناطیسی خوددر تاریخش است.
هرگاه در نقطه ای از کره زمین مقدار کمیتهای مغناطیسی (انحراف مغناطیسی-میل مغناطیسیـ مولفه افقی بردار مغناطیسی) بطور فاحشی با نقا ط مجاورش فرق کند اصطلاحا گفته می شود که نا هنجاری مغنا طیسی اتفاق افتاده و احتمالادر ان نقطه از زمین مخازن ارزشمندی از سنگهای معدن مغنا طیسی مانند سنگ اهن وجود دارد. استفاده از این روش در کشف ذخایر معدنی بسیار مفید است.
معمولا مقدار سه کمیت مغنا طیسی در طی روز وسال تغییرات جزئی دارند . ولی گاهی اوقات در میدان مغناطیسی ودر نتیجه در مولفه های ان(سه کمیت) به مدت ۶ یا ۱۲ ساعت تغییرات ناگهانی رخ می دهد که اصطلاحا به ان توفان مغناطیسی می گویند این توفانها معمولا هر ۵/۱۱سال تکرار می شوند .و بسیار جالب است که پدیده هایی مانند شفقهای قطبی و لکه های خورشیدی و انتشار موجهای رادیویی نیز دارای دوره های ۵/۱۱ ساله هستند.که نشان دهنده ارتبا ط بین انها است.

● اثر میدان مغناطیسی زمین در ایجاد کمربند ون الن(van allen)یا پدیده شفق قطبی:
هرگا ه ذره بارداری در میدان مغنا طیسی زمین قرار گیرد از طرف میدان بر ان ذره نیروی لورنتس اعمال میشود :

F=qvBsin(α)
F=نیروی لورنتس
q=با ر ذره
v= سرعت ذره
B= شدت میدان مغنا طیسی زمین
α= زاویه بین میدان و سرعت ذره

میدانیم که در نتیجه اندرکنش هسته ای درون خورشید طو فانهای خورشیدی بطور مداوم ذرات پر انرژی با سرعت ۵۰۰KM/S در فضاگسیل میشوندودا امر سبب می گردد که سیلی از این ذرات به سمت زمین بیا ید ودر دام حوزه های مغنا طیسی زمین فتند
از انجائی که در قطبین شد ت میدان مغنا طیسی بیشینه است نیروی لورنتس وارد بر ذرات بنیادی بسیار بزرگ است .
اگر یک گروه پروتون یا الکترون یطور عمود وارد میدان مغنا طیسی شونداز طرف میدان بر ذرات یک نیرو ی عمودی ومرکز گرا بنام نیروی لو رنتس وارد خواهد شد
که سبب حرکت دورانی پروتونها می شود.

f=m.V۲/r
F=qvb

با برابر گرفتن دو رابطه فوق خواهیم داشت:
r=mv/qB
یعنی ذرات درمسیر دورانی به شعاعr شروع به حرکت میکنندو مسیر حرکتشان بدورخطوط میدان مغنا طیسی زمین خواهد بود بعضی از ذرات که بطور موازی با میدان به زمین می رسند( α=0) هیچ نیروئی بر انها از طرف میدان مغنا طیسی زمین وارد نمی شود و نیروی لورنتس وارد بر ا نها صفر میشود و بر می گردند بنابراین تعداد بیشما ری ذره در حوزه های قطبی زمین در رفت و امد هستند وچون در قطبین ما نند سا یرنقا ط مختلف زمین هوا موجود است این ذرات به مولکولهای هوا بر خورد می کنند وچون حامل انرژیهای زیادی هسند با جذب مولکولهای هوا انها رایونیزه کرده ودذرات جدید و پرتوهای گاما تولید می کنند و ما نقا ط در خشانی را در قطب شاهدخواهیم بود که به ان کمر بند تشعشعی و یاکمر بند وان الن گفته می شود .
لازم به ذکر است که ا ولین بار این پدیده در سال ۱۹۵۸ مشا هده گردید و سپس بشرتوانست در سال ۱۹۶۲ در اثر انفجا را تمی ان را بطور مصنو عی ایجا د کند.
کمربند ون الن دار مطابق شکل زیر دارایدو لایه داخلی و خارجی میباشد که برروی خطوط مغناطیسی زمین منطبق است
شکلهای ترسیم توسط سوپر کامپیوتر از جابحایی قطبهای مغناطیسی زمین که در طی سا لهای طولانی چندین بار جابجا شده اند.

منابع:
۱-دوره درسی فیزیک(جلد ۲)نوشته لندسبرگ
۲-فیزیک پیش دانشگاهی اثر ***ل.راب.استریرویتس
۳-principles of physicsنوشته فرانک.ج.بلات
۴-http://science.nasa.gov
۵-http://csep۱۰.phys.utk.edu
۶-http://www.phy۶.org
۷-
شما قادر به مشاهده لينک ها نمي باشيد . باید ابتدا در گروه ایران فروم عضو شوید برای عضویت سریع کلیک کنید.





موضوع‌های مرتبط با این موضوع...
الكترومغناطيس و ميدان مغناطيسي زمين
دانلود رایگان مقاله -نسبیت خاص و قانون دوم نیوتون
دانلود رایگان مقاله فیزیک و متافیزیک
ميدان مغناطيسی زمين
مقاله: با ضعيف‌ترين نيروي جهان آشنا شويد
كشف سنگ‌هاي آسماني خطرناك در نزديكي زمين
كوتوله‌اي در راه برخورد با زمين
مقاله: نور و آینه ها
مقاله: کشف تکنیک جدید برای فشرده سازی نور
مقاله: قدرت اعداد

۲۶-۸-۱۳۸۹ ۰۹:۱۶ صبح
یافتن تمامی ارسال‌های این کاربر نقل قول این ارسال در یک پاسخ

ارسال پاسخ  ارسال موضوع 

کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان
پرش به انجمن:


موضوع‌های مرتبط با این موضوع...
موضوع: نویسنده پاسخ: بازدید: آخرین ارسال
  تف کردن ستارگان توسط کهکشان‌ها Lorax 0 141 ۱۵-۱-۱۳۹۳ ۱۰:۵۹ عصر
آخرین ارسال: Lorax
  چالش نظریه جدید هاوکینگ توسط فیزیکدانان بزرگ Lorax 0 140 ۱۵-۱-۱۳۹۳ ۱۰:۵۹ عصر
آخرین ارسال: Lorax
  حل معمای نجومی گالیله پس از چهار قرن Lorax 0 128 ۱۵-۱-۱۳۹۳ ۱۰:۵۷ عصر
آخرین ارسال: Lorax
  مرگِ کبوتران و تولدِ جهان: ۵ حقیقتِ عجیب در مورد نظریه ی بیگ بنگ Lorax 1 140 ۱۵-۱-۱۳۹۳ ۱۰:۵۶ عصر
آخرین ارسال: Lorax
  «هابل» به تماشای خودکشی یک سیارک نشست Lorax 0 129 ۱۵-۱-۱۳۹۳ ۱۰:۵۵ عصر
آخرین ارسال: Lorax

درباره ایران فروم

تالار گفتگوی ایرانیان از سال 1387 هجری شمسی فعالیت خود را آغاز کرده و هم اکنون با بیش از 750.000 کاربر ثابت بزرگ ترین تالار گفتگوی فارسی زبان در جهان می باشد.

برای سفارش تبلیغات در ایران فروم کلیک کنید

جستجو در انجمن