Nesnelerin manyetik etkileşimi, Evrendeki her şeyi yöneten temel süreçlerden biridir. Görünür tezahürleri manyetik fenomenlerdir. Bunların arasında kuzey ışıkları, mıknatısların çekiciliği, manyetik fırtınalar vs. var. Nasıl ortaya çıkıyorlar? Onlar ne?
Manyetizma
Manyetik fenomenler ve özellikler topluca manyetizma olarak adlandırılır. Varlıkları çok uzun zamandır bilinmektedir. Dört bin yıl kadar önce Çinlilerin bu bilgiyi bir pusula oluşturmak ve deniz gezilerinde gezinmek için kullandığı varsayılmaktadır. Deneyler yapmak ve fiziksel manyetik fenomeni ciddi şekilde incelemek ancak 19. yüzyılda başladı. Hans Oersted, bu alandaki ilk araştırmacılardan biri olarak kabul edilir.
Manyetik olaylar hem Uzayda hem de Dünya'da meydana gelebilir ve yalnızca manyetik alanlarda ortaya çıkabilir. Bu tür alanlar elektrik yüklerinden kaynaklanır. Yükler sabitken etraflarında bir elektrik alan oluşur. Hareket ettiklerinde - bir manyetik alan.
Yani, manyetik alan fenomeni,elektrik akımı veya alternatif elektrik alanı. Bu, mıknatısları ve manyetik iletkenleri etkileyen bir kuvvetin etki ettiği bir uzay bölgesidir. Kendi yönü vardır ve kaynağından - iletkenden uzaklaştıkça azalır.
Mıknatıslar
Etrafında bir manyetik alan oluşturan bir cisme mıknatıs denir. Bunların en küçüğü elektrondur. Mıknatısların çekiciliği en ünlü fiziksel manyetik fenomendir: İki mıknatısı birbirine bağlarsanız ya çekerler ya da iterler. Her şey birbirlerine göre konumlarıyla ilgili. Her mıknatısın iki kutbu vardır: kuzey ve güney.
Aynı isimli kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar ise tam tersine çeker. İkiye bölerseniz kuzey ve güney kutupları ayrılmaz. Sonuç olarak, her biri iki kutba sahip olacak iki mıknatıs elde edeceğiz.
Manyetik olan birkaç malzeme vardır. Bunlar arasında demir, kob alt, nikel, çelik vb. Bunlar arasında sıvılar, alaşımlar, kimyasal bileşikler vardır. Mıknatıslar bir mıknatısın yanında tutulursa, kendileri olurlar.
Saf demir gibi maddeler bu özelliği kolayca elde eder, ancak buna hızla veda eder. Diğerlerinin (çelik gibi) mıknatıslanması daha uzun sürer ancak etkisini uzun süre korur.
Mıknatıslama
Yüklü parçacıklar hareket ettiğinde bir manyetik alanın ortaya çıktığını yukarıda belirledik. Ama örneğin buzdolabına asılı bir demir parçasında ne tür bir hareketten bahsedebiliriz? Herşeymaddeler, hareketli parçacıklar içeren atomlardan oluşur.
Her atomun kendi manyetik alanı vardır. Ancak bazı malzemelerde bu alanlar rastgele farklı yönlere yönlendirilir. Bu nedenle, etraflarında geniş bir alan oluşturulmaz. Bu tür maddeler mıknatıslanma yeteneğine sahip değildir.
Diğer malzemelerde (demir, kob alt, nikel, çelik) atomlar, hepsi aynı yöne bakacak şekilde sıralanabilir. Bunun sonucunda etraflarında ortak bir manyetik alan oluşur ve vücut manyetize olur.
Bir cismin manyetizasyonunun, atomlarının alanlarının sıralaması olduğu ortaya çıktı. Bu düzeni bozmak için, örneğin bir çekiçle sertçe vurmak yeterlidir. Atomların alanları kaotik bir şekilde hareket etmeye başlayacak ve manyetik özelliklerini kaybedecektir. Malzeme ısıtılırsa da aynısı olur.
Manyetik indüksiyon
Manyetik olaylar hareketli yüklerle ilişkilidir. Bu nedenle, elektrik akımı olan bir iletkenin etrafında kesinlikle bir manyetik alan oluşacaktır. Ama tam tersi olabilir mi? İngiliz fizikçi Michael Faraday bir keresinde bu soruyu sormuş ve manyetik indüksiyon fenomenini keşfetmiştir.
Sabit bir alanın elektrik akımına neden olamayacağı, ancak değişken bir alanın elektrik akımına neden olabileceği sonucuna vardı. Akım, manyetik alanın kapalı bir devresinde meydana gelir ve indüksiyon olarak adlandırılır. Bu durumda, elektromotor kuvvet devreye nüfuz eden alanın hızındaki değişimle orantılı olarak değişecektir.
Faraday'ın keşfi gerçek bir atılımdı ve elektrik üreticilerine önemli faydalar sağladı. Onun sayesinde mekanik enerjiden akım almak mümkün oldu. Bilim adamının çıkardığı yasa uygulandı veelektrik motorları, çeşitli jeneratörler, transformatörler vb. cihazlarda kullanılır.
Dünya'nın manyetik alanı
Jüpiter, Neptün, Satürn ve Uranüs'ün manyetik alanı vardır. Gezegenimiz bir istisna değildir. Sıradan yaşamda, bunu pek fark etmiyoruz. Somut değildir, tadı veya kokusu yoktur. Ancak doğadaki manyetik fenomenlerin ilişkili olduğu onunla birlikte. Hayvanlardaki aurora, manyetik fırtınalar veya magnetoreception gibi.
Esasen Dünya, coğrafi kutuplarla örtüşmeyen iki kutbu olan devasa ama çok güçlü olmayan bir mıknatıstır. Manyetik çizgiler gezegenin Güney Kutbu'nu terk eder ve Kuzey'e girer. Bu, aslında Dünyanın Güney Kutbu'nun mıknatısın kuzey kutbu olduğu anlamına gelir (bu nedenle Batı'da güney kutbu neden mavi - S ve kırmızı ile kuzey kutbu - N olarak gösterilir).
Manyetik alan, gezegenin yüzeyinden yüzlerce kilometre uzağa uzanır. Güçlü galaktik ve güneş radyasyonunu yansıtan görünmez bir kubbe görevi görür. Radyasyon parçacıklarının Dünya'nın kabuğu ile çarpışması sırasında birçok manyetik fenomen oluşur. En ünlülerine bakalım.
Manyetik fırtınalar
Güneşin gezegenimiz üzerinde güçlü bir etkisi vardır. Bize sadece ısı ve ışık vermekle kalmaz, aynı zamanda fırtınalar gibi hoş olmayan manyetik fenomenleri de kışkırtır. Görünüşleri, güneş aktivitesindeki artış ve bu yıldızın içinde meydana gelen süreçlerle ilişkilidir.
Dünya, Güneş'ten gelen iyonize parçacıkların akışından sürekli olarak etkilenir. ile hareket ederler300-1200 km/s hıza sahiptir ve güneş rüzgarı olarak nitelendirilir. Ancak zaman zaman, bir yıldız üzerinde bu parçacıkların çok sayıda ani fırlatılması meydana gelir. Dünyanın kabuğunda şok etkisi yaratırlar ve manyetik alanın salınmasına neden olurlar.
Bu tür fırtınalar genellikle üç güne kadar sürer. Şu anda, gezegenimizin bazı sakinleri kendilerini iyi hissetmiyorlar. Kabuğun titreşimleri bize baş ağrısı, artan basınç ve güçsüzlükle yansır. Bir insan ömrü boyunca ortalama 2.000 fırtına yaşar.
Kuzey Işıkları
Doğada daha hoş manyetik fenomenler de vardır - kuzey ışıkları veya aurora. Hızla değişen renklere sahip bir gökyüzü parlaması şeklinde kendini gösterir ve esas olarak yüksek enlemlerde (67-70 °) oluşur. Güneş'in güçlü aktivitesi ile parlaklık daha da düşük gözlenir.
Kutupların yaklaşık 64 kilometre yukarısında, yüklü güneş parçacıkları manyetik alanın uzak noktalarıyla buluşuyor. Burada bazıları, atmosferin gazlarıyla etkileşime girdikleri Dünya'nın manyetik kutuplarına yöneliyor, bu yüzden aurora ortaya çıkıyor.
Işımanın tayfı havanın bileşimine ve seyrekliğine bağlıdır. Kırmızı parıltı 150 ila 400 kilometre yükseklikte meydana gelir. Mavi ve yeşil tonlar, yüksek oksijen ve azot içeriği ile ilişkilidir. 100 kilometre yükseklikte meydana gelirler.
Magnitoreception
Manyetik olayları inceleyen ana bilim fiziktir. Bununla birlikte, bazıları biyoloji ile de ilgili olabilir. Örneğin, yaşamın manyetik duyarlılığıorganizmalar - Dünyanın manyetik alanını tanıma yeteneği.
Birçok hayvan, özellikle göçmen türler, bu eşsiz yeteneğe sahiptir. Manyeto algılama yeteneği yarasalarda, güvercinlerde, kaplumbağalarda, kedilerde, geyiklerde, bazı bakterilerde vb. bulundu. Bu, hayvanların uzayda gezinmesine ve ondan onlarca kilometre uzaklaşarak evlerini bulmasına yardımcı olur.
Bir kişi yönlendirme için pusula kullanıyorsa, hayvanlar tamamen doğal araçlar kullanır. Bilim adamları henüz magnetoreception'ın nasıl ve neden çalıştığını tam olarak belirleyemediler. Ancak güvercinlerin tamamen karanlık bir kutunun içindeki kuşu kapatırken, yüzlerce kilometre uzağa götürülseler bile yuvalarını bulabildikleri biliniyor. Kaplumbağalar doğum yerlerini yıllar sonra bile bulur.
Hayvanlar "süper güçleri" sayesinde volkanik patlamaları, depremleri, fırtınaları ve diğer afetleri önceden sezerler. Manyetik alandaki dalgalanmalara karşı hassastırlar, bu da kendini koruma yeteneğini arttırır.
