Magnetna interakcija objekata jedan je od fundamentalnih procesa koji upravljaju svime u Univerzumu. Njegove vidljive manifestacije su magnetni fenomeni. Među njima su i sjeverno svjetlo, privlačenje magneta, magnetne oluje, itd. Kako nastaju? Šta su oni?
Magnetizam
Magnetne pojave i svojstva se zajednički nazivaju magnetizmom. O njihovom postojanju se zna jako dugo. Pretpostavlja se da su Kinezi još prije četiri hiljade godina koristili ovo znanje za kreiranje kompasa i navigaciju na morskim putovanjima. Sprovođenje eksperimenata i ozbiljno proučavanje fizičkog magnetskog fenomena počelo je tek u 19. vijeku. Hans Oersted se smatra jednim od prvih istraživača u ovoj oblasti.
Magnetne pojave se mogu pojaviti i u Svemiru i na Zemlji, a pojavljuju se samo unutar magnetnih polja. Takva polja nastaju iz električnih naboja. Kada su naelektrisanja stacionarna, oko njih se formira električno polje. Kada se kreću - magnetno polje.
Odnosno, fenomen magnetnog polja se javlja pojavomelektrična struja ili naizmjenično električno polje. Ovo je područje prostora unutar kojeg djeluje sila koja djeluje na magnete i magnetske provodnike. Ima svoj smjer i smanjuje se kako se udaljava od svog izvora - provodnika.
Magneti
Tijelo oko kojeg se formira magnetno polje naziva se magnet. Najmanji od njih je elektron. Privlačenje magneta je najpoznatiji fizički magnetni fenomen: ako pričvrstite dva magneta jedan na drugi, oni će ili privlačiti ili odbijati. Sve je u njihovoj poziciji u odnosu jedni prema drugima. Svaki magnet ima dva pola: sjeverni i južni.
Istoimeni polovi se odbijaju, dok se suprotni polovi, naprotiv, privlače. Ako ga prepolovite, sjeverni i južni pol se neće razdvojiti. Kao rezultat, dobićemo dva magneta, od kojih će svaki imati i dva pola.
Postoji veliki broj materijala koji su magnetni. To uključuje željezo, kob alt, nikal, čelik itd. Među njima su tečnosti, legure, hemijska jedinjenja. Ako se magneti drže blizu magneta, oni će i sami postati.
Supstance kao što je čisto gvožđe lako stiču ovo svojstvo, ali se i brzo opraštaju od njega. Drugima (kao što je čelik) treba duže da se magnetiziraju, ali zadržavaju efekat dugo vremena.
Magnetiziranje
Iznad smo utvrdili da magnetno polje nastaje kada se nabijene čestice kreću. Ali o kakvom kretanju možemo govoriti, na primjer, u komadu gvožđa koji visi na frižideru? Svesupstance se sastoje od atoma, koji sadrže pokretne čestice.
Svaki atom ima svoje magnetno polje. Ali, u nekim materijalima, ova polja su nasumično usmjerena u različitim smjerovima. Zbog toga se oko njih ne stvara jedno veliko polje. Takve supstance nisu sposobne za magnetizaciju.
U drugim materijalima (gvožđe, kob alt, nikl, čelik) atomi se mogu poredati tako da svi pokazuju na isti način. Kao rezultat, oko njih se formira zajedničko magnetsko polje i tijelo postaje magnetizirano.
Ispostavilo se da je magnetizacija tijela redoslijed polja njegovih atoma. Da biste prekršili ovaj red, dovoljno ga je snažno udariti, na primjer, čekićem. Polja atoma će se početi haotično kretati i izgubiti svoja magnetna svojstva. Isto će se dogoditi ako se materijal zagrije.
Magnetna indukcija
Magnetni fenomeni su povezani sa pokretnim nabojima. Dakle, oko vodiča s električnom strujom sigurno će se pojaviti magnetsko polje. Ali može li biti obrnuto? Engleski fizičar Michael Faraday jednom je postavio ovo pitanje i otkrio fenomen magnetne indukcije.
Zaključio je da konstantno polje ne može izazvati električnu struju, ali promjenljivo može. Struja se javlja u zatvorenom krugu magnetskog polja i naziva se indukcija. U ovom slučaju, elektromotorna sila će se promijeniti proporcionalno promjeni brzine polja koje prožima kolo.
Faradayevo otkriće bilo je pravi proboj i donijelo je značajnu korist proizvođačima električne energije. Zahvaljujući njemu, postalo je moguće primati struju iz mehaničke energije. Primijenjen je zakon koji je naučnik zaključio ikoristi se u uređajima elektromotora, raznih generatora, transformatora, itd.
Zemljino magnetsko polje
Jupiter, Neptun, Saturn i Uran imaju magnetno polje. Naša planeta nije izuzetak. U običnom životu to gotovo i ne primjećujemo. Nije opipljivo, nema ukus ni miris. Ali s njim su povezani magnetski fenomeni u prirodi. Kao što su aurora, magnetne oluje ili magnetorecepcija kod životinja.
U suštini, Zemlja je ogroman, ali ne baš jak magnet, koji ima dva pola koja se ne poklapaju sa geografskim. Magnetne linije napuštaju južni pol planete i ulaze u sjeverni. To znači da je u stvari Južni pol Zemlje sjeverni pol magneta (dakle zašto je na Zapadu južni pol označen plavom bojom - S, a crvenom označava sjeverni pol - N).
Magnetno polje se proteže stotinama kilometara od površine planete. Služi kao nevidljiva kupola koja reflektuje snažno galaktičko i sunčevo zračenje. Prilikom sudara čestica zračenja sa Zemljinom školjkom nastaju mnoge magnetne pojave. Pogledajmo najpoznatije od njih.
Magnetne oluje
Sunce ima snažan uticaj na našu planetu. Ne samo da nam daje toplinu i svjetlost, već i izaziva takve neugodne magnetne pojave kao što su oluje. Njihova pojava povezana je sa povećanjem solarne aktivnosti i procesima koji se dešavaju unutar ove zvijezde.
Zemlja je stalno pod uticajem protoka jonizovanih čestica sa Sunca. Kreću se sabrzine 300-1200 km/s i karakterišu se kao solarni vetar. Ali s vremena na vrijeme, na zvijezdi se dešavaju iznenadna izbacivanja ogromnog broja ovih čestica. Djeluju kao udarci na zemljinu školjku i uzrokuju osciliranje magnetskog polja.
Ovakve oluje obično traju do tri dana. U ovom trenutku, neki stanovnici naše planete se loše osjećaju. Vibracije školjke odražavaju se u nama glavoboljom, povećanim pritiskom i slabošću. U životu, osoba doživi u prosjeku 2.000 oluja.
Northern Lights
U prirodi postoje i ugodniji magnetni fenomeni - sjeverno svjetlo ili aurora. Manifestira se u obliku nebeskog sjaja s brzom promjenom boja, a javlja se uglavnom na visokim geografskim širinama (67-70 °). Sa jakom aktivnošću Sunca, sjaj se uočava još niže.
Oko 64 kilometra iznad polova, naelektrisane solarne čestice susreću se sa udaljenim delovima magnetnog polja. Ovde se neki od njih kreću ka Zemljinim magnetnim polovima, gde stupaju u interakciju sa gasovima atmosfere, zbog čega se pojavljuje aurora.
Spektar sjaja zavisi od sastava vazduha i njegove razrijeđenosti. Crveni sjaj se javlja na nadmorskoj visini od 150 do 400 kilometara. Plave i zelene nijanse povezane su s visokim sadržajem kisika i dušika. Javljaju se na nadmorskoj visini od 100 kilometara.
Magnitoreception
Glavna nauka koja proučava magnetne fenomene je fizika. Međutim, neki od njih mogu biti povezani i sa biologijom. Na primjer, magnetska osjetljivost življenjaorganizmi - sposobnost prepoznavanja Zemljinog magnetnog polja.
Mnoge životinje, posebno migratorne vrste, imaju ovaj jedinstveni dar. Sposobnost magnetorecepcije pronađena je kod slepih miševa, golubova, kornjača, mačaka, jelena, nekih bakterija itd. Pomaže životinjama da se snalaze u svemiru i pronađu svoj dom, udaljavajući se od njega na desetine kilometara.
Ako osoba koristi kompas za orijentaciju, onda životinje koriste potpuno prirodne alate. Naučnici još uvijek nisu u stanju točno utvrditi kako i zašto magnetorecepcija funkcionira. No, poznato je da golubovi mogu pronaći svoj dom čak i ako ih odvedu stotinama kilometara od njega, dok pticu zatvaraju u potpuno mračnu kutiju. Kornjače pronalaze svoje rodno mjesto čak i godinama kasnije.
Zahvaljujući svojim "supermoći", životinje predviđaju vulkanske erupcije, zemljotrese, oluje i druge kataklizme. Osetljivi su na fluktuacije u magnetnom polju, što povećava sposobnost samoodržanja.
