Ändert sich die Richtung der Magnetkraft? 11 Entscheidende Fakten


Ändert sich die Richtung der Magnetkraft? Die Antwort darauf ist, wie wir weiter diskutieren. Wir können entscheidende Details über einen Teil unserer Welt entdecken, die sonst nicht verfügbar wären, indem wir die beobachtbaren Veränderungen mit zugrunde liegenden Prozessen verbinden.

Umkehrungen, die alle eine Million Jahre zu zufälligen Zeiten ein paar Mal auftreten, wurden historisch mit den schnellsten Änderungen des Erdmagnetfelds in Verbindung gebracht.

Aber im Gegensatz zu allen Daten, die mit echten Umkehrungen verknüpft sind, haben wir Feldveränderungen gefunden, die viel schneller und aktueller sind.

Ändert sich die Richtung des Magnetfelds??

Die Magnetkraft ändert die Bewegungsrichtung des Teilchens, aber nicht seine Geschwindigkeit oder kinetische Energie. Magnetische Kraft auf einen Draht, Magnetische Ablenkung von Elektronen in einer Kathodenstrahlröhre, Magnetische Kraft auf ein Proton.

ändert sich die Richtung der Magnetkraft
„Magnetfeld der Erde“ Bildnachweise: Wikimedia

In Regionen, in denen das Magnetfeld abnahm, stellten Davies und Constable fest, dass sich das Magnetfeld jedes Jahr um bis zu 10 Grad verschieben kann. Diese Rate ist etwa 10-mal schneller als von früheren Modellen vorhergesagt und fast 100-mal schneller als Änderungen, die in zeitgenössischen Messungen beobachtet wurden.

Die Modelle zeigten, dass sich die Richtung des Magnetfelds abrupt ändern würde, wenn Teile des geschmolzenen Kerns die Richtung umkehrten. Die Beobachtungen der Forscher über schnelle Richtungsänderungen in niedrigen Breiten stimmten mit der Tatsache überein, dass diese Kernumkehrung in äquatornahen Regionen häufiger vorkam.

Laut den Autoren der Studie empfiehlt dieser neue Beweis, dass sich die niedrigen Breiten am schnellsten verändern, dass Wissenschaftler ihre Bemühungen in Zukunft darauf konzentrieren sollten.

Warum ändert sich die Richtung der Magnetkraft??

Elektromagnetische Kräfte verbinden elektrische Ströme mit Flüssigkeitsströmungen. Außerdem ist die Zusammensetzung des Kerns wahrscheinlich nicht einheitlich. Durch elektromagnetische Induktion können zusätzlich zur Ladungsträgerströmung Wirbelströme erzeugt werden. Ohne ziemlich leistungsfähige Computer ist es unmöglich, die Gleichungen zu lösen, die dieses äußerst komplizierte System charakterisieren.

Die Substanz, die den äußeren Kern der Erde bildet, ist sowohl eine Flüssigkeit als auch ein elektrischer Leiter. Thermische Konvektionsströme geben einen Flüssigkeitsstrom ab.

Das Magnetfeld der Erde ist laut numerischen Simulationen „chaotisch“ und ändert häufig seine Polarität und Struktur. Aufgrund dieser Kompliziertheit ist es möglich, dass sich das Magnetfeld ändert, ohne dass sich die Richtungen der elektrischen Ströme notwendigerweise überall dort ändern, wo sie fließen.

Eine relativ geringe Änderung des Flusses könnte zu einer signifikanten Verschiebung (oder sogar Umkehrung) des Magnetfelds führen, da das System „chaotisch“ ist. Obwohl es sich um Simulationen handelt, waren die Computermodelle sehr erfolgreich darin, die säkulare Variation des Magnetfelds nachzubilden, die wir an der Erdoberfläche messen können.

„Magnetfelder, die sich ändern“ Bildnachweis: Wikimedia

Wie stark ändert sich die Richtung des Magnetfelds?

Der flüssige Kern des Planeten erzeugt das Magnetfeld, wobei die Wirbelbewegungen des Eisens ein Feld erzeugen, das sich in den Weltraum ausdehnt. Indem der Sonnenwind – ein Strom geladener Teilchen, der von der Sonne ausströmt – abgelenkt wird, dient er als Barriere, die die Erde vor der schädlichen Strahlung der Sonne schützt, und trägt zur Aufrechterhaltung unserer Atmosphäre bei.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass das Erdmagnetfeld seine Richtung etwa zehnmal schneller ändern kann als bisher angenommen. Die Forscher konnten zeigen, wie sich das Feld im Laufe der Zeit verändert hat, indem sie die Aktivitäten der letzten 100,000 Jahre simulierten. Die Ergebnisse zeigten, dass abrupte Richtungsänderungen häufig während Umkehrzeiten auftreten, wenn das Feld lokal schwach ist.

Das Magnetfeld verschiebt sich ständig aufgrund der Bewegungen des flüssigen Kerns. Die magnetischen Nord- und Südpole wechseln ihre Position, wenn sie deutlich schwächer werden. Diese Epochen sind mit Aussterben verbunden und werden von erhöhter Strahlung begleitet. Zu verstehen, wie, wann und warum Änderungen auftreten, ist schwierig, da sie über unglaublich lange Zeiträume hinweg auftreten.

„Die Stärke des Magnetfelds, die sich ändert“ Bildnachweis: Wikimedia

Wie oft und wann ändert sich die Richtung des Magnetfelds?

Da es einen Nordpol und einen Südpol hat, ähnelt das Magnetfeld in erster Linie einem Dipol. Eine Kompassnadel befindet sich an diesen Stellen entsprechend direkt unten oder oben. Es wird oft gesagt, dass es dem Feld eines Stabmagneten ähnelt, wie man es auf einem Kühlschrank sieht. Das Feld der Erde, das sich stark von dem eines Stabmagneten unterscheidet, weist erhebliche kleinräumige Schwankungen auf.

Die Verwendung eines Magnetkompass zeigt, dass die Erde ein Magnetfeld hat. Es wird hauptsächlich im extrem heißen geschmolzenen Kern des Planeten produziert und existiert wahrscheinlich für den größten Teil der Geschichte des Planeten.

Interessanterweise erfährt das Magnetfeld manchmal eher eine „Auslenkung“ als eine Umkehrung.

Hier erfährt es einen erheblichen Verlust an Gesamtstärke oder der Kraft, die die Kompassnadel antreibt. Das Feld kehrt sich während einer Kraft nicht um; Vielmehr regeneriert es sich später mit der gleichen Polarität in Aktion, sodass der Nordpol Nord und der Südpol Süd bleibt.

Was ändert die Magnetfeldrichtung?

Die Kreidezeit ist normalerweise die Zeitspanne, die an allen anderen Punkten der Erdgeschichte Umkehrungen aufweist. Umkehrungen sind weder vorhersehbar noch in irgendeiner Weise zyklisch. Daher beschränken wir uns auf die Erörterung des durchschnittlichen Umkehrintervalls.

Das Magnetfeld der Erde hat im Laufe seiner Geschichte viele Polaritätsumkehrungen erfahren. Dies zeigt sich in den magnetischen Mustern von Vulkangestein, insbesondere solchen, die vom Meeresboden ausgegraben wurden. Durchschnittlich 4 oder 5 Umkehrungen alle Millionen Jahre in den letzten 10 Millionen Jahren.

Beispielsweise geht aus den mathematischen Simulationen hervor, dass eine vollständige Umkehr zwischen einem und mehreren tausend Jahren dauern kann. Obwohl dies auf menschlicher Zeitskala träge ist, ist dies nach geologischen Maßstäben schnell.

Wie oben erwähnt, gibt es aus geologischen Messungen nicht viele Informationen darüber, wie sich das Magnetfeld ändert, wenn es sich umkehrt.

 Es ist auch möglich, dass die Pole im Laufe der Zeit von ihren derzeitigen Standorten zum und über den Äquator „wandern“. Überall auf der Erde ist die Gesamtkraft des Feldes möglicherweise nicht stärker als ein Zehntel dessen, was es derzeit ist.

Rechtsprinzip

Die Rechte-Hand-Regel ist einfach eine bequeme Technik für Physiker, um sich an die erwarteten Bewegungsrichtungen zu erinnern; Es basiert auf der zugrunde liegenden Physik, die Magnetfelder und die Kräfte verbindet, die sie auf sich bewegende Ladungen ausüben.

Um sich die Richtung magnetischer Kräfte zu merken, wandten Physiker einen Handcode an, der als Rechte-Hand-Regel bekannt ist. Als nächstes zeigen Sie mit Ihrem Mittelfinger so, dass er parallel zu Ihrem Zeigefinger und Daumen ist.

Es gibt Zeiten, in denen ein Physiker unbeabsichtigt seine linke Hand benutzt, was ihn zu der Vorhersage verleitet, dass die magnetische Kraft in die falsche Richtung zeigen wird.

„Magnetfeld durch die Rechte-Hand-Regel“ Bildnachweise: Wikimedia

Beispiele für Magnetfeldänderungen

Strom im Draht

Da wir bereits wissen, dass Strom nichts anderes ist als bewegte Ladungen, wird ein Strom, der durch einen Draht fließt, nur so von einem Magnetfeld beeinflusst wie eine einzelne bewegte Ladung.

Die Bewegung positiver Ladungen über einen Draht meinen wir, wenn wir von konventionellem Strom in einem Draht sprechen

Der Daumen zeigt in die positive xxx-Richtung, der Zeigefinger in die positive yyy-Richtung und der Mittelfinger in die positive zzz-Richtung. Dies wird als Rechte-Hand-Regel bezeichnet.

Durch Strom im Draht verursachtes Magnetfeld

Das Magnetfeld eines geraden Drahtes, das durch einen durch ihn fließenden Strom erzeugt wird, bildet einen Ring um den Draht. Sie können es finden, indem Sie Ihre Finger krümmen und mit dem rechten Daumen in Richtung des Drahtstroms zeigen. Das Magnetfeld, das den Draht umgibt, bewirkt, dass sich Ihre Finger in die gleiche Richtung krümmen.

Magnetfelder werden nicht nur durch bewegte Ladungen beeinflusst; sie können auch durch bewegte Ladungen erzeugt werden. Eine zweite Regel der rechten Hand kann verwendet werden, um das Magnetfeld zu bestimmen, das von bewegten Ladungen erzeugt wird.

Es stellt sich heraus, dass Sie, wenn Sie die Richtung des Magnetfelds bereits kennen, das Gegenteil dieser Methode anwenden können, um die Richtung des Stroms in einem Draht zu bestimmen.

Richten Sie dieses Mal Ihren Daumen in die Richtung des Magnetfelds und krümmen Sie Ihre Finger wie zuvor. Diesmal können Sie die Richtung des Stroms bestimmen, der das Magnetfeld erzeugt, indem Sie die kreisförmige Bewegung Ihrer Finger beobachten.

Das Magnetfeld im MRT

Ein starkes festes Magnetfeld wird verwendet, um die einzelnen Protonen, die während eines MRT- oder Magnetresonanztomographieverfahrens im ganzen Körper mit Wassermolekülen verbunden sind, auszurichten. Dieses Ausrichtungsverfahren ist die erste Stufe einer Messung, die winzige Protonenabweichungen vom Feld nutzt, um die Struktur und Dichte verschiedener Körperabschnitte des Patienten zu kartieren.

Um eine einfache MRT durchzuführen, muss ein starkes Magnetfeld entlang der Körperachse erzeugt werden. Aus diesem Grund weist ein Design des Geräts eine riesige elektromagnetische Spule auf, die den Oberkörper des Patienten umgibt.

Der Strom, der sich spiralförmig um den Patienten windet, erzeugt ein Magnetfeld, das direkt auf den Körper des Patienten gerichtet ist, wie wir aus der Rechte-Hand-Regel gelernt haben.

Schlussfolgerung

Wie wir aus der obigen Diskussion gesehen haben, wissen wir, dass sich das Magnetfeld entsprechend den Faktoren ändert. Es gibt so viele Tings, die zur Änderung des Magnetfelds beitragen. Das Magnetfeld der Erde ist das natürlich vorkommende und kann sehr von den Faktoren abhängen, die die Wirkung beeinflussen.

Keerthana Srikumar

Hallo ... Ich bin Keerthana Srikumar und promoviere derzeit zum Ph.D. in Physik und mein Spezialgebiet sind Nanowissenschaften. Ich habe meinen Bachelor und Master am Stella Maris College bzw. am Loyola College absolviert. Ich habe ein großes Interesse daran, meine Forschungsfähigkeiten zu erforschen und habe auch die Fähigkeit, physikalische Themen auf einfachere Weise zu erklären. Abgesehen von der Wissenschaft verbringe ich meine Zeit gerne mit Musik und dem Lesen von Büchern. Verbinden wir uns über LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/keerthana-s-91560920a/

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