La direzione della forza magnetica cambia? 11 Fatti cruciali

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La direzione della forza magnetica cambia? la risposta a questo è come discutiamo ulteriormente. Possiamo scoprire dettagli cruciali su una parte del nostro mondo che non sarebbe altrimenti disponibile collegando i cambiamenti osservabili ai processi sottostanti.

Le inversioni, che si verificano in periodi casuali alcune volte ogni milione di anni, sono state storicamente collegate ai cambiamenti più rapidi nel campo magnetico terrestre.

Ma a differenza di tutti i dati legati a inversioni reali, abbiamo riscontrato cambiamenti di campo molto più rapidi e recenti.

La direzione del campo magnetico cambia?

La forza magnetica modifica la direzione del movimento della particella ma non la sua velocità o energia cinetica. Forza magnetica su un filo, Deflessione magnetica di elettroni in un tubo catodico, Forza magnetica su un protone.

cambia la direzione della forza magnetica
Crediti immagine "Campo magnetico terrestre": Wikimedia

Nelle regioni in cui il campo magnetico stava diminuendo, Davies e Constable hanno scoperto che il campo magnetico può spostarsi fino a 10 gradi ogni anno. Questo tasso è circa 10 volte più veloce di quanto previsto dai modelli precedenti e quasi 100 volte più veloce dei cambiamenti osservati nelle misurazioni contemporanee.

I modelli hanno dimostrato che la direzione del campo magnetico cambia bruscamente quando parti del nucleo fuso cambiano direzione. Le osservazioni dei ricercatori sui rapidi cambiamenti direzionali alle basse latitudini erano coerenti con il fatto che questa inversione del nucleo era più frequente nelle regioni vicine all'equatore.

Secondo gli autori dello studio, questa nuova prova che le basse latitudini subiscono cambiamenti più velocemente raccomanda che gli scienziati dovrebbero concentrare i loro sforzi lì in futuro.

Perché la direzione della forza magnetica cambia?

Le forze elettromagnetiche collegano le correnti elettriche con il flusso del fluido. Inoltre, la composizione del nucleo probabilmente non è uniforme. Le correnti parassite possono essere prodotte tramite induzione elettromagnetica oltre al flusso di fluido che trasporta la carica. Senza computer abbastanza potenti, è impossibile risolvere le equazioni che caratterizzano questo sistema estremamente complicato.

La sostanza che crea il nucleo esterno della Terra è sia un liquido che un conduttore di elettricità. Le correnti di convezione termica emettono il flusso del fluido.

Il campo magnetico terrestre è "caotico", secondo simulazioni numeriche, e cambia frequentemente polarità e struttura. A causa di questa complessità, è possibile che il campo magnetico vari senza che le direzioni delle correnti elettriche cambino necessariamente ovunque scorrano.

Un cambiamento relativamente lieve nel flusso potrebbe comportare uno spostamento significativo (o addirittura un'inversione) nel campo magnetico perché il sistema è "caotico". Nonostante siano simulazioni, i modelli al computer hanno avuto molto successo nel ricreare la variazione secolare del campo magnetico che possiamo misurare sulla superficie terrestre.

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Crediti immagine "Campi magnetici che cambiano": Wikimedia

Quanto cambia la direzione del campo magnetico?

Il nucleo liquido del pianeta produce il campo magnetico, con i movimenti vorticosi del ferro che producono un campo che si estende nello spazio. Deviando il vento solare, un flusso di particelle cariche che fluisce dal sole, funge da barriera che protegge la Terra dalle radiazioni nocive del sole e aiuta a mantenere la nostra atmosfera.

Gli scienziati hanno scoperto che il campo magnetico terrestre può cambiare direzione circa dieci volte più rapidamente di quanto precedentemente ipotizzato. I ricercatori sono stati in grado di dimostrare come il campo è cambiato nel tempo simulando gli ultimi 100,000 anni di attività. I risultati hanno indicato che bruschi cambi di direzione si verificano frequentemente durante i periodi di inversione, quando il campo è localmente debole.

Il campo magnetico cambia continuamente a causa dei movimenti del nucleo liquido. I poli magnetici nord e sud cambiano posizione quando diventano significativamente più deboli. Queste ere sono state collegate alle estinzioni e sono accompagnate da radiazioni elevate. Capire come, quando e perché si verificano i cambiamenti è difficile poiché si verificano in periodi di tempo incredibilmente lunghi.

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"La quantità di campo magnetico che cambia" Crediti immagine: Wikimedia

Quanto spesso e quando cambia la direzione del campo magnetico?

Poiché ha un polo nord e un polo sud, il campo magnetico assomiglia principalmente a un dipolo. Un ago della bussola sarà direttamente in basso o in alto in queste posizioni, di conseguenza. Si dice spesso che assomigli al campo di una barra magnetica, come quella vista su un frigorifero. Il campo terrestre, che differisce notevolmente da quello di una barra magnetica, mostra significative fluttuazioni su piccola scala.

L'uso di una bussola magnetica rivelerà che la Terra ha un campo magnetico. È principalmente prodotto nel nucleo fuso estremamente caldo del pianeta e probabilmente è esistito per la maggior parte della storia del pianeta.

È interessante notare che a volte il campo magnetico subisce solo un'"escursione" piuttosto che un'inversione.

Qui subisce una significativa perdita di forza complessiva, o la forza che spinge l'ago della bussola. Il campo non si inverte durante una forza; piuttosto, in seguito si rigenera con la stessa polarità in azione, quindi il polo nord rimane nord e il polo sud rimane sud.

Cosa cambia la direzione del campo magnetico?

Il periodo Cretaceo è di solito i periodi di tempo che hanno inversioni in ogni altro punto della storia della terra. Le inversioni non sono né prevedibili né, in alcun modo, cicliche. Pertanto, ci limitiamo a discutere l'intervallo di inversione medio.

Il campo magnetico terrestre ha subito molte inversioni di polarità nel corso della sua storia. Questo è visibile nei modelli magnetici delle rocce vulcaniche, in particolare quelle scavate dai fondali oceanici. Media di 4 o 5 inversioni ogni milione di anni negli ultimi 10 milioni di anni.

Ad esempio, dalle simulazioni matematiche sembra che un'inversione completa possa richiedere da uno a diverse migliaia di anni per essere completata. Sebbene lento su scala temporale umana, questo è rapido per gli standard geologici.

Come accennato in precedenza, non ci sono molte informazioni disponibili dalle misurazioni geologiche su come il campo magnetico cambia quando si inverte.

 È anche possibile che nel tempo i poli "vaghino" dalle loro posizioni attuali verso e attraverso l'equatore. Ovunque sulla Terra, la potenza complessiva del campo potrebbe non essere più forte di un decimo di quella che è in questo momento.

Principio della mano destra

La regola della mano destra è semplicemente una tecnica conveniente per i fisici per ricordare le direzioni di movimento previste; si basa sulla fisica sottostante che collega i campi magnetici e le forze che esercitano sulle cariche in movimento.

Per ricordare la direzione delle forze magnetiche, i fisici hanno applicato un codice manuale noto come regola della mano destra. Quindi, punta il dito medio in modo che sia parallelo all'indice e al pollice.

Ci sono momenti in cui un fisico utilizzerà involontariamente la mano sinistra, portandolo a prevedere che la forza magnetica punterà nella direzione sbagliata.

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Crediti immagine "Campo magnetico secondo la regola della mano destra": Wikimedia

Esempi di modifica del campo magnetico

Corrente in filo

Poiché sappiamo già che la corrente non è altro che cariche in movimento, quando una corrente scorre attraverso un filo, sarà influenzata solo da un campo magnetico allo stesso modo di una singola carica in movimento.

Il movimento di cariche positive attraverso un filo è ciò che intendiamo quando parliamo di corrente convenzionale in un filo

Il pollice punta nella direzione positiva xxx, il primo dito nella direzione positiva yyy e il medio nella direzione positiva zzz. Questa è nota come regola della mano destra.

Campo magnetico causato dalla corrente nel filo

Il campo magnetico di un filo rettilineo, creato da una corrente che lo attraversa, forma un anello attorno al filo. Puoi individuarlo piegando le dita e puntando il pollice destro nella direzione della corrente del filo. Il campo magnetico che circonda il filo farà arricciare le dita nella stessa direzione.

I campi magnetici non sono solo influenzati dalle cariche in movimento; possono anche essere prodotti da cariche in movimento. Una seconda regola della mano destra può essere utilizzata per determinare il campo magnetico prodotto dalle cariche in movimento.

Si scopre che se conosci già la direzione del campo magnetico, puoi applicare l'opposto di questo metodo per determinare la direzione della corrente in un filo.

Questa volta, punta il pollice nella direzione del campo magnetico e piega le dita come hai fatto prima. Questa volta, puoi determinare la direzione della corrente che genera il campo magnetico osservando il movimento circolare delle dita.

Il campo magnetico nella risonanza magnetica

Un potente campo magnetico fisso viene utilizzato per allineare i singoli protoni collegati alle molecole d'acqua in tutto il corpo durante una procedura di risonanza magnetica o risonanza magnetica. Questa procedura di allineamento è la prima fase di una misurazione che utilizza minuscole deviazioni di protoni dal campo per tracciare la struttura e la densità di sezioni distinte del corpo del paziente.

Per eseguire una risonanza magnetica di base, è necessario generare un forte campo magnetico lungo l'asse del corpo. Questo è il motivo per cui un design del gadget presenta un'enorme bobina di elettromagnete che circonda il busto del paziente.

La corrente che gira a spirale attorno al paziente crea un campo magnetico che punta direttamente lungo il corpo del paziente, come abbiamo appreso dalla regola della mano destra.

Conclusione

Come abbiamo visto dalla discussione di cui sopra, noi sappi che il magnetico campo cambia a seconda dei fattori. Ci sono così tante cose che contribuiscono al cambiamento nel campo magnetico. Il campo magnetico terrestre è naturale e può dipendere molto dai fattori che influenzano l'azione.

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