ობიექტების მაგნიტური ურთიერთქმედება არის ერთ-ერთი ფუნდამენტური პროცესი, რომელიც მართავს ყველაფერს სამყაროში. მისი ხილული გამოვლინებები მაგნიტური ფენომენებია. მათ შორისაა ჩრდილოეთის ნათება, მაგნიტების მიზიდულობა, მაგნიტური შტორმები და ა.შ. როგორ წარმოიქმნება ისინი? რა არიან ისინი?
მაგნეტიზმი
მაგნიტური ფენომენები და თვისებები ერთობლივად მოიხსენიება, როგორც მაგნეტიზმი. მათი არსებობა დიდი ხანია ცნობილია. ვარაუდობენ, რომ ჯერ კიდევ ოთხი ათასი წლის წინ ჩინელებმა გამოიყენეს ეს ცოდნა კომპასის შესაქმნელად და საზღვაო მოგზაურობისთვის. ექსპერიმენტების ჩატარება და ფიზიკური მაგნიტური ფენომენის სერიოზულად შესწავლა მხოლოდ მე-19 საუკუნეში დაიწყო. ჰანს ოერსტედი ითვლება ამ დარგის ერთ-ერთ პირველ მკვლევარად.
მაგნიტური ფენომენები შეიძლება მოხდეს როგორც კოსმოსში, ასევე დედამიწაზე და გამოჩნდეს მხოლოდ მაგნიტურ ველებში. ასეთი ველები წარმოიქმნება ელექტრული მუხტისგან. როდესაც მუხტები სტაციონარულია, მათ გარშემო წარმოიქმნება ელექტრული ველი. როდესაც ისინი მოძრაობენ - მაგნიტური ველი.
ანუ, მაგნიტური ველის ფენომენი ხდება მოსვლასთან ერთადელექტრული დენი ან ალტერნატიული ელექტრული ველი. ეს არის სივრცის რეგიონი, რომელშიც მოქმედებს ძალა, რომელიც გავლენას ახდენს მაგნიტებზე და მაგნიტურ გამტარებლებზე. მას აქვს თავისი მიმართულება და მცირდება, როდესაც შორდება თავის წყაროს - გამტარს.
მაგნიტები
სხეულს, რომლის გარშემოც წარმოიქმნება მაგნიტური ველი, ეწოდება მაგნიტი. მათგან ყველაზე პატარა არის ელექტრონი. მაგნიტების მიზიდულობა ყველაზე ცნობილი ფიზიკური მაგნიტური ფენომენია: თუ ორ მაგნიტს ერთმანეთზე მიამაგრებთ, ისინი ან იზიდავს ან მოგერიდება. ეს ყველაფერი მათი პოზიციაა ერთმანეთთან შედარებით. თითოეულ მაგნიტს ორი პოლუსი აქვს: ჩრდილოეთი და სამხრეთი.
იმავე სახელის პოლუსები ერთმანეთს იგერიებენ, საპირისპირო პოლუსები კი პირიქით იზიდავენ. ორად რომ გაჭრა, ჩრდილოეთი და სამხრეთი პოლუსი არ გაიყოფა. შედეგად მივიღებთ ორ მაგნიტს, რომელთაგან თითოეულს ასევე ექნება ორი პოლუსი.
არსებობს მრავალი მასალა, რომელიც მაგნიტურია. მათ შორისაა რკინა, კობალტი, ნიკელი, ფოლადი და ა.შ. მათ შორის არის სითხეები, შენადნობები, ქიმიური ნაერთები. თუ მაგნიტები მაგნიტთან ახლოს იქნება, ისინი თავად გახდებიან.
ნივთიერებები, როგორიცაა სუფთა რკინა, ადვილად იძენს ამ თვისებას, მაგრამ ასევე სწრაფად დაემშვიდობეთ მას. სხვებს (როგორიცაა ფოლადი) უფრო მეტი დრო სჭირდება მაგნიტიზაციას, მაგრამ ინარჩუნებს ეფექტს დიდი ხნის განმავლობაში.
მაგნიტირება
ზემოთ დავადგინეთ, რომ მაგნიტური ველი წარმოიქმნება დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობისას. მაგრამ რა მოძრაობაზე შეიძლება ვისაუბროთ, მაგალითად, მაცივარზე დაკიდებულ რკინაში? ყველანივთიერებები შედგება ატომებისგან, რომლებიც შეიცავს მოძრავ ნაწილაკებს.
თითოეულ ატომს აქვს თავისი მაგნიტური ველი. მაგრამ ზოგიერთ მასალაში ეს ველები შემთხვევით მიმართულია სხვადასხვა მიმართულებით. ამის გამო მათ ირგვლივ ერთი დიდი ველი არ იქმნება. ასეთ ნივთიერებებს არ შეუძლიათ მაგნიტიზაცია.
სხვა მასალებში (რკინა, კობალტი, ნიკელი, ფოლადი) ატომებს შეუძლიათ ისე დალაგდნენ, რომ ყველა ერთნაირად იყოს მიმართული. შედეგად მათ გარშემო წარმოიქმნება საერთო მაგნიტური ველი და სხეული მაგნიტირდება.
გამოდის, რომ სხეულის მაგნიტიზაცია არის მისი ატომების ველების მოწესრიგება. ამ წესრიგის დასარღვევად საკმარისია ძლიერად დარტყმა, მაგალითად, ჩაქუჩით. ატომების ველები დაიწყებენ ქაოტურ მოძრაობას და დაკარგავენ მაგნიტურ თვისებებს. იგივე მოხდება, თუ მასალა გაცხელდება.
მაგნიტური ინდუქცია
მაგნიტური ფენომენები დაკავშირებულია მოძრავ მუხტებთან. ასე რომ, ელექტრული დენის მქონე დირიჟორის გარშემო, აუცილებლად წარმოიქმნება მაგნიტური ველი. მაგრამ შეიძლება პირიქით იყოს? ერთხელ ინგლისელმა ფიზიკოსმა მაიკლ ფარადეიმ დაუსვა ეს კითხვა და აღმოაჩინა მაგნიტური ინდუქციის ფენომენი.
მან დაასკვნა, რომ მუდმივი ველი არ შეიძლება გამოიწვიოს ელექტრული დენი, მაგრამ ცვლადი შეიძლება. დენი წარმოიქმნება მაგნიტური ველის დახურულ წრეში და ეწოდება ინდუქცია. ამ შემთხვევაში ელექტრომოძრავი ძალა შეიცვლება ველის სიჩქარის ცვლილების პროპორციულად, რომელიც გადის წრედში.
ფარადეის აღმოჩენა იყო ნამდვილი მიღწევა და მნიშვნელოვანი სარგებელი მოუტანა ელექტრო მწარმოებლებს. მისი წყალობით შესაძლებელი გახდა მექანიკური ენერგიისგან დენის მიღება. გამოიყენეს მეცნიერის მიერ გამოტანილი კანონი დაგამოიყენება ელექტროძრავების, სხვადასხვა გენერატორების, ტრანსფორმატორების და სხვ. მოწყობილობაში.
დედამიწის მაგნიტური ველი
იუპიტერს, ნეპტუნს, სატურნს და ურანს აქვთ მაგნიტური ველი. ჩვენი პლანეტა არ არის გამონაკლისი. ჩვეულებრივ ცხოვრებაში, ჩვენ ამას თითქმის არ ვამჩნევთ. ის არ არის ხელშესახები, არ აქვს გემო და სუნი. მაგრამ სწორედ მასთან არის დაკავშირებული ბუნებაში არსებული მაგნიტური მოვლენები. როგორიცაა ავრორა, მაგნიტური ქარიშხალი ან მაგნიტური აღქმა ცხოველებში.
არსებითად, დედამიწა არის უზარმაზარი, მაგრამ არც თუ ისე ძლიერი მაგნიტი, რომელსაც აქვს ორი პოლუსი, რომლებიც არ ემთხვევა გეოგრაფიულ პოლუსებს. მაგნიტური ხაზები ტოვებენ პლანეტის სამხრეთ პოლუსს და შედიან ჩრდილოეთში. ეს ნიშნავს, რომ სინამდვილეში დედამიწის სამხრეთი პოლუსი არის მაგნიტის ჩრდილოეთი პოლუსი (აქედან გამომდინარე, რატომ დასავლეთში სამხრეთ პოლუსი აღინიშნება ლურჯით - S, ხოლო წითლად აღნიშნავს ჩრდილოეთ პოლუსს - N).
მაგნიტური ველი ვრცელდება პლანეტის ზედაპირიდან ასობით კილომეტრზე. ის ემსახურება როგორც უხილავი გუმბათი, რომელიც ასახავს ძლიერ გალაქტიკურ და მზის გამოსხივებას. რადიაციული ნაწილაკების დედამიწის გარსთან შეჯახებისას წარმოიქმნება მრავალი მაგნიტური ფენომენი. მოდით შევხედოთ მათგან ყველაზე ცნობილს.
მაგნიტური ქარიშხალი
მზეს აქვს ძლიერი გავლენა ჩვენს პლანეტაზე. ის არა მხოლოდ გვაძლევს სითბოს და სინათლეს, არამედ იწვევს ისეთ უსიამოვნო მაგნიტურ მოვლენებს, როგორიცაა ქარიშხალი. მათი გარეგნობა დაკავშირებულია მზის აქტივობის ზრდასთან და ამ ვარსკვლავის შიგნით მიმდინარე პროცესებთან.
დედამიწაზე მუდმივად მოქმედებს იონიზირებული ნაწილაკების ნაკადი მზისგან. თან მოძრაობენსიჩქარე 300-1200 კმ/წმ და ხასიათდება როგორც მზის ქარი. მაგრამ დროდადრო, ამ ნაწილაკების დიდი რაოდენობის უეცარი ამოფრქვევა ხდება ვარსკვლავზე. ისინი მოქმედებენ როგორც დარტყმები დედამიწის გარსზე და იწვევენ მაგნიტური ველის რხევას.
ასეთი შტორმები ჩვეულებრივ სამ დღემდე გრძელდება. ამ დროს ჩვენი პლანეტის ზოგიერთი მკვიდრი თავს ცუდად გრძნობს. გარსის ვიბრაციები აისახება ჩვენში თავის ტკივილით, გაზრდილი წნევით და სისუსტით. სიცოცხლის განმავლობაში ადამიანი საშუალოდ 2000 ქარიშხალს განიცდის.
ჩრდილოეთის ნათება
ბუნებაში ასევე არის უფრო სასიამოვნო მაგნიტური ფენომენები - ჩრდილოეთის ნათება ან ავრორა. იგი გამოიხატება ცის ბზინვის სახით, სწრაფად ცვალებადი ფერებით და ძირითადად გვხვდება მაღალ განედებში (67-70 °). მზის ძლიერი აქტივობით, სიკაშკაშე კიდევ უფრო დაბალია.
პოლუსებიდან დაახლოებით 64 კილომეტრის სიმაღლეზე დამუხტული მზის ნაწილაკები ხვდებიან მაგნიტური ველის შორს. აქ ზოგიერთი მათგანი მიემართება დედამიწის მაგნიტურ პოლუსებზე, სადაც ისინი ურთიერთქმედებენ ატმოსფეროს აირებთან, რის გამოც ჩნდება ავრორა.
ნათების სპექტრი დამოკიდებულია ჰაერის შემადგენლობაზე და მის იშვიათობაზე. წითელი ბზინვარება ხდება 150-დან 400 კილომეტრამდე სიმაღლეზე. ლურჯი და მწვანე ჩრდილები ასოცირდება ჟანგბადისა და აზოტის მაღალ შემცველობასთან. ისინი გვხვდება 100 კილომეტრის სიმაღლეზე.
მაგნიტორეცეფცია
მთავარი მეცნიერება, რომელიც სწავლობს მაგნიტურ მოვლენებს, არის ფიზიკა. თუმცა, ზოგიერთი მათგანი შესაძლოა დაკავშირებული იყოს ბიოლოგიასთან. მაგალითად, ცხოვრების მაგნიტური მგრძნობელობაორგანიზმები - დედამიწის მაგნიტური ველის ამოცნობის უნარი.
ბევრ ცხოველს, განსაკუთრებით გადამფრენ სახეობებს, აქვს ეს უნიკალური საჩუქარი. მაგნიტური აღქმის უნარი აღმოაჩინეს ღამურებში, მტრედებში, კუებში, კატებში, ირმებში, ზოგიერთ ბაქტერიაში და ა.შ. ეს ეხმარება ცხოველებს ნავიგაციაში კოსმოსში და იპოვონ თავიანთი სახლი, მისგან ათეულობით კილომეტრის მანძილზე მოშორებით.
თუ ადამიანი იყენებს კომპასს ორიენტაციისთვის, მაშინ ცხოველები იყენებენ სრულიად ბუნებრივ იარაღებს. მეცნიერებს ჯერ არ შეუძლიათ ზუსტად განსაზღვრონ როგორ და რატომ მუშაობს მაგნიტორეცეპცია. მაგრამ ცნობილია, რომ მტრედებს შეუძლიათ იპოვონ თავიანთი სახლი, მაშინაც კი, თუ მათ ასობით კილომეტრით აშორებენ მისგან, მაშინ როცა ჩიტს ხურავენ სრულიად ბნელ ყუთში. კუები თავიანთ დაბადების ადგილს წლების შემდეგაც პოულობენ.
მათი "ზესახელმწიფოების" წყალობით, ცხოველები ელიან ვულკანურ ამოფრქვევებს, მიწისძვრებს, შტორმებს და სხვა კატაკლიზმებს. ისინი მგრძნობიარენი არიან მაგნიტური ველის რყევების მიმართ, რაც ზრდის თვითგადარჩენის უნარს.
