kopilkaurokov.ru - сайт для учителей

Создайте Ваш сайт учителя Курсы ПК и ППК Видеоуроки Олимпиады Вебинары для учителей

Магнитное поле Земли

Нажмите, чтобы узнать подробности

Удивительная способность магнита притягивать железо была известна еще в глубокой древности. Свойство магнита указывать юг и север было открыто позже. Еще Колумб, когда плыл в Америку, обнаружил, что географический меридиан не совпадает с магнитным, вдоль которого устанавливается стрелка компаса. Угол между этими двумя направлениями называется магнитным склонением. Каждое место на Земле имеет свой угол склонения, и штурман корабля или самолета должен иметь точную карту магнитных склонений. Такая карта составляется по показаниям компаса. Известно, например, что в районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку, а в Якутске — около 17° к западу. Это значит, что северный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на 7° вправо от географического меридиана, проходящего через Москву, а в Якутске — на 17° влево от соответствующего меридиана. Магнитная ось Земли наклонена к географической примерно под углом в 11°,5, поэтому географические полюсы также не совпадают с магнитными. Магнитную стрелку можно заставить колебаться и не на острие, как это делается в компасе. Ее можно закрепить на горизонтальной оси, тогда она будет качаться в вертикальной плоскости. Такую стрелку называют стрелкой наклонения. Действительно, она показывает, под каким углом к горизонту действует на нее в данном месте магнитная сила Земли, т. е. каково магнитное наклонение. На Северном и Южном магнитных полюсах острие стрелки направлено прямо вниз: магнитное наклонение здесь наибольшее— оно равно 90°. Углы магнитного наклонения хорошо изучены на всей Земле. Если обнаруживаются резкие изменения углов наклонения, то это указывает, что в данном месте под поверхностью Земли скрыты намагниченные горные породы или железные руды. Земля представляет собой большой магнит, от полюсов которого расходятся силовые линии магнитного Удивительная способность магнита притягивать железо была известна еще в глубокой древности. Свойство магнита указывать юг и север было открыто позже. Еще Колумб, когда плыл в Америку, обнаружил, что географический меридиан не совпадает с магнитным, вдоль которого устанавливается стрелка компаса. Угол между этими двумя направлениями называется магнитным склонением. Каждое место на Земле имеет свой угол склонения, и штурман корабля или самолета должен иметь точную карту магнитных склонений. Такая карта составляется по показаниям компаса. Известно, например, что в районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку, а в Якутске — около 17° к западу. Это значит, что северный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на 7° вправо от географического меридиана, проходящего через Москву, а в Якутске — на 17° влево от соответствующего меридиана. Магнитная ось Земли наклонена к географической примерно под углом в 11°,5, поэтому географические полюсы также не совпадают с магнитными. Магнитную стрелку можно заставить колебаться и не на острие, как это делается в компасе. Ее можно закрепить на горизонтальной оси, тогда она будет качаться в вертикальной плоскости. Такую стрелку называют стрелкой наклонения. Действительно, она показывает, под каким углом к горизонту действует на нее в данном месте магнитная сила Земли, т. е. каково магнитное наклонение. На Северном и Южном магнитных полюсах острие стрелки направлено прямо вниз: магнитное наклонение здесь наибольшее— оно равно 90°. Углы магнитного наклонения хорошо изучены на всей Земле. Если обнаруживаются резкие изменения углов наклонения, то это указывает, что в данном месте под поверхностью Земли скрыты намагниченные горные породы или железные руды. Земля представляет собой большой магнит, от полюсов которого расходятся силовые линии магнитного Удивительная способность магнита притягивать железо была известна еще в глубокой древности. Свойство магнита указывать юг и север было открыто позже. Еще Колумб, когда плыл в Америку, обнаружил, что географический меридиан не совпадает с магнитным, вдоль которого устанавливается стрелка компаса. Угол между этими двумя направлениями называется магнитным склонением. Каждое место на Земле имеет свой угол склонения, и штурман корабля или самолета должен иметь точную карту магнитных склонений. Такая карта составляется по показаниям компаса. Известно, например, что в районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку, а в Якутске — около 17° к западу. Это значит, что северный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на 7° вправо от географического меридиана, проходящего через Москву, а в Якутске — на 17° влево от соответствующего меридиана. Магнитная ось Земли наклонена к географической примерно под углом в 11°,5, поэтому географические полюсы также не совпадают с магнитными. Магнитную стрелку можно заставить колебаться и не на острие, как это делается в компасе. Ее можно закрепить на горизонтальной оси, тогда она будет качаться в вертикальной плоскости. Такую стрелку называют стрелкой наклонения. Действительно, она показывает, под каким углом к горизонту действует на нее в данном месте магнитная сила Земли, т. е. каково магнитное наклонение. На Северном и Южном магнитных полюсах острие стрелки направлено прямо вниз: магнитное наклонение здесь наибольшее— оно равно 90°. Углы магнитного наклонения хорошо изучены на всей Земле. Если обнаруживаются резкие изменения углов наклонения, то это указывает, что в данном месте под поверхностью Земли скрыты намагниченные горные породы или железные руды. Земля представляет собой большой магнит, от полюсов которого расходятся силовые линии магнитного Удивительная способность магнита притягивать железо была известна еще в глубокой древности. Свойство магнита указывать юг и север было открыто позже. Еще Колумб, когда плыл в Америку, обнаружил, что географический меридиан не совпадает с магнитным, вдоль которого устанавливается стрелка компаса. Угол между этими двумя направлениями называется магнитным склонением. Каждое место на Земле имеет свой угол склонения, и штурман корабля или самолета должен иметь точную карту магнитных склонений. Такая карта составляется по показаниям компаса. Известно, например, что в районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку, а в Якутске — около 17° к западу. Это значит, что северный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на 7° вправо от географического меридиана, проходящего через Москву, а в Якутске — на 17° влево от соответствующего меридиана. Магнитная ось Земли наклонена к географической примерно под углом в 11°,5, поэтому географические полюсы также не совпадают с магнитными. Магнитную стрелку можно заставить колебаться и не на острие, как это делается в компасе. Ее можно закрепить на горизонтальной оси, тогда она будет качаться в вертикальной плоскости. Такую стрелку называют стрелкой наклонения. Действительно, она показывает, под каким углом к горизонту действует на нее в данном месте магнитная сила Земли, т. е. каково магнитное наклонение. На Северном и Южном магнитных полюсах острие стрелки направлено прямо вниз: магнитное наклонение здесь наибольшее— оно равно 90°. Углы магнитного наклонения хорошо изучены на всей Земле. Если обнаруживаются резкие изменения углов наклонения, то это указывает, что в данном месте под поверхностью Земли скрыты намагниченные горные породы или железные руды. Земля представляет собой большой магнит, от полюсов которого расходятся силовые линии магнитного 

Просмотр содержимого документа
«Магнитное поле Земли»

Магнитное поле земли и его влияние на человека

Содержание

1. Введение. 2

2. Теоретическая часть

2.1 Земля – большой магнит. 3

2.2 История исследований. 4

2.3 Смещение магнитных полюсов Земли. 4

2.4 Строение магнитного поля Земли. 5

2.5 Параметры поля. 5

2.6 Плазмосфера. 6

2.7 Магнитные бури. 8

2.8 Полярные сияния 8

3. Влияние магнетизма Земли на человека. 9

4. Практическая часть. 15

5. Заключение. 20

6. Литература. 21






























  1. Введение

Я учусь в медико-экологическом лицее №28. Меня заинтересовал вопрос, как магнитное поле Земли влияет на человека.

Цели моей работы

  • 1) выяснить причину возникновения магнитного поля Земли

  • 2) выяснить, как его изменения влияют на человека

  • 3) измерить индукцию магнитного поля Земли при помощи проволочной рамки

  • 4)попытаться найти связь между изменением магнитного поля Земли и количеством вызовов Скорой помощи и милиции за февраль 2012г

Вы берёте в руки компас, оттягиваете на себя рычажок, чтобы магнитная стрелка опустилась на остриё иголки. Когда стрелка успокоится, попробуйте расположить её в ином направлении. У вас ничего не получиться. Сколько бы вы ни отклоняли стрелку от её первоначального положения, она, после того как успокоиться всегда одними концом будет показывать на север, другим - на юг. Какая же сила заставляет стрелку компаса упрямо возвращаться в первоначальное положение? Каждый задает себе подобный вопрос, глядя на слегка колеблющуюся, будто живую, магнитную стрелку.




























  1. Теоретическая часть

2.1 Земля – большой магнит.

Удивительная способность магнита притягивать железо была известна еще в глубокой древности. Свойство магнита указывать юг и север было открыто позже. Еще Колумб, когда плыл в Америку, обнаружил, что географический меридиан не совпадает с магнитным, вдоль которого устанавливается стрелка компаса. Угол между этими двумя направлениями называется магнитным склонением. Каждое место на Земле имеет свой угол склонения, и штурман корабля или самолета должен иметь точную карту магнитных склонений. Такая карта составляется по показаниям компаса. Известно, например, что в районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку, а в Якутске — около 17° к западу. Это значит, что северный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на 7° вправо от географического меридиана, проходящего через Москву, а в Якутске — на 17° влево от соответствующего меридиана. Магнитная ось Земли наклонена к географической примерно под углом в 11°,5, поэтому географические полюсы также не совпадают с магнитными. Магнитную стрелку можно заставить колебаться и не на острие, как это делается в компасе. Ее можно закрепить на горизонтальной оси, тогда она будет качаться в вертикальной плоскости. Такую стрелку называют стрелкой наклонения. Действительно, она показывает, под каким углом к горизонту действует на нее в данном месте магнитная сила Земли, т. е. каково магнитное наклонение. На Северном и Южном магнитных полюсах острие стрелки направлено прямо вниз: магнитное наклонение здесь наибольшее— оно равно 90°. Углы магнитного наклонения хорошо изучены на всей Земле. Если обнаруживаются резкие изменения углов наклонения, то это указывает, что в данном месте под поверхностью Земли скрыты намагниченные горные породы или железные руды. Земля представляет собой большой магнит, от полюсов которого расходятся силовые линии магнитного поля. Стрелки компаса на поверхности Земли ориентируются по направлению к магнитным полюсам.Внутри Земли как бы действует турбогенератор. Так считал американский физик Эльзассер.

Роль турбины в нем играют тепловые потоки: они поднимают из недр ядра во все стороны большие массы расплавленного металла, обладающего свойством жидкости. Кориолисова сила «закручивает» их вокруг земной оси, образуя, таким образом, гигантские витки внутри «земной динамо-машины». В этих замкнутых потоках горячего металла, как и в витках проволоки на якоре обычной динамо-машины, должен был когда-то давно возникнуть индукционный ток. Он постепенно подмагничивал земное ядро. Первоначальное очень слабое магнитное поле усиливалось до тех пор, пока с течением времени не дошло до своего предельного значения. Этот предел был достигнут в далеком прошлом. И хотя земной турбогенератор продолжает свою работу, кинетическая энергия бурных потоков жидкого металла тратится теперь не на подмагничивание земного ядра, а целиком превращается в теплоту. Что касается слабого начального магнитного поля, без которого земной турбогенератор не смог бы начать работать, то его происхождение обосновать нетрудно. Для этого достаточно вспомнить попытку объяснить магнетизм Земли ее суточным вращением. Она была признана неудачной только потому, что давала земному шару ничтожно малое намагничивание. Но в природном «турбогенераторе» начальное поле может быть как угодно малым, ведь со временем оно увеличится до необходимых размеров. Еще не все трудности новой теории преодолены. Не удается, например, подсчитать величину индукционного тока в земном ядре, Не выяснено пока, до какого предела должно усиливаться магнитное поле в ядре. Мало известны еще законы движения хорошо проводящего электрический ток металла в магнитном поле земного ядра. Ученым еще не удалось полностью разгадать истинную причину магнетизма Земли и других небесных тел. Но можно с уверенностью сказать, что сейчас наука близко подошла к решению этой трудной задачи.


2.2 История исследований.

О способности намагниченных предметов располагаться в определённом направлении было известно ещё китайцам несколько тысячелетий назад. Впервые предположение о наличии магнитного поля Земли, которое и вызывает такое поведение намагниченных предметов, высказал английский врач и натурфилософ Уильям Гильберт (англ. William Gilbert) в 1600 году в своей книге «De Magnete». Наблюдения английского астронома Генри Геллибранда (англ. Henry Gellibrand) показали, что геомагнитное поле не постоянно, а медленно изменяется. У Хосе де Акосты (одного из Основателей Геофизики, по словам Гумбольта) в его Истории (1590) впервые появилась теория о четырёх линиях без магнитного склонения (он описал использование компаса, угол отклонения, различия между Магнитным и Северным полюсом; хотя отклонения были известны еще в XV веке, он описал колебание отклонений от одной точки до другой; он идентифицировал места с нулевым отклонением: например, на Азорских островах). Карл Гаусс (нем. Carl Friedrich Gauß) выдвинул теорию о происхождении магнитного поля Земли и в 1839 году доказал, что основная его часть выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде.

2.3 Смещение магнитных полюсов Земли.

Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 г. За последние 100 лет магнитный полюс в южном полушарии переместился почти на 900 км и вышел в Индийский океан. Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Ледовитый океан) показали, что с 1973 по 1984 г. его пробег составил 120 км, с 1984 по 1994 г. - более 150 км. Хотя эти данные расчетные, они подтверждены замерами северного магнитного полюса. По данным на начало 2007-го года скорость дрейфа северного магнитного полюса увеличилась с 10 км/год в 70-х годах, до 60 км/год в 2004-м году. Напряжённость земного магнитного поля падает, причём неравномерно. За последние 22 года она уменьшилась в среднем на 1.7%, а в некоторых регионах - например, в южной части Атлантического океана, - на 10 процентов. Кое-где напряжённость магнитного поля, вопреки общей тенденции, даже возросла. Ускорение движения полюсов (в среднем на 3 км/год) и движение их по коридорам инверсии магнитных полюсов (более 400 палеоинверсий позволили выявить эти коридоры) позволяет предположить, что в данном перемещении полюсов следует усматривать не экскурс, а очередную переполюсовку магнитного поля Земли. Это подтверждается и текущим возрастанием угла раствора каспов (полярных щелей в магнитосфере на севере и юге), который к середине 90-ых годов достиг 45°. В расширившиеся щели устремился радиационный материал солнечного ветра, межпланетного пространства и космических лучей, вследствие чего в полярные области поступает большее количество вещества и энергии, что может привести к дополнительному разогреву полярных шапок. В прошлом инверсии магнитных полюсов происходили многократно и жизнь сохранилась. Вопрос в том, какой ценой. Если, как утверждается в некоторых гипотезах, во время переполюсовки магнитосфера Земли на некоторое время исчезнет, то на Землю обрушится поток космических лучей, что представляет опасность для обитателей суши и тем большую, если исчезновение магнитосферы будет сопряжено с истощением озонового слоя. Обнадёживает тот факт, что во время переполюсовки магнитного поля Солнца, произошедшего в марте 2001 года полного исчезновения солнечной магнитосферы зафиксировано не было. Переполюсовка магнитного поля Солнца происходит с периодом 22 года.


2.4 Строение магнитного поля Земли.

На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.

По мере удаления от поверхности Земли усиливается воздействие солнечного ветра: со стороны Солнца геомагнитное поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно вытягивается в длинный хвост.


2.5 Параметры поля.

Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами. Таких точек на Земле две: северный магнитный полюс и южный магнитный полюс. Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси, называется магнитным экватором. Напряжённость магнитного поля в точках магнитного экватора имеет приблизительно горизонтальное направление.

Средняя напряжённость поля на поверхности Земли составляет около (50 мкТл) и сильно зависит от географического положения. Напряжённость магнитного поля на магнитном экваторе около 0,34 э (Эрстед), у магнитных полюсов около 0,66 э. В некоторых районах (в так называемых районах магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает. В районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 э.

Для магнитного поля Земли характерны возмущения, называемые геомагнитными пульсациями вследствие возбуждения гидромагнитных волн в магнитосфере Земли; частотный диапазон пульсаций простирается от миллигерц до одного килогерца. Магнитное поле Земли характеризуется следующими основными параметрами: величинами магнитного склонения и магнитного наклонения и численными значениями напряженности магнитного поля. 6Магнитное склонение представляет собой угол между астрономическим (географическим) меридианом и магнитным меридианом. Астрономический меридиан - направление, определяющее истинное положение север - юг в данном месте. Магнитный меридиан - воображаемая линия на земной поверхности, совпадающая с направлением земного магнитного поля. Магнитное наклонение - угол между горизонтальной плоскостью и направлением вектора напряженности магнитного поля. За единицу напряженности магнитного поля принимают ампер на метр (А/м).


    1. Плазмосфера.

Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Эта область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.

Новейшие исследования геомагнитного поля показали, что оно имеет более сложную структуру, чем та, которая изображена на рис. 1. Оказалось, что на геомагнитное поле существенно влияет так называемый солнечный ветер, который представляет собой поток быстрых заряженных частиц (электронов и протонов), которые являются результатом процессов, происходящих на Солнце. Благодаря этому влиянию магнитное поле на дневной стороне земного шара сильно отличается от магнитного поля на ночной стороне. Действительная картина линий магнитной индукции геомагнитного поля показана на рисунке 2

Солнечный ветер как бы сжимает поле с дневной стороны до 8 ÷ 14R (R — радиус Земли), при этом на ночной стороне линии поля оказываются отброшенными далеко от Земли, образуя длинный "хвост" (диаметром ~40R и длиной более 900R). Начиная с расстояния ~8R этот хвост разделен на части плоским нейтральным слоем, в котором магнитная индукция поля близка к нулю.

Геомагнитное поле образует магнитосферу — "броневой пояс", окружающий Землю наряду с атмосферой и ионосферой, где индукция геомагнитного поля существенно превышает индукцию межпланетного поля. Магнитосфера не подпускает к земле потоки космических частиц.

Чтобы понять это, вспомним, что заряженные частицы в однородном магнитном поле движутся по винтовой линии (см. Действие магнитного поля на движущийся заряд), радиус и шаг которой зависят от значения магнитной индукции В и которая как бы намотана на линию магнитной индукции:

Если же заряженная частица движется в неоднородном магнитном поле, то она тоже будет описывать винтовую линию вокруг линий индукции. Однако по мере перемещения частицы вдоль винтовой линии радиус и шаг ее не остаются неизменными. Если частица, перемещаясь, попадает в область более сильного поля, то ее радиус и шаг винтовой линии уменьшаются (рис. 3, а); при перемещении же частицы в направлении, в котором поле ослабевает, ее радиус и шаг винтовой линии возрастают (рис. 3, б). Предположим, что начальная скорость частицы направлена таким образом, что частица, описывая винтовую линию, перемещается в область более сильного поля. В этом случае она будет встречать противодействие со стороны поля: на частицу будет действовать сила, стремящаяся вернуть ее назад. В результате шаг винтовой линии будет уменьшаться до нуля, после чего частица, продолжая движение по винтовой линии, начнет перемещаться обратно — в область более слабого поля. Теперь указанная сила начнет подгонять частицу, вследствие чего шаг винтовой линии будет возрастать.

Следовательно, поток электронов и протонов, приносимый солнечным ветром, достигая Земли, захватывается геомагнитным полем, и частицы далее движутся по винтовым линиям вокруг линий магнитной индукции (рис. 4), совершая колебания от одного полюса к другому за 0,1-1 с. Эта область называется радиационным поясом Земли — область, состоящая из захваченных частиц солнечного ветра. Пояс охватывает Землю со всех сторон, кроме приполярных областей. Его условно разделяют на два: внутренний и внешний. Внутренний пояс находится на высоте 500-1000 км, внешний — на высоте 10000-15000 км.

Благодаря геомагнитному полю частицы, приносимые "солнечным ветром", огибают Землю, и лишь в полярных областях небольшая их часть вторгается в верхние слои атмосферы из радиационного пояса Земли и, сталкиваясь с молекулами кислорода и азота, возбуждает их или ионизирует. При обратном переходе в невозбужденное состояние атомы кислорода излучают фотоны с λ = 0,56 мкм и λ = 0,63 мкм, а ионизированные молекулы азота при рекомбинации высвечивают синие и фиолетовые полосы спектра. При этом возникает необычайно величественное зрелище — полярное сияние

Известно, что на Солнце происходят все время быстро протекающие процессы: происходят вспышки, появляются, перемещаются и исчезают пятна. В этом проявляется солнечная активность. Временами солнечная активность резко усиливается. Это приводит к резкому увеличению плотности и скорости "солнечного ветра", воздействующего на магнитосферу Земли. В результате магнитосфера претерпевает существенные возмущения, начинается период сильных магнитных бурь на Земле


2.6 Магнитные бури

Геомагнитная бу́ря — возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток, вызванное поступлением в окрестности Земли возмущённых высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны. Геомагнитная буря 1859 года (Каррингтонский шторм, Солнечный Супершторм, Событие Каррингтона) - была мощнейшей геомагнитной бурей в истории. Менее сильные бури происходили в 1921 и 1960 годах, когда отмечались массовые сбои радиосвязи. Научный прогноз геомагнитной активности с использованием данных телескопов и спутников даётся не более чем на сутки вперёд с коэффициентом корреляции 0,7. На третьи сутки коэффициент корреляции падает до 0,3. Прогноз на месяц вперёд может опираться только на 27-дневную рекуррентность, связанную с периодом вращения Солнца вокруг оси. На высокую точность такой прогноз претендовать не может, поскольку среднее время существования активных центров составляет 6-10 дней.

2.7 Полярные сияния

Частицы солнечного ветра, главным образом протоны и электроны, захватываются магнитным полем Земли и увлекаются по винтовым траекториям вдоль силовых линий. Во время увеличения солнечной активности интенсивность солнечного ветра возрастает. При этом частицы солнечного ветра ионизируют верхние слои атмосферы в северных широтах (где магнитные силовые линии сгущены) и вызывают там свечения – полярные сияния.





















  1. Влияние магнетизма Земли на человека.

Исследованиями, проведенными в 50-70-х годах, установлено влияние на человека магнитныx полей вообще и магнитных бурь в частности. Об этом достаточно убедительно и обстоятельно говорится в книгах А. С. Пресмана "Электромагнитное поле и природа" и "Электромагнитные поля в биосфере". Приведем некоторые примеры. В 1930 г. А. Л. Чижевский, а затем и другие исследователи обратили внимание на связь между развитием ряда заболеваний и процессами, происходящими на Солнце. На основе статистических данных, полученных за много лет, А. Л. Чижевский показал связь между возрастанием солнечной активности и вспышками эпидемии чумы, холеры, дифтерии, гриппа, менингита и даже возвратного тифа. Английскими учеными установлен четко выраженный рост нервно-психических заболеваний при 67 магнитных бурях. Подобные данные получены на 40 тысячах заболеваний. В период 1957- 1961 гг. на 30 тысячах заболеваний было прослежено влияние 7, 14, 21, 35-дневных систематических возрастаний магнитной напряженности на тяжесть протекания заболеваний. Обнаружено подобное влияние на развитие нарушения сердечно-сосудистой деятельности. В этом плане представляют интерес обстоятельные наблюдения, проведенные В. М. Гнедушевым в Свердловске. А. С. Пресман обращает внимание на то, что в периоды солнечной активности возрастают размножение и токсичность ряда болезнетворных бактерий, повышается скорость свертывания крови и число лимфоцитов. В. К. Подшебякин в Киеве на очень большом числе случаев установил четкие изменение биопотенциалов по амплитуде, частоте и форме кривых, происходящие во время магнитных бурь. На основе своих данных он классифицирует людей на следующие группы: к первой группе относятся те, которые изменением значения амплитуды биопотенциала головного мозга реагируют на наступающую магнитную бурю за 3-4 дня; ко второй - реагирующие за сутки; к третьей - в момент самой бури; к четвертой - по прошествии 2-3 дней после бури и, наконец, к последней (10-15% наблюдаемых) - люди, на состоянии биопотенциала которых магнитная буря не отразилась. Приведенные факты не являются исчерпывающими. Однако полученные в разное время, в разных странах и разными наблюдателями выводы однозначно доказывают, что факт влияния магнитных полей и магнитных бурь на человека достоверен. Но через какие механизмы осуществляется это влияние? Электрические поля, электрические токи так или иначе проявляют свое влияние через взаимодействие с электрическими параметрами живого организма. Если влияние магнитного поля обнаружено, то можно предположить, что поле взаимодействует с магнитными свойствами живого организма. Характерная особенность действия магнитного поля на живой организм заключается в том, что он "прозрачен" для поля. От удара палкой жизненно важные органы тела в той или иной степени защищены мускулатурой. Даже сильный огонь не сразу приводит к тяжелому исходу. Система кровообращения, мускулатура, обладающие электропроводностью, в известной степени могут шунтировать опасный ток. Проникающая радиация частично или полностью поглощается в поверхностных областях тела. И только магнитное поле действует на весь организм сразу в целом: от тела и органа до клетки и отдельных ее молекул и атомов.

Исследования влияния магнитного поля на различные функции жизнедеятельности человека проводились в различных условиях: во-первых, в условиях экранирования от геомагнитного поля, во-вторых, в условиях, когда геомагнитное поле было скомпенсировано искусственным полем, а также при естественной возмущенности геомагнитного поля — геомагнитных бурях.

Прямое экранирование от геомагнитного поля заключается в создании камер со стенками, толщина которых рассчитана так, чтобы уменьшить напряженность геомагнитного поля. Такие стенки обычно делают из пармаллоя или мю-металла толщиной 1 мм. В камере из таких стенок геомагнитное поле уменьшается .

В такой камере проводили опыты со здоровыми людьми. Двое испытуемых в течение 5 дней находились в подобной камере, а трое суток до и после опыта они находились в неэкранированной комнате. Когда они находились в комнате без геомагнитного поля (остаточное поле составляло только 50 гамм), у них изменялась критическая частота световых мельканий. После их перехода в неэкранировэнную комнату с обычными геомагнитными условиями частота световых мельканий снова становилась нормальной. Частота световых мельканий определяется по тому, сколько световых вспышек на экране в темноте успевает зафиксировать испытуемый. Значит, в магнитных условиях реакция человека становится медленнее, поэтому та частота, с которой он способен регистрировать световые мелькания, уменьшается. Частота световых мельканий является показателем качества функционирования центральной нервной системы.

В других опытах у людей, находившихся в экранированном подземном бункере, где геомагнитное поле было уменьшено в 100 раз, период циркадных ритмов увеличивался до 25,65 ± 1,024 ч. В неэкранированном помещении он составлял 25,00 ± 0,55 ч. Поясним, что в обычных условиях в человеческом организме преобладают ритмы с периодом в одни сутки (24 ч). Если же человек находится в постоянных условиях, то у него наблюдаются так называемые циркадные ритмы с периодом, отличающимся от продолжительности суток, а именно 20 — 28 ч.

Таким образом, описанные опыты показали, что у человека при кратковременном его пребывании в немагнитной (гипомагнитной) среде немедленно изменяется реакция центральной нервной системы.

Надо иметь в виду, что между этими двумя способами устранения магнитного поля Земли, а именно экранированием помещения или созданием магнитного компенсирующего поля, имеется существенная разница. Когда помещение экранируют от магнитного поля Земли, то в него не проникают и любые другие электромагнитные излучения, которые в обычных условиях действуют на организм человека. Поэтому в опытах с экранированием не всегда достоверно ясно, какая часть изменений в организме человека происходит из-за отсутствия геомагнитного поля, а какая часть из-за экранирования от электромагнитного излучения на различных частотах.


Результаты исследований

Биофизики и врачи, изучающие физиологические процессы, происходящие под влиянием магнитного поля в организме человека, прежде всего, отмечают важное влияние магнитного поля на систему кровообращения, состояние кровеносных сосудов, активность переноса кислорода через кровь к окружающим тканям, транспортировку питательных веществ через полупроницаемые мембраны клеток. Резкое изменение внешнего магнитного поля, например, при магнитной буре или активной геомагнитной зоне всегда отрицательно сказывается на самочувствии и здоровье. Однако избыток магнитного поля вещь временная. Есть более грозные его изменения.

Наш век характеризуется бурным развитием техники, созданием большого количества металлических машин, изделий, конструкций. Вся эта громадная металлическая масса приводит к постоянному неправильному перераспределению магнитного поля. Металлы притягивают магнитное поле к себе, безжалостно лишая его людей и животных. Именно таким образом создается постоянный дефицит магнитного поля человека и, как следствие, нарушение в работе различных органов и систем организма, в частности, системы кровообращения. Кстати, не исключено, что именно хронический дефицит магнитного поля вывел частоту сердечно-сосудистых заболеваний на первое место среди всех болезней.

Многие исследователи считают, что постоянные магниты улучшают циркуляцию крови, повышая ее энергетический уровень и насыщая ее кислородом, а улучшенный кровоток стимулирует естественные жизненные силы организма, способствуя его оздоровлению. Пока, несмотря на множество различных областей применения и изобилие выпускающихся приборов, магнитотерапия, по-видимому, не поддается столь точному объяснению, чтобы оно могло отвечать строгим требованиям научности. Для получения действительно научных результатов, которые могли бы быть опубликованы в серьезных медицинских журналах, необходимы глубокие исследования в ведущих медицинских центрах и двухуровневые испытания, подтверждающие данные этих исследований.

Под влиянием магнитных полей (ферменты, нуклеиновые кислоты, протеины и т.д.) происходит возникновение зарядов и изменение их магнитной восприимчивости. В связи, с чем магнитная энергия макромолекул может превышать энергию теплового движения, а поэтому магнитные поля даже в терапевтических дозах вызывают ориентационные и концентрационные изменения биологически активных макромолекул, что отражается на кинетике биохимических реакций и скорости биофизических процессов. Одним из важных регуляторных механизмов в живых системах является активность ионов. Она определяется, прежде всего, их гидратацией и связью с макромолекулами. При действии магнитных полей различающиеся по своим магнитным и электрическим свойствам компоненты системы (ион-вода, белок-ион, белок-ион-вода) будут совершать колебательные движения, параметры которых могут не совпадать. Последствием этого процесса будет освобождение части ионов из связи с макромолекулами и уменьшение их гидратации, а, следовательно, возрастание ионной активности. Увеличение под влиянием магнитного поля ионной активности в тканях, является предпосылкой к стимуляции клеточного метаболизма.

Исходя из вышеперечисленных механизмов действия, можно сказать, что постоянное магнитное поле влияет на ткани организма через диа- и парамагнитные эффекты.

По степени чувствительности различных систем организма к магнитному полю первое место занимает нервная, затем эндокринная системы, органы чувств, сердечно-сосудистая, кровь, мышечная, пищеварительная, выделительная, дыхательная и костная системы.

Действие магнитного поля на нервную систему характеризуется изменением поведения организма, его условно-рефлекторной деятельности, физиологических и биологических процессов. Это возникает за счет стимуляции процессов торможения, что объясняет возникновение седативного эффекта и благоприятное действие магнитного поля на сон, и эмоциональное напряжение. Наиболее выраженная реакция со стороны ЦНС наблюдается в гипоталамусе, далее следуют кора головного мозга, гиппоками, ретикулярная формация среднего мозга. Это в какой-то степени объясняет сложный механизм реакции организма на воздействие магнитным полем и зависимость от исходного функционального состояния, в первую очередь нервной системы, а затем уже других органов.

Под влиянием магнитных полей происходит повышение сосудистой и эпителиальной проницаемости, прямым следствием чего является ускорение рассасывания отёков и введённых лекарственных веществ. Благодаря данному эффекту магнитотерапия нашла широкое применение при травмах, ранах и их последствиях.

При воздействии постоянного магнитного поля отмечается усиление метаболических процессов в области регенерата кости (при переломе), в более ранние сроки появляются фибро - и остеобласты в зоне регенерации, процесс образования костного вещества происходит интенсивнее и в более ранние сроки. При влиянии магнитных полей возникает гипокоагуляционный эффект за счёт активации противосвёртывающей системы, уменьшения внутрисосудистого пристеночного тромбообразования и снижение вязкости крови посредством влияния магнитных полей малой интенсивности на ферментативные процессы, электрические и магнитные свойства элементов крови, принимающих участие в гемокоагуляции.

Воздействие магнитного поля оказывает значительное влияние на обмен веществ в организме. При действии на отдельные системы организма в сыворотке крови увеличивается количество общего белка, глобулинов и повышается их концентрация в тканях за счёт а- и у- глобулиновых фракций. При этом происходит изменение структуры белков. При кратковременных ежедневных общих влияниях на организм магнитных полей снижается содержание пировиноградной и молочной кислот не только в крови, но также в печени и мышцах. При этом происходит увеличение содержания гликогена в печени. Под действием магнитного поля в тканях происходит снижение содержания ионов Na при одновременном повышении концентрации ионов К, что является свидетельством изменения проницаемости клеточных мембран. Отмечается снижение содержания Fe в мозге, сердце, крови, печени, мышцах, селезёнке и повышение его в костной ткани. Это перераспределение Fe связано с изменением состояния органов кроветворения. При этом повышается содержание Си в мышце сердца, селезёнке, семенниках, что активизирует адаптационно-компенсаторные процессы организма. Содержание Со понижается во всех органах и происходит его перераспределение между кровью, отдельными органами и тканями. Под влиянием магнитного поля биологическая активность Mg возрастает. Это приводит к уменьшению развития патологических процессов в печени, сердце, мышцах.

Характерным проявлением действия магнитного поля на организм считается активация процессов метаболизма углеводов и липидов, ведёт к уменьшению холестерина крови.

Наиболее доказанным и имеющим наибольшее значение для клиники является седативное, гипотензивное, противовоспалительное, противоотёчное, болеутоляющее и трофико-регенераторное действие. При определённых условиях, а в частности при воздействии на крупные сосуды, магнитотерапия оказывает дезагрегационный и гипокоагуляционный эффекты, улучшает микро циркуляцию и регионарное кровообращение, благоприятно влияет на иммунореактивные и нейровегетативные процессы.

Воздействие магнитным полем, как правило, не вызывает образования эндогенного тепла, повышения температуры и раздражения кожи. Отмечается хорошая переносимость у ослабленных больных, больных пожилого возраста. Сегодня человек страдает от недостаточности магнитного поля не меньше, чем от нехватки витаминов и минералов, которая тоже является результатом технической революции.

Дефицит магнитного поля приводит к множеству заболеваний и просто патологических симптомов, которые требуют корректировки дополнительным магнитным полем.

Ну что ж, вернемся на 49 лет назад в Японию, где профессор медицины доктор Накагава пришел к серьезнейшему умозаключению, повлекшему за собой возможность лечения большого числа заболеваний. Он описал "синдром дефицита магнитного поля человека", ведущий к образованию десятков патологических процессов.

Главными проявлениями синдрома являются: общая слабость, повышенная утомляемость, сниженная работоспособность, плохой сон, головная боль, боли в суставах и позвоночнике, патология сердечно-сосудистой системы, гипер- и гипотония, нарушение пищеварения, кожные изменения, проблемы предстательной железы, гинекологические дисфункции и ряд других процессов.

Ни профессор Накагава, ни его последователи не утверждают, что дефицит магнитного поля является единственной причиной указанных заболеваний. Однако не вызывает сомнения, что недостаточность магнитного воздействия на организм человека является чрезвычайно важной составляющей в развитии многих болезней. Так что восстановление нормального магнитного присутствия в органах и системах человека ведет к устранению важнейшей части патологического процесса, говоря проще, убирает основу заболевания.

Ученые близки к единству в описании механизма действия магнитного поля на живой организм, хотя и существуют некоторые различия в трактовке данных исследований. В конечном счете, общая концепция выглядит примерно так: в состав крови помимо других многочисленных компонентов входят ионы металлов, поэтому ток крови в сосудах приводит к образованию вокруг сосуда магнитного поля. Поскольку сосуды снабжают кровью абсолютно все участки тела, то, значит, магнитное поле есть в организме повсюду. Уменьшение магнитного поля в окружающей среде приводит к нарушению магнитного поля в кровеносной системе, вследствие чего возникает нарушение кровообращения, нарушается транспортировка кислорода и питательных веществ к органам и тканям, что приводит к развитию болезни.

Так что дефицит магнитного поля может вполне соперничать с дефицитом витаминов и минералов по степени вреда, наносимого им организму.

































  1. Практическая часть

Цель: Измерить магнитную индукцию магнитного поля Земли

Оборудование: рамка размером 0,5м×0,5м, на которой 200 витков медного провода, школьный зеркальный гальванометр с дополнительным сопротивлением 5кОм и компас.

Магнитное поле Земли на небольших расстояниях можно считать однородным. Поэтому для определения В индукции магнитного поля Земли можно выполнить измерения магнитного потока Ф, пронизывающего проволочную катушку с известной площадью поперечного сечения S.

Индукцию магнитного поля можно найти по формуле




Так как измерительную рамку невозможно выдернуть из магнитного поля Земли, для измерения индукции можно воспользоваться поворотом рамки в магнит ном поле Земли на 1800.Если плоскость рамки была предварительно установлена перпендикулярно горизонтальной составляющей индукции магнитного поля. то при повороте рамки на 1800 происходит изменение магнитного потока на 2Фг. Отброс стрелки гальванометра становится пропорциональным 2Ф.





Поэтому



Расположив рамку в горизонтальной плоскости и осуществив поворот на 1800 найдем аналогично вертикальную составляющую вектора индукции.

Полный вектор индукции магнитного поля в данном месте земли можно найти как векторную сумму его составляющих. Отсюда



Для измерения заряда, протекающего через рамку, применяется гальванометр, шкала которого предварительно проградуирована в кулонах на деление шкалы путем разрядки через него конденсатора известной емкости.

Для измерения сопротивления провода используют омметр.








Таблица 1


дата

R, Ом

N

S, м2

∆Qг ,

мкКл

∆Qгср ,

мкКл

∆Qв ,

мкКл

∆Qвср ,

мкКл

Вг, мкТл

Вв, мкТл

1 фев

86,6

200

0,25

46,1

46.2

34.5

34.6

40

30

46.4

34.7

44.7

34.6

48.1

34.9

46.5

34.3

4 фев

86,6

200

0,25

48,9

48.5

35.6

35.6

42

31

48,4

36.1

48.6

35.6

48.1

35.1

48.5

35.7

6 фев

86,6

200

0,25

46

46.2

32.4

32.3

40

28

46.2

32.9

46.3

32.3

46.4

32.2

46.1

31.7

8 фев

86,6

200

0,25

44

43.9

33.5

33.5

38

29

43.7

33.6

44.1

33.2

43.8

33.4

43.9

33.8

10 фев

86,6

200

0,25

44.7

45

35.6

35.6

39

31

44.9

35.7

45.1

35.5

45

35.6

45.3

35.6

12 фев

86,6

200

0,25

50.8

50.9

33.4

33.5

44

29

50.9

33.4

51

33.6

50.7

33.5

51.1

33.6

14 фев

86,6

200

0,25

49.6

49.7

34.4

34.6

43

30

49.7

34.8

49.8

34.8

49.7

34.6

49.7

34.4

16 фев

86,6

200

0,25

53

53.1

36

36

46

32

53.1

36.1

53.2

36

52.9

36

52.8

35.9

18 фев

86,6

200

0,25

49.7

49.7

34.6

34.6

43

30

49.6

34.6

49.6

34.5

50

34.7

50

34.6

20 фев

86,6

200

0,25

50.8

50.9

40.4

40.4

44

35

50.9

40.5

51

40.4

50.9

40.3

50.9

40.4

22 фев

86,6

200

0,25

45

45

40.3

40.4

39

35

45

40.5

44.9

40.2

45.1

40.4

45

40.6

24 фев

86,6

200

0,25

43.9

43.9

39

39.3

38

34

44.1

39.6

43.7

39.3

43.8

39.4

44

39.2

26 фев

86,6

200

0,25

43.6

43.9

35.9

36

38

32

44.2

36

43.9

36.1

43.8

36

44

36

28 фев

86,6

200

0,25

47.5

47.3

40.2

40.4

41

35

47.4

40.6

47.2

40.4

47.3

40.4

47.1

40.4

2 март

86,6

200

0,25

44.9

45

34.6

34.6

39

30

44.9

34.5

45

34.7

45

34.6

45.2

34.6










Таблица 2


дата

вертикальная составляющая магнитной индукции В1 (мкТл)

горизонтальная составляющая магнитной индукции В2 (мкТл)

Индукция магнитного поля В (мкТл)

Количество вызовов Скорой помощи

Количество совершенных преступлений и правонарушений

1 фев

40

30

50

155

176

4 фев

42

31

52

160

124

6 фев

40

28

49

143

104

8 фев

38

29

48

132

143

10 фев

39

31

50

151

134

12 фев

44

29

53

134

187

14 фев

43

30

52

156

99

16 фев

46

32

56

209

181

18 фев

43

30

52

178

103

20 фев

44

35

56

197

148

22 фев

39

35

52

177

175

24 фев

38

34

51

156

224

26 фев

38

32

50

159

67

28 фев

41

35

54

195

134

2 мар

39

30

49

143

102





Диаграмма






















  1. Заключение.

Так как индукция магнитного поля Земли в среднем составляет 50мкТл, то глядя на таблицу 2 можно выделить несколько сильных изменений магнитного поля Земли. Они приходятся на 16, 20 и 28 февраля. Сравнив эти данные с количеством вызовов бригад Скорой помощи и милиции, можно заметить, что на эти дни выпадает наибольшее количество вызовов. (см диаграмму). Следовательно, наши предположения о том, что изменения магнитного поля Земли влияют на человека, можно считать верными.

Магнитное поле Земли - удивительное следствие законов физики, защитный щит, ориентир и создатель полярных сияний. Если бы не оно, жизнь на Земле, возможно, выглядела бы совсем иначе. В общем, если бы магнитного поля не было - его необходимо было бы придумать.

































  1. Используемая литература


1.Большая советская энциклопедия.


2. Короновский Н. В. Магнитное поле геологического прошлого Земли. Соросовский образовательный журнал, N5, 1996, стр.56-63


3. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. — М.: Наука, 1976.


4. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Изд. 4-е, стереотипное. — М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2004. — Т. III. Электричество. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.


5.Физика. Перевод с английского под редакцией профессора Китайгородского. Москва. Наука 1975 г.


6. «Физический фейерверк» Дж. Уокера. Перевод с английского под редакцией кандидата физико-математических наук И. Ш. Слободецкого.


7. http://www.ionization.ru/issue/iss77.htm


8. http://sgpi.ru/wiki/index.php



21


Получите в подарок сайт учителя

Предмет: Физика

Категория: Мероприятия

Целевая аудитория: 9 класс

Скачать
Магнитное поле Земли

Автор: Упарь Алексей Петрович

Дата: 12.01.2016

Номер свидетельства: 275556

Похожие файлы

object(ArrayObject)#850 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(225) "Конспект урока физики для 8 класса по теме «Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Магнитное поле Земли». "
    ["seo_title"] => string(134) "konspiekt-uroka-fiziki-dlia-8-klassa-po-tiemie-postoiannyie-maghnity-maghnitnoie-polie-postoiannykh-maghnitov-maghnitnoie-polie-ziemli"
    ["file_id"] => string(6) "149827"
    ["category_seo"] => string(6) "fizika"
    ["subcategory_seo"] => string(5) "uroki"
    ["date"] => string(10) "1420316407"
  }
}
object(ArrayObject)#872 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(142) "конспект урока-практикума  на тему "Постоянные магниты. Магнитное поле Земли" "
    ["seo_title"] => string(82) "konspiekt-uroka-praktikuma-na-tiemu-postoiannyie-maghnity-maghnitnoie-polie-ziemli"
    ["file_id"] => string(6) "120114"
    ["category_seo"] => string(6) "fizika"
    ["subcategory_seo"] => string(5) "uroki"
    ["date"] => string(10) "1413618544"
  }
}
object(ArrayObject)#850 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(81) "Урок физики в 8 классе "Магнитное поле Земли" "
    ["seo_title"] => string(48) "urok-fiziki-v-8-klassie-maghnitnoie-polie-ziemli"
    ["file_id"] => string(6) "148478"
    ["category_seo"] => string(6) "fizika"
    ["subcategory_seo"] => string(11) "presentacii"
    ["date"] => string(10) "1419740450"
  }
}
object(ArrayObject)#872 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(115) "презентация на тему "Постоянные магниты. магнитное поле Земли" "
    ["seo_title"] => string(71) "priezientatsiia-na-tiemu-postoiannyie-maghnity-maghnitnoie-polie-ziemli"
    ["file_id"] => string(6) "120130"
    ["category_seo"] => string(6) "fizika"
    ["subcategory_seo"] => string(11) "presentacii"
    ["date"] => string(10) "1413622237"
  }
}
object(ArrayObject)#850 (1) {
  ["storage":"ArrayObject":private] => array(6) {
    ["title"] => string(142) "методическая разработка  по физике "Постоянные магниты. Магнитное поле Земли""
    ["seo_title"] => string(85) "mietodichieskaia-razrabotka-po-fizikie-postoiannyie-maghnity-maghnitnoie-polie-ziemli"
    ["file_id"] => string(6) "252025"
    ["category_seo"] => string(6) "fizika"
    ["subcategory_seo"] => string(5) "uroki"
    ["date"] => string(10) "1447325233"
  }
}

ПОЛУЧИТЕ БЕСПЛАТНО!!!
Личный сайт учителя
Получите в подарок сайт учителя


Видеоуроки для учителей

Курсы для учителей

ПОЛУЧИТЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО МГНОВЕННО

Добавить свою работу

* Свидетельство о публикации выдается БЕСПЛАТНО, СРАЗУ же после добавления Вами Вашей работы на сайт

Удобный поиск материалов для учителей

Ваш личный кабинет
Проверка свидетельства