Магнетизм – природное явление, без которого не было бы Вселенной
Принцип работы магнитов и важность магнетизма в жизни человека
Магниты. Мы знакомы с ними с детства благодаря мультикам, мы видим их ежедневно на своих холодильниках (хоть парочка, да есть там), мы используем их в сотнях технических устройств, даже не подозревая об этом. Да что там говорить, вся планета, на которой мы живем, по своей сути, является одним большим магнитом, генерируя внутренними источниками геомагнитное поле. А явление, получившее название «магнетизм», является основным свойством материи в мироздании – от звезд и Галактик до мельчайших частиц – атомов и электронов.
Из курса школьной физики, возможно, многие вспомнят простейшее определение данного природного явления:
Магнетизм – это взаимодействие движущихся электрических зарядов, происходящее посредством магнитного поля.
Мощное и всеобъемлющее физическое явление, которое является одним из компонентов электромагнетизма, одной из фундаментальных сил природы, открытое в 19 веке и широко применяющееся современными инженерами, физиками и обществом в целом.
Движение электрически заряженных частиц излучает электрические заряды, которые создают магнитное поле. Эти частицы сами становятся крошечными магнитами, каждая со своим Северным и Южным полюсами. Технически вся материя подчинена магнитным силам, которые пронизывают всю Вселенную.
Часто магнитные поля, создаваемые этими частицами, являются случайными, то есть их Северный и Южный полюса уравновешивают друг друга. Некоторые объекты – от кусков железной руды до магнитика на вашем холодильнике – обладают магнитными полями, упорядоченными в одном направлении. Магнитные поля этих объектов становятся тем сильнее, чем будет выше скорость этих электрически заряженных частиц.
При всей своей изученности магнетизм остается в определенном роде таинственным природным явлением. В первую очередь вопросы у ученых возникают по поводу природы явления. Неясными остаются пути зарождения и вариативность различных форм магнетизма.
Разнообразная магнитная среда – от ферро- до электромагнетизма
Интересным для науки представляется и тот факт, что явление может быть не только неоднородным, но и разнообразным. К примеру, существует такое явление, как ферромагнетизм – самая доступная для осознания человечества форма магнетизма, развитие намагниченности которого зависит не только от магнитного поля, но и температуры.
Характерной особенностью ферромагнетиков является гистерезис. Явление гистерезиса заключается в том, что магнитная индукция зависит не только от мгновенного значения, но и от того, какой была напряженность поля раньше. Ранее железные стрелки компаса намагничивались магнетитом (магнитным железняком) или намагниченными минералами магнетита, извлеченными из земли. Это единственная магнитная сила, которую люди могут увидеть, почувствовать.
Возможно, ферромагнетизм и является наиболее наглядной формой магнетизма, но точно не самой важной, по крайней мере, в наши дни. На первое место выходит электромагнетизм.
Как сказал астроном Мишель Талер из Центра космических полетов НАСА, «это фундаментальная сила, ответственная за саму структуру нашей материи».
Электричество и магнетизм тесно переплетены, их поля подпитывают и взаимодействуют друг с другом. Электромагнетизм создает такие краеугольные элементы Вселенной, как свет и энергия, без него атомы и молекулы, из которых мы состоим, разлетелись бы.
В 1865 году физик Джеймс Клерк Максвелл установил связь между двумя этими силами, подготовив почву для формулирования Эйнштейном своей знаменитой теории, получившей название Специальная теория относительности.
Итак, как видно, никого не было бы живого в этом мире, не будь столь фундаментальной силы вокруг и внутри нас. Даже планет и звезд не было бы. Но человечество должно сказать электромагнетизму спасибо второй раз, поскольку именно это явление подарило возможность бурного технического прогресса на протяжении всего XX века.
На сегодняшний день существуют обширные области применения электромагнетизма в повседневной жизни. На электромагнитных волнах работают разнообразные приборы – от микроволновых печей и телевизоров до радиоприемников и рентгеновских аппаратов.
Мы также все знаем об этом с детства: когда объект подвергается воздействию электрического тока, он генерирует временное магнитное поле посредством катушки с током. При увеличении силы тока магнитное поле катушки усиливается. Однако, когда ток отключается, поле исчезает. Это и называется электромагнетизмом.
Гигантский магнит под ногами
Земля, как мы уже сказали в начале нашего повествования, – это, по сути, гигантский магнит с соответствующими геомагнитными Северным и Южным полюсами, причиной чего является внешняя часть железного ядра в Земле.
Каплевидное магнитное поле, создаваемое Землей, которое преломляется солнечными ветрами и называется магнитосферой, обеспечивает работу наших компасов, создает яркие полярные сияния и даже защищает нас от вредного космического излучения. Все это очень важный элемент, защищающий нашу атмосферу.
Намагниченные частицы в лавовых породах, движущиеся вдоль поверхности Земли, регистрируют направление магнитного поля нашей планеты. Именно поэтому ученые могут сказать, что магнитные полюса Земли менялись с течением времени.
В последние годы смещение магнитных полюсов набирает скорость. Исследования показали, что они смещаются со скоростью 56 километров ежегодно. Чем чреват дрейф магнитных полюсов? Он может как нарушить работу навигационных систем, так и вызывать головные боли у метеозависимых людей.
Изучение магнетизма человечеством простирается на тысячи лет в прошлое. Греки первыми задокументировали первые опыты с невидимой силой, но магнетизм был знаком еще древним племенам и аборигенам мезоамерики.
Понимание магнетизма сыграло решающую роль в формировании мира, в котором мы живем сегодня. Без этого явления мы бы пропали. Буквально пропали бы.
