Magnetna interakcija predmetov je eden od temeljnih procesov, ki urejajo vse v vesolju. Njegove vidne manifestacije so magnetni pojavi. Med njimi so severni sij, privlačnost magnetov, magnetne nevihte itd. Kako nastanejo? Kaj so?
magnetizem
Magnetni pojavi in lastnosti se skupno imenujejo magnetizem. Njihov obstoj je znan že zelo dolgo. Domneva se, da so Kitajci že pred štiri tisoč leti uporabili to znanje za izdelavo kompasa in navigacijo po morju. Izvajanje poskusov in resno preučevanje fizičnega magnetnega pojava se je začelo šele v 19. stoletju. Hans Oersted velja za enega prvih raziskovalcev na tem področju.
Magnetni pojavi se lahko pojavljajo tako v vesolju kot na Zemlji in se pojavljajo samo znotraj magnetnih polj. Takšna polja nastanejo zaradi električnih nabojev. Ko naboji mirujejo, se okoli njih oblikuje električno polje. Ko se premikajo - magnetno polje.
To pomeni, da se pojav magnetnega polja pojavi s prihodomelektrični tok ali izmenično električno polje. To je območje prostora, znotraj katerega deluje sila, ki vpliva na magnete in magnetne prevodnike. Ima svojo smer in se zmanjšuje, ko se odmika od svojega vira - prevodnika.
magneti
Telo, okoli katerega nastane magnetno polje, se imenuje magnet. Najmanjši med njimi je elektron. Privlačnost magnetov je najbolj znan fizični magnetni pojav: če dva magneta pritrdite drug na drugega, se bosta bodisi privlačila bodisi odbijala. Gre za njihov položaj drug do drugega. Vsak magnet ima dva pola: severni in južni.
Istoimenska pola se odbijata, nasprotna pola pa se, nasprotno, privlačita. Če ga razpolovite, se severni in južni pol ne bosta ločila. Kot rezultat bomo dobili dva magneta, od katerih bo vsak imel tudi dva pola.
Obstajajo številni materiali, ki so magnetni. Sem spadajo železo, kob alt, nikelj, jeklo itd. Med njimi so tekočine, zlitine, kemične spojine. Če magnete držite blizu magneta, bodo sami postali.
Snovi, kot je čisto železo, zlahka pridobijo to lastnost, a se od nje tudi hitro poslovijo. Drugi (kot je jeklo) potrebujejo več časa, da se magnetizirajo, vendar ohranijo učinek dlje časa.
magnetiziranje
Zgoraj smo ugotovili, da pri premikanju nabitih delcev nastane magnetno polje. Toda o kakšnem gibanju lahko govorimo na primer v kosu železa, ki visi na hladilniku? vsesnovi so sestavljene iz atomov, ki vsebujejo gibljive delce.
Vsak atom ima svoje magnetno polje. Toda v nekaterih materialih so ta polja naključno usmerjena v različne smeri. Zaradi tega se okoli njih ne ustvari eno veliko polje. Takšne snovi niso sposobne magnetiziranja.
V drugih materialih (železo, kob alt, nikelj, jeklo) se atomi lahko poravnajo tako, da so vsi usmerjeni na enak način. Zaradi tega se okoli njih oblikuje skupno magnetno polje in telo postane magnetizirano.
Izkazalo se je, da je magnetizacija telesa urejanje polj njegovih atomov. Če želite prekiniti ta vrstni red, je dovolj, da ga močno udarite, na primer s kladivom. Polja atomov se bodo začela premikati kaotično in izgubila svoje magnetne lastnosti. Enako se bo zgodilo, če se material segreje.
magnetna indukcija
Magnetni pojavi so povezani s premikajočimi se naboji. Torej se bo okoli prevodnika z električnim tokom zagotovo pojavilo magnetno polje. Toda ali je lahko obratno? Angleški fizik Michael Faraday je nekoč postavil to vprašanje in odkril pojav magnetne indukcije.
Ugotovil je, da konstantno polje ne more povzročiti električnega toka, spremenljivo pa lahko. Tok se pojavi v zaprtem krogu magnetnega polja in se imenuje indukcija. V tem primeru se bo elektromotorna sila spremenila sorazmerno s spremembo hitrosti polja, ki prežema vezje.
Faradayevo odkritje je bilo pravi preboj in je prineslo znatne koristi proizvajalcem električne energije. Zahvaljujoč njemu je postalo mogoče prejemati tok iz mehanske energije. Uporabljen je bil zakon, ki ga je ugotovil znanstvenik inuporablja se v napravi elektromotorjev, raznih generatorjev, transformatorjev itd.
zemeljsko magnetno polje
Jupiter, Neptun, Saturn in Uran imajo magnetno polje. Naš planet ni izjema. V običajnem življenju ga skoraj ne opazimo. Ni oprijemljiva, nima okusa in vonja. Toda z njim so povezani magnetni pojavi v naravi. Kot so aurora, magnetne nevihte ali magnetorecepcija pri živalih.
V bistvu je Zemlja ogromen, a ne zelo močan magnet, ki ima dva pola, ki ne sovpadata z geografskima. Magnetne črte zapustijo južni pol planeta in vstopijo na severni. To pomeni, da je pravzaprav južni pol Zemlje severni pol magneta (zato je na zahodu južni pol označen z modro - S, z rdečo pa severni pol - N).
Magnetno polje sega na stotine kilometrov od površine planeta. Služi kot nevidna kupola, ki odseva močno galaktično in sončno sevanje. Pri trku sevalnih delcev z zemeljsko lupino nastanejo številni magnetni pojavi. Poglejmo si najbolj znane med njimi.
magnetne nevihte
Sonce ima močan vpliv na naš planet. Ne daje nam le toplote in svetlobe, ampak tudi izzove tako neprijetne magnetne pojave, kot so nevihte. Njihov videz je povezan s povečanjem sončne aktivnosti in procesi, ki se dogajajo znotraj te zvezde.
Zemljo nenehno vpliva tok ioniziranih delcev iz Sonca. Premikajo se zhitrost 300-1200 km/s in so označeni kot sončni veter. Toda občasno se na zvezdi pojavijo nenadni izpusti ogromnega števila teh delcev. Delujejo kot udarci na zemeljsko lupino in povzročijo nihanje magnetnega polja.
Takšne nevihte običajno trajajo do tri dni. V tem času se nekateri prebivalci našega planeta počutijo slabo. Vibracije lupine se v nas odražajo z glavoboli, povečanim pritiskom in šibkostjo. V življenju človek v povprečju doživi 2000 neviht.
severni sij
V naravi so tudi prijetnejši magnetni pojavi - severni sij ali aurora. Pojavlja se v obliki nebesnega sijaja s hitro spreminjajočimi se barvami in se pojavlja predvsem na visokih zemljepisnih širinah (67-70 °). Z močno sončno aktivnostjo se sijaj opazi še nižje.
Približno 64 kilometrov nad poli se nabiti sončni delci srečujejo z daljnimi dosegi magnetnega polja. Tu se nekateri od njih odpravijo do zemeljskih magnetnih polov, kjer sodelujejo s plini atmosfere, zaradi česar se pojavi aurora.
Spekter sijaja je odvisen od sestave zraka in njegove redkosti. Rdeči sij se pojavi na nadmorski višini od 150 do 400 kilometrov. Modri in zeleni odtenki so povezani z visoko vsebnostjo kisika in dušika. Pojavljajo se na nadmorski višini 100 kilometrov.
Magnitoreception
Glavna znanost, ki preučuje magnetne pojave, je fizika. Nekateri pa so lahko povezani tudi z biologijo. Na primer, magnetna občutljivost življenjaorganizmi - sposobnost prepoznavanja zemeljskega magnetnega polja.
Številne živali, zlasti selitvene vrste, imajo to edinstveno darilo. Sposobnost magnetorecepcije so našli pri netopirjih, golobih, želvah, mačkah, jelenih, nekaterih bakterijah itd. Pomaga živalim pri krmarjenju v vesolju in iskanju svojega doma, od njega pa se oddaljujejo za desetine kilometrov.
Če človek za orientacijo uporablja kompas, potem živali uporabljajo povsem naravna orodja. Znanstveniki še ne morejo natančno ugotoviti, kako in zakaj deluje magnetorecepcija. Znano pa je, da golobi lahko najdejo svoj dom tudi, če jih odpeljejo na stotine kilometrov stran, pri tem pa ptiča zaprejo v popolnoma temen zaboj. Želve najdejo svoj rojstni kraj tudi leta pozneje.
Zahvaljujoč svojim "supermočem" živali pričakujejo vulkanske izbruhe, potrese, neurja in druge kataklizme. Občutljivi so na nihanja v magnetnem polju, kar povečuje sposobnost samoohranitve.
