Τι πρέπει να ξέρεις - Μαγνητικές επιδόσεις
Σύμπαν
Κοσμολογικά μαγνητικά πεδία
Μαγνητικά πεδία παρατηρούνται παντού στο σύμπαν. Το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1949 με οπτική πόλωση.
Κοσμολογικά μαγνητικά πεδία
Δεν έχουμε άμεσα στοιχεία παρατήρησης για τα πρώτα κοσμολογικά μαγνητικά πεδία. Τα πεδία, με παρατηρούμενες εντάσεις B ~2- 10 Gauss σήμερα πρέπει να έχουν ξεκινήσει σε χαμηλότερο επίπεδο και να έχουν ενισχυθεί με κάποιο μηχανισμό σε κάποιο κοσμολογικό στάδιο. Το «φαινόμενο της μπαταρίας», παράγει μαγνητικά πεδία B ~10− 20 G το πολύ. Διάφοροι μηχανισμοί για την παραγωγή των πεδίων σε διαφορετικές εποχές του σύμπαντος πρότειναν, ότι η αναταραχή στην εποχή της ακτινοβολίας παράγει τα αδύναμα πεδία των σημερινών 10 -8 G Κάποια πρόοδος έχει σημειωθεί πρόσφατα στις μελέτες της εξέλιξης των αρχέγονων μαγνητικών πεδίων. Μερικές από τις πρώτες εργασίες που θεώρησαν ότι εάν υπάρχει διαγαλαξιακό μαγνητικό πεδίο με Β~10-8G, θα μπορούσε να συμπιεστεί με γαλαξιακή περιστροφή σε B~10− 5 G, εντάσεις που παρατηρούνται στην πραγματικότητα στους γαλαξίες. Αυτό υποστηρίχθηκε από ορισμένα έγγραφα που υποστήριζαν την ανίχνευση ενός κατώτερου ορίου διαγαλαξιακού μαγνητικού πεδίου με Β πάνω από 3x10−9 G.
Πηγή κειμένου: DOI: 10.1088/1009-9271/2/4/293
Κοσμικός μαγνητισμός
Ο «Κοσμικός Μαγνητισμός» αναφέρεται στα μαγνητικά πεδία του σύμπαντός μας, τα οποία υπάρχουν σε πλανήτες, άστρα, γαλαξίες και στο σύμπαν, γενικότερα.
Κοσμικός μαγνητισμός
Παίζουν σημαντικό ρόλο καθώς χωρίς μαγνητικό πεδίο γύρω από τον πλανήτη μας, για να μας προστατεύει από την κοσμική ακτινοβολία, η ζωή στη Γη δεν θα ήταν δυνατή. Ωστόσο, δεν καταλαβαίνουμε από πού προέρχεται αυτός ο μαγνητισμός, τι τον δημιούργησε και τι επιρροή έχει στο σύμπαν που μας περιβάλλει. Η μελέτη του κοσμικού μαγνητισμού είναι συγκρίσιμη με τη μελέτη των κοινών οικιακών μαγνητών σε ρινίσματα σιδήρου. Όταν πλησιάζει ένας μαγνήτης σε ένα σβώλο από ρινίσματα σιδήρου, αυτά ευθυγραμμίζονται σε ένα πρότυπο που ορίζει το σχήμα του μαγνητικού πεδίου. Αλλά οι κοσμικοί μαγνήτες που μελετάμε κλιμακώνονται σε ακραία μεγέθη και αντί να χρησιμοποιούμε σιδερένια ρινίσματα χρησιμοποιούμε ραδιοκύματα που εκπέμπονται από ουράνια αντικείμενα. Τα ραδιοκύματα, περνώντας από μαγνητικά πεδία, επηρεάζονται από αυτά και κάποιες από τις ιδιότητές τους αλλάζουν. Αυτό το ονομάζουμε πόλωση.
Πηγή κειμένου: https://www.skatelescope.org/newsandmedia/outreachandeducation/skawow/cosmic-magnetism
Μαγνητισμός των αστέρων νετρονίου
Η ένταση του μαγνητικού πεδίου στην επιφάνεια των αστέρων νετρονίων κυμαίνεται από 104 έως 1011 tesla. Αυτές είναι τάξεις μεγέθους υψηλότερες από οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο: Για σύγκριση, ένα συνεχές πεδίο 16 Τ έχει επιτευχθεί στο εργαστήριο και είναι αρκετό για να σηκώσει ένα ζωντανό βάτραχο λόγω της διαμαγνητικής αιώρησης.
Μαγνητισμός των αστέρων νετρονίου
Τα άστρα νετρονίων γνωστά ως magnetars έχουν τα ισχυρότερα μαγνητικά πεδία, στο εύρος 108 έως 1011 tesla, και έχουν γίνει η ευρέως αποδεκτή υπόθεση για τους τύπους μαλακών γάμμα επαναληπτών (SGRs) αστέρων νετρονίων και των ανωμάλων X-ray pulsars (AXPs). Η μαγνητική πυκνότητα ενέργειας ενός πεδίου 108 είναι ακραία, υπερβαίνοντας κατά πολύ την πυκνότητα μάζας-ενέργειας της συνηθισμένης ύλης. Τα πεδία αυτής της δύναμης είναι σε θέση να πολώσουν το κενό σε σημείο που το κενό να γίνει διπλοδιαθλαστικό. Τα φωτόνια μπορούν να συγχωνευτούν ή να χωριστούν στα δύο και παράγονται εικονικά ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων. Το πεδίο αλλάζει τα επίπεδα ενέργειας των ηλεκτρονίων και τα άτομα περιορίζονται σε λεπτούς κυλίνδρους. Σε αντίθεση με ένα συνηθισμένο pulsar, η περιστροφή μαγνήτη μπορεί να τροφοδοτηθεί άμεσα από το μαγνητικό πεδίο του και το μαγνητικό πεδίο είναι αρκετά ισχυρό για να πιέσει τον φλοιό στο σημείο θραύσης. Τα σπασίματα του φλοιού προκαλούν σεισμούς, που παρατηρούνται ως εξαιρετικά φωτεινές εκρήξεις σκληρών ακτίνων γάμμα χιλιοστών του δευτερολέπτου. Η πύρινη σφαίρα παγιδεύεται από το μαγνητικό πεδίο και εισέρχεται και εξέρχεται όταν το αστέρι περιστρέφεται, η οποία παρατηρείται ως περιοδική εκπομπή μαλακού επαναλήπτη (SGR) με χρονικό διάστημα 5-8 δευτερολέπτων και η οποία διαρκεί για λίγα λεπτά. Η προέλευση του ισχυρού μαγνητικού πεδίου είναι ακόμη ασαφής. Μια υπόθεση είναι αυτή της "κατάψυξης ροής", ή διατήρησης της αρχικής μαγνητικής ροής κατά τον σχηματισμό του αστέρα νετρονίων. Εάν ένα αντικείμενο έχει μια ορισμένη μαγνητική ροή πάνω από την επιφάνειά του και αυτή η περιοχή συρρικνώνεται σε μια μικρότερη περιοχή, αλλά η μαγνητική ροή διατηρείται, τότε το μαγνητικό πεδίο θα αυξηθεί αντίστοιχα. Ομοίως, ένα αστέρι που καταρρέει ξεκινά με πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια από το αστέρι νετρονίων από το οποίο προκύπτει και η διατήρηση της μαγνητικής ροής θα έχει ως αποτέλεσμα ένα πολύ ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο. Ωστόσο, αυτή η απλή εξήγηση δεν εξηγεί πλήρως τις δυνάμεις του μαγνητικού πεδίου των άστρων νετρονίου.
Πηγή κειμένου: https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star#cite_note-reisenegger-35
Μαγνητισμός Λευκών Νάνων
Οι λευκοί νάνοι (WD) σχηματίζονται σε καταστροφικά αστροφυσικά γεγονότα όπως εκρήξεις σουπερνόβα. Οι παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι τα παρατηρούμενα επιφανειακά μαγνητικά πεδία σε λευκούς νάνους μπορεί να είναι τόσο ισχυρά όσο 109G.
Μαγνητισμός Λευκών Νάνων
Οι λευκοί νάνοι (WD) σχηματίζονται σε καταστροφικά αστροφυσικά γεγονότα όπως εκρήξεις σουπερνόβα. Είναι επίσης σε αυτά τα γεγονότα που μπορούν να δημιουργηθούν άλλες μορφές συμπαγών αντικειμένων, όπως αστέρια νετρονίων ή μαύρες τρύπες. Είναι κατανοητό ότι τα αστέρια που γεννιούνται με μάζες μικρότερες από 8 ηλιακές μάζες καταλήγουν στην εξέλιξή τους ως λευκοί νάνοι. Με μια τυπική σύνθεση κυρίως από άνθρακα, οξυγόνο ή ήλιο, εμπλουτισμένη με υπόβαθρο εκφυλισμένης ύλης ηλεκτρονίων. Οι λευκοί νάνοι είναι εξαιρετικά πυκνά αντικείμενα, με μάζα συγκρίσιμη με αυτή του Ήλιου, η οποία κατανέμεται σε όγκο συγκρίσιμο με αυτόν της Γης. Ως αποτέλεσμα, οι πυκνότητες στα WD's μπορούν να φτάσουν τιμές έως 1011 g/cm3 στο αστρικό κέντρο. Η μάζα των λευκών νάνων δίνεται κυρίως από τη συνολική μάζα των πυρήνων, ενώ η κύρια συμβολή στην πίεση προέρχεται από τα ηλεκτρόνια. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι υπάρχει ένα όριο στην αστρική μάζα, πέρα από το οποίο οι εκφυλισμένοι λευκοί νάνοι είναι ασταθείς. Αυτή η κρίσιμη μάζα είναι το λεγόμενο όριο Chandrasekhar και είναι περίπου 1,4 Μ. Παρόλο που τα εσωτερικά μαγνητικά πεδία αυτών των άστρων δεν μπορούν να περιοριστούν άμεσα από παρατηρήσεις, μπορούν να διαθέτουν κεντρικά μαγνητικά πεδία τόσο μεγάλα όσο 1013 G.
Πηγή κειμένου: doi :10.1088/1742-6596/861/1/012015
Μαγνητικό Πεδίο του Δία
Η πρώτη ένδειξη για το εξαιρετικό μαγνητικό πεδίο του Δία ήρθε με την ανίχνευση ισχυρών εκπομπών ραδιοσυχνοτήτων από τον πλανήτη.
Μαγνητικό Πεδίο του Δία
Αυτό συνεπαγόταν επιταχυνόμενα φορτισμένα σωματίδια και μια περιοχή φορτισμένων σωματιδίων γύρω από τον πλανήτη παρόμοια με τις ζώνες van Allen της Γης. Αλλά οι εκπομπές ήταν αρκετές χιλιάδες φορές ισχυρότερες από αυτές των ζωνών van Allen. Όταν το διαστημόπλοιο έφτασε κοντά στον Δία, διαπίστωσαν ότι η μαγνητόσφαιρα του είχε πλάτος περίπου 30 εκατομμύρια χιλιόμετρα, μεγαλύτερο από ολόκληρο τον Ήλιο. Η αλληλεπίδραση του ηλιακού ανέμου με αυτή τη μαγνητόσφαιρα τον επιμηκύνει στην εξωτερική πλευρά σε απόσταση πέρα από την τροχιά του Κρόνου, περίπου 4 AU μετά τον Δία. Από την ανάλυση των εκπομπών ραδιοσυχνοτήτων, υπονοείται ότι η δύναμη του μαγνητικού πόλου του Δία είναι σχεδόν 20.000 φορές ισχυρότερη από τη δύναμη πόλων της Γης. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι τα επιφανειακά μαγνητικά πεδία είναι πολύ ισχυρότερα από αυτά της Γης. Οι δυνάμεις του επιφανειακού μαγνητικού πεδίου είναι περίπου 14G στο βόρειο πόλο, 11G στο νότιο πόλο και 4G στον ισημερινό. Ενώ 20.000 φορές η εσωτερική δύναμη του μαγνητικού δυναμού της Γης είναι απίστευτη, είναι περίπου ένα διπολικό πεδίο. Δεδομένου ότι η ακτίνα του Δία είναι σχεδόν 12 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης και ότι η δύναμη του διπολικού πεδίου πέφτει με τον κύβο της ακτίνας κάθετα στον άξονα του δίπολου, κάποιος θα προβάλει ένα επιφανειακό πεδίο της τάξης των 7 Gauss στον ισημερινό μόνο από τις αναλογίες των ισημερινών διαμέτρων.
Πηγή κειμένου: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solar/jupmag.html
Μαγνητικό πεδίο του Άρη
Οι πρώτες αποστολές τροχιάς στον Άρη που μετέφεραν μαγνητόμετρα δεν βρήκαν πειστικά στοιχεία για ένα εσωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Μαγνητικό πεδίο του Άρη
Αυτό άλλαξε το 1997 όταν ο Mars Global Surveyor πλησίασε την επιφάνεια του πλανήτη σε απόσταση 100 χιλιομέτρων κατά τη διάρκεια ελιγμών αεροδιαδρόμου και βρήκε ισχυρά πεδία τοπικού φλοιού. Το πλάτος τους ξεπερνά τα 1000 nT σε υψόμετρο δορυφόρου σε ορισμένες περιοχές, υποδηλώνοντας τοπικές δυνάμεις επιφανειακού πεδίου αρκετών χιλιάδων nT. Αυτό είναι σημαντικά μεγαλύτερο από τις τυπικές συνεισφορές πεδίου του φλοιού στη Γη, τη Σελήνη ή τον Ερμή. Η κατανομή είναι άνιση, με ισχυρή μαγνήτιση σε τμήματα των νότιων υψιπέδων του Άρη και ασθενή ή απουσία μαγνήτισης στα βόρεια πεδινά. Η μόνη εύλογη αιτία για την απόκτησή του είναι η ύπαρξη ενός ισχυρού παγκόσμιου πεδίου που δημιουργήθηκε από ένα πρώιμο δυναμό που έχει πλέον εξαφανιστεί. Από τη μαγνήτιση που σχετίζεται με χρονολογημένες, από αρκετά παλιά, λεκάνες πρόσκρουσης (ή απουσία του) έχει υπολογιστεί ότι το δυναμό σταμάτησε να λειτουργεί πριν από 4,1 δισεκατομμύρια χρόνια.
Πηγή κειμένου: https://doi.org/10.1093/acrefore/9780190647926.013.31
Το μαγνητικό πεδίο του Ουρανού και του Ποσειδώνα (U/N)
Ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας (U/N) αναμένεται να περιέχουν ουσιαστικές συνθέσεις H2O, NH3, CH4 κ.λπ., οι οποίες ονομάζονται «πάγοι», και έτσι οι U/N ονομάζονται Γιγάντιοι Πλανήτες Πάγου.
Το μαγνητικό πεδίο του Ουρανού και του Ποσειδώνα (U/N)
Γύρω στο 2010 συνειδητοποιήσαμε το γεγονός ότι τα μαγνητικά πεδία U/N που ανακαλύφθηκαν τη δεκαετία του 1980 είναι ανώμαλα σε σχέση με άλλα γνωστά μαγνητικά πεδία στο Ηλιακό Σύστημα. Έγινε επίσης προφανές ότι μια πιθανή εξήγηση για αυτά τα ασυνήθιστα μαγνητικά πεδία θα μπορούσε να δοθεί μαζί με πειραματικά αποτελέσματα που είχαμε μετρήσει. Το μεταλλικό ρευστό Η έχει ιδιαίτερη σημασία από αυτή την άποψη λόγω της κυρίαρχης χημικής αφθονίας και της μεγάλης μετρημένης ηλεκτρικής αγωγιμότητας έναντι της πίεσης. Αξιοσημείωτα, αν και η βασική ανακάλυψη ήταν αυτή του μεταλλικού υγρού Η, η υπόλοιπη εξήγηση για το U/N είναι ουσιαστικά ανεξάρτητη από τις ακριβείς χημικές συνθέσεις, τις πιέσεις και τις θερμοκρασίες στους «παγωμένους» πυρήνες τους. Ο κύριος λόγος είναι το γεγονός ότι η οριακή περιοχή μεταξύ των φακέλων αερίου και των πυρήνων "Πάγου" εμφανίζεται σε εσωτερικές πιέσεις ~ 100 GPa, κοντά στις οποίες η κυρίαρχη συμβολή στα ασυνήθιστα μαγνητικά πεδία πιθανότατα να γίνεται με μεταφορά μεταλλικού υγρού Η. Σε μεγαλύτερα πλανητικά βάθη, ότι μόρια νεφελώματος συσσωρεύτηκαν για να σχηματίσουν U/N πιθανώς αποσυντίθενται και αντιδρούν εκ νέου για να σχηματίσουν άγνωστα πολύπλοκα χημικά μίγματα. Τα μαγνητικά πεδία του U/N είναι και τα δύο ~ 2x10-5Tesla, συγκρίσιμα με αυτό της Γης. Εάν τα μετρούμενα μαγνητικά πεδία του U/N είναι ανθεκτικά σε αποτελεσματικά διπολικά πεδία, οι αποτελεσματικοί μαγνητικοί άξονες έχουν κλίση 590 και 470, αντίστοιχα, από τους αντίστοιχους περιστροφικούς άξονές τους και τα αποτελεσματικά διπολικά κέντρα αντισταθμίζονται κατά ~0.33 RU και ~ 0,55 RN, αντίστοιχα, από τα κέντρα του U/N, όπου RU και RN είναι οι ακτίνες του U/N. Αντίθετα, τα μαγνητικά πεδία της Γης, του Κρόνου, του Δία και του φεγγαριού του Ganymede είναι διπολικά με τους μαγνητικούς άξονές τους ευθυγραμμισμένους σε λίγους βαθμούς από τους αντίστοιχους περιστροφικούς άξονές τους και τα κέντρα των διπόλων τους αντισταθμίζονται κατά ένα ποσοστό των εξωτερικών ακτίνων από τα φυσικά τους κέντρα. Οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες σε U/N κυμαίνονται έως ~ 700 GPa και 7000 K κοντά στα κέντρα τους. Η δυναμική συμπίεση με πιστόλι ελαφρού αερίου δύο σταδίων μπορεί να επιτύχει πιέσεις έως ~ 300 GPa (3x106 bar = 3 Mbar) και θερμοκρασίες έως αρκετά 1000 K σε υγρά αντιπροσωπευτικά των εξωτερικών τμημάτων του U/N τα οποία είναι κατασκευασμένα αυτά τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία. Από το ~ 1980 έως το 2010 μετρήθηκε ένα τεράστιο σύνολο πειραματικών δεδομένων σε μοριακά υγρά συμπιεσμένα δυναμικά με πιστόλι ελαφρού αερίου δύο σταδίων σε πιέσεις που κυμαίνονται από GP 20 GPa έως ~ 200 GPa με αντίστοιχες θερμοκρασίες που κυμαίνονται από αρκετές 100 K έως αρκετές 1000 Κ.
Πηγή κειμένου: https://doi.org/10.1063/1.4971621
Το μαγνητικό πεδίο του Κρόνου
Η ασυμμετρία βορρά-νότου του εσωτερικού μαγνητικού πεδίου του Κρόνου μετρήθηκε απευθείας με μια βόρεια μετατόπιση του μαγνητικού ισημερινού του Κρόνου κατά ~ 0,0468 RS (2820,5 χιλιόμετρα).
Το μαγνητικό πεδίο του Κρόνου
Οι μετρήσεις κατέδειξαν περαιτέρω ότι η βόρεια μετατόπιση του μαγνητικού ισημερινού του Κρόνου ποικίλλει ανάλογα με την κυλινδρική ακτινική απόσταση από τον Κρόνο. Η περιορισμένη «διαμήκης» παραλλαγή του μαγνητικού ισημερινού του Κρόνου αποκάλυψε ότι το εσωτερικό μαγνητικό πεδίο του Κρόνου είναι εξαιρετικά άξονικά συμμετρικό, με κλίση διπόλου μικρότερη από 0,01 μοίρες. Το αζιμουθιακό μαγνητικό πεδίο που μετριέται κοντά στην περίπαση προέρχεται από ένα σύστημα ρεύματος ευθυγραμμισμένου πεδίου χαμηλού γεωγραφικού πλάτους που περιορίζεται σε γραμμές μαγνητικού πεδίου μέσα στον αδύναμο δακτύλιο D του Κρόνου. Αν και σχεδόν απόλυτα άξονα συμμετρικό, το εσωτερικό μαγνητικό πεδίο του Κρόνου εμφανίζει χαρακτηριστικά σε πολλές χαρακτηριστικές κλίμακες μήκους κατά τη γεωγραφική κατεύθυνση.
Εκτός από τη σφαιρική αρμονική ανάλυση, χρησιμοποιήσαμε τη λειτουργία του Green για την κατασκευή νέων μοντέλων εσωτερικού πεδίου για τον Κρόνο. Εκφρασμένο με συντελεστές Gauss, το εσωτερικό μαγνητικό πεδίο του Κρόνου διαθέτει εξέχοντα δίπολα, τετράπολα και οκτάπολα, ενώ οι όροι βαθμού 4 έως βαθμού 11 είναι της τάξης των 100 nT ή λιγότερο. Εξετάζοντας το Br σε 0,75 RS, οι συνεισφορές βαθμού 4 έως 11 αντιστοιχούν σε δομή με πλάτος και σχήμα με χαρακτηριστικό πλάτος παρόμοιο με τους αεριωθούμενους πίδακες εκτός ισημερινού που παρατηρούνται στην ατμόσφαιρα του Κρόνου. Το εσωτερικό μαγνητικό πεδίο του Κρόνου πέραν των 600, τα χαρακτηριστικά μικρής κλίμακας ειδικότερα, είναι λιγότερο καλά περιορισμένα από τις διαθέσιμες μετρήσεις. Αυτό οφείλεται κυρίως στην ατελή χωρική κάλυψη στην πολική περιοχή.
Πηγή κειμένου: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2019.113541
Μαγνητικό πεδίο του Ήλιου
Ο Ήλιος έχει ένα γενικό, ασθενές διπολικό μαγνητικό πεδίο με βόρειο και νότιο μαγνητικό πόλο και πιθανώς ισχύ ίση με 0,001 Tesla.
Μαγνητικό πεδίο του Ήλιου
Παρόμοια με τον δικό μας πλανήτη, ο ήλιος είναι σαν ένας τεράστιος μαγνήτης ράβδων με βόρειο και νότιο πόλο που παράγει μαγνητικό πεδίο. Αλλά το μαγνητικό πεδίο του ήλιου είναι περίπου διπλάσιο από το Γη και πολύ, πολύ μεγαλύτερο, εκτείνεται πολύ πέρα από τον πιο μακρινό πλανήτη του ηλιακού συστήματος. Το πεδίο του ήλιου είναι επίσης ένα μπερδεμένο χάος. Καθώς ο ήλιος περιστρέφεται, το πλάσμα κοντά στους πόλους περιστρέφεται πιο αργά από το πλάσμα κοντά στον ισημερινό. Αυτή η περιστροφή εκτός ρυθμού προκαλεί το μαγνητικό πεδίο να στρίβει και να μπλέκεται σε τεράστιες δέσμες. Καθώς τα πεδία μπερδεύονται όλο και περισσότερο, διαπερνούν την επιφάνεια του ήλιου, αφήνοντας σημάδια που γνωρίζουμε ως ηλιακές κηλίδες. Γύρω από μια ηλιακή κηλίδα, το μαγνητικό πεδίο μπορεί να φτάσει έως και 0,4 tesla, το οποίο είναι περίπου 4.000 φορές ισχυρότερο από το πεδίο στους πόλους του ήλιου.
Στο νότιο ημισφαίριο, οι πολικότητες θα αντιστραφούν. Αυτή η τακτοποιημένη διάταξη, γνωστή ως νόμος της πολικότητας του Hale, περιγράφεται από ένα απλό μοντέλο στο οποίο το μαγνητικό πεδίο ενισχύεται, περιελίσσεται και τυλίγεται γύρω από τον Ήλιο, περιστρέφοντας τη φωτόσφαιρα για να δημιουργήσει τα διπολικά ζεύγη ηλιακών κηλίδων. Ένα τέτοιο μαγνητικό πεδίο πρέπει να δημιουργείται από ένα ηλιακό δυναμό που βρίσκεται στη βάση της ζώνης μεταφοράς. Η περιοχή που μαγνητίζεται πολύ, γύρω και πάνω από διπολικά ζεύγη ή ομάδες ηλιακών κηλίδων είναι μια διαταραγμένη περιοχή που ονομάζεται ενεργή περιοχή. Οι γειτονικές ηλιακές κηλίδες αντίθετης πολικότητας ενώνονται με μαγνητικούς βρόχους που ανεβαίνουν στην υπερκείμενη ατμόσφαιρα, οπότε μια ενεργή περιοχή αποτελείται κυρίως από ηλιακές κηλίδες και τους μαγνητικούς βρόχους που τις συνδέουν. Όλη αυτή η δραστηριότητα ποικίλλει κατά βήμα με την περιοδική 11ετή αλλαγή του συνολικού αριθμού των ηλιακών κηλίδων. Η ύπαρξη αυτού του κύκλου ηλιακών κηλίδων προτάθηκε για πρώτη φορά στις αρχές της δεκαετίας του 1840 από τον Samuel Heinrich Schwabe, φαρμακοποιό και ερασιτέχνη αστρονόμο του Dessau της Γερμανίας, ο οποίος επιμελώς και σχολαστικά παρατήρησε τον Ήλιο για περισσότερα από σαράντα χρόνια, σημειώνοντας μια δεκαετή διακύμανση του συνολικού αριθμού τους.
Πηγή κειμένου: https://nationalmaglab.org/fieldsmagazine/archives/magnetic-field-of-sun
Ηλιακές εκλάμψεις
Οι ηλιακές εκλάμψεις προκύπτουν από την απότομη απελευθέρωση ελεύθερης μαγνητικής ενέργειας που έχει αποθηκευτεί προηγουμένως στο στεφανιαίο μαγνητικό πεδίο από την εμφάνιση ροής και τις επιφανειακές κινήσεις. Οι ηλιακές εκλάμψεις επηρεάζουν έντονα την ατμόσφαιρα του Ήλιου καθώς και το περιβάλλον της Γης.
Ηλιακές εκλάμψεις
Η ποσοτικοποίηση της μέγιστης δυνατής ενέργειας των ηλιακών εκλάμψεων του σημερινού Ήλιου, εάν υπάρχει, είναι επομένως ένα βασικό ερώτημα στην ηλιοφυσική. Οι μεγαλύτερες ηλιακές εκλάμψεις που παρατηρήθηκαν τις τελευταίες δεκαετίες έχουν φτάσει μερικές φορές σε ενέργειες 1032 erg, πιθανώς έως και 1033 erg. Οι εκλάμψεις στα ενεργά αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο φτάνουν περίπου τα 1036 erg. Ελλείψει άμεσων παρατηρήσεων ηλιακών εκλάμψεων εντός αυτού του εύρους, απαιτούνται συμπληρωματικές μέθοδοι διερεύνησης για την εκτίμηση της πιθανότητας ηλιακών εκλάμψεων πέρα από αυτές που περιλαμβάνονται στο αρχείο παρατήρησης. Πρώτον, οι κοινά παρατηρούμενες ηλιακές συνθήκες οδηγούν σε μοντελοποιημένες μαγνητικές ροές και ενέργειες εκλάμψεων που είναι συγκρίσιμες με αυτές που εκτιμήθηκαν από τις παρατηρήσεις. Δεύτερον, το 30% της περιοχής των ομάδων ηλιακών κηλίδων τυπικά εμπλέκεται σε εκλάμψεις.
Αυτό σχετίζεται με τον ισχυρό κατακερματισμό αυτών των ομάδων, ο οποίος φυσικά προκύπτει από την υποφωτοσφαιρική αγωγή. Όταν το μοντέλο κλιμακωθεί στο 30% της περιοχής της μεγαλύτερης ομάδας ηλιακών κηλίδων που έχει αναφερθεί ποτέ, με το κορυφαίο μαγνητικό πεδίο να έχει οριστεί στην πιο ισχυρή τιμή που έχει μετρηθεί ποτέ σε μια ηλιακή κηλίδα, τότε παράγει μια έκλαμψη με μέγιστη ενέργεια ∼6 × 1033 erg. Τα αποτελέσματα του μοντέλου υποδηλώνουν ότι ο Ήλιος είναι σε θέση να παράγει εκλάμψεις έως και έξι φορές πιο ενεργητικές σε συνολική ροή ηλιακής ακτινοβολίας από την ισχυρότερη άμεσα παρατηρηθείσα έκλαμψη στις 4 Νοεμβρίου 2003.
Πηγή κειμένου: DOI: 10.1051/0004-6361/201220406
Ηλιακές κηλίδες
Οι ηλιακές κηλίδες είναι το πιο σημαντικό μαγνητικό χαρακτηριστικό στην ηλιακή επιφάνεια (μερικές φορές μπορούν να φανούν με γυμνό μάτι). Ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων που είναι ορατοί στην ηλιακή επιφάνεια αλλάζει αρκετά τακτικά στο χρόνο.
Ηλιακές κηλίδες
Ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων αυξάνεται και μειώνεται σε διάστημα 11 ετών. Αυτό ονομάζεται ηλιακός κύκλος. Επιπλέον, η θέση των ηλιακών κηλίδων αλλάζει επίσης στο χρόνο. Σε 11 χρόνια οι ηλιακές κηλίδες μετακινούνται από τα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη στον ισημερινό. Με τη γραφική παράσταση της θέσης των ηλιακών κηλίδων έναντι του χρόνου προκύπτουν τα λεγόμενα διαγράμματα πεταλούδας. Οι ηλιακές κηλίδες εμφανίζονται ως σκούρες κηλίδες στην επιφάνεια του Ήλιου. Η θερμοκρασία στα σκοτεινά κέντρα των ηλιακών κηλίδων πέφτει σε περίπου 3700 Κ (έναντι 6000 Κ για τη γύρω φωτόσφαιρα). Εμφανίζονται εκεί όπου τα μαγνητικά πεδία καταστέλλουν τη μεταφορά της θερμής ύλης στην επιφάνεια. Συνήθως διαρκούν αρκετές ημέρες, αν και οι πολύ μεγάλες μπορεί να ζήσουν αρκετές εβδομάδες. Οι ηλιακές κηλίδες είναι μαγνητικές περιοχές στον Ήλιο με ένταση μαγνητικού πεδίου έως 0,2- 0,3 Τ.
Το πεδίο είναι ισχυρότερο στα σκοτεινότερα σημεία των ηλιακών κηλίδων - την umbra, και το πεδίο είναι πιο αδύναμο και πιο οριζόντιο στο ελαφρύτερο μέρος - το penumbra. Οι ηλιακές κηλίδες συνήθως έρχονται σε ομάδες με δύο σύνολα σημείων. Το ένα σύνολο θα έχει θετικό ή βόρειο μαγνητικό πεδίο ενώ το άλλο σύνολο αρνητικό ή νότιο μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα σύνολα ηλιακών κηλίδων μαγνητικού πεδίου βορρά-νότου είναι συνήθως προσανατολισμένα από ανατολή προς δύση και ο προσανατολισμός στο βόρειο ημισφαίριο είναι πάντα αντίθετος από τον προσανατολισμό στο νότιο ημισφαίριο.
Πηγή κειμένου: DOI: 10.1051/0004-6361/201220406
Τι πρέπει να ξέρεις - Μαγνητικές επιδόσεις
Γη
Ηλιακός άνεμος
Ο ηλιακός άνεμος είναι το πιο σημαντικό μαγνητικό χαρακτηριστικό στην ηλιακή επιφάνεια (μερικές φορές μπορεί να φανεί με γυμνό μάτι). Ο αριθμός του ηλιακού ανέμου που είναι ορατός στην ηλιακή επιφάνεια αλλάζει αρκετά τακτικά στο χρόνο.
Ηλιακός άνεμος
Ρέει με υπερηχητική ταχύτητα περίπου 500 km s- 1 και αποτελείται κυρίως από ηλεκτρόνια και πρωτόνια, με πρόσμιξη 5% ιόντων ηλίου. Λόγω της υψηλής αγωγιμότητας, το ηλιακό μαγνητικό πεδίο «παγώνει» στο πλάσμα (όπως σε έναν υπεραγωγό) και τραβιέται προς τα έξω από τον διευρυνόμενο ηλιακό άνεμο. Οι τυπικές τιμές για την πυκνότητα ηλεκτρονίων και τη θερμοκρασία στον ηλιακό άνεμο κοντά στη Γη είναι 5 cm-3 και 105 Κ, αντίστοιχα. Η ένταση του διαπλανητικού μαγνητικού πεδίου είναι της τάξης των 5-10 nT κοντά στην τροχιά της Γης. Όταν ο ηλιακός άνεμος προσβάλλει το διπολικό μαγνητικό πεδίο της Γης, δεν μπορεί απλά να το διαπεράσει, αλλά επιβραδύνεται και, σε μεγάλο βαθμό, εκτρέπεται γύρω του. Δεδομένου ότι ο ηλιακός άνεμος χτυπά το εμπόδιο με υπερηχητική ταχύτητα, δημιουργείται ένα ωστικό κύμα κρούσης, όπου το πλάσμα επιβραδύνεται και ένα σημαντικό κλάσμα της κινητικής ενέργειας των σωματιδίων μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Η περιοχή του θερμαινόμενου υποηχητικού πλάσματος πίσω από το ωστικό κύμα ονομάζεται magnetosheath. Το πλάσμα του είναι πυκνότερο και θερμότερο από το πλάσμα του ηλιακού ανέμου και η ισχύς του μαγνητικού πεδίου έχει υψηλότερες τιμές σε αυτήν την περιοχή. Οι μέσες τιμές των παραμέτρων ηλιακού-ανέμου στην τροχιά της Γης είναι:
Πυκνότητα σωματιδίων, Ν:N ≈ 10 εκατομμύρια σωματίδια m−3 (5 εκατομμύρια ηλεκτρόνια και 5 εκατομμύρια πρωτόνια)
Ταχύτητα, V: V ≈ 375 000 m s−1 και V ≈ 750 000 m s−1
Ροή, F: F ≈ 1012 to 1013 σωματίδια m−2 s−1
Θερμοκρασία, T: T ≈ 120 000 K (πρωτόνια) to 140 000 K (ηλεκτρόνια)
Ισχύς μαγνητικού πεδίου, H: H ≈ 6 × 10−9 T = 6 nT = 6 × 10−5 G
Πηγή κειμένου: https://doi.org/10.1016/B0-12-369396-9/00078-2
Ηλιακό δυναμό
Το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου κυριαρχεί στην ηλιακή ατμόσφαιρα. Παράγει όλα τα παρατηρούμενα ενεργειακά φαινόμενα και εμφανίζει έναν κύκλο δραστηριότητας 11 ετών. Παρά τις αξιοσημείωτες προόδους στη γνώση και την κατανόηση του ηλιακού μαγνητισμού χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από τις αποστολές Ulysses, SOHO και Hinode - και πρόσφατα θεωρητικά μοντέλα και αριθμητικές προσομοιώσεις - οι λεπτομέρειες των αποκαλούμενων διαδικασιών "ηλιακού δυναμό" που τροφοδοτούν τον κύκλο μαγνητικής δραστηριότητας του Ήλιου δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητές.
Ηλιακό δυναμό
Το παγκόσμιο μαγνητικό πεδίο του Ήλιου δημιουργείται από ένα δυναμό που γενικά πιστεύεται ότι βρίσκεται στην tachocline, το στρώμα διάτμησης στη βάση της ζώνης μεταφοράς. Σύμφωνα με τα μοντέλα δυναμό ροής-μεταφοράς, η μεσημβρινή κυκλοφορία και άλλες ροές κοντά στην επιφάνεια μεταφέρουν τη μαγνητική ροή, από τις ενεργές περιοχές που αποσυντίθενται στους πόλους.
Εκεί η υποβιβασμός το μεταφέρει στην tachocline για επανεπεξεργασία για τον επόμενο κύκλο. Ένας βασικός στόχος της αποστολής Solar Orbiter είναι η μέτρηση και ο χαρακτηρισμός των ροών που μεταφέρουν τα ηλιακά μαγνητικά πεδία: σύνθετες ροές κοντά στην επιφάνεια, η μεσημβρινή ροή και η διαφορική περιστροφή σε όλα τα γεωγραφικά πλάτη και ακτίνες. Χρειαζόμαστε λεπτομερή γνώση της μεταφοράς μαγνητικής ροής κοντά στους πόλους για να κατανοήσουμε το ηλιακό δυναμό και την τακτική αντιστροφή πολικότητας του παγκόσμιου μαγνητικού πεδίου. Η απεικόνιση των ιδιοτήτων και της δυναμικής της πολικής περιοχής από την Solar Orbiter κατά τη διάρκεια της εκτός εκλειπτικής φάσης της αποστολής (φτάνοντας τα ηλιογραφικά γεωγραφικά πλάτη 25 ° κατά την ονομαστική αποστολή και έως 34 ° κατά τη διάρκεια της εκτεταμένης αποστολής) θα παράσχει ζωτικής σημασίας νέους περιορισμούς για τα μοντέλα του ηλιακού δυναμού.
Πηγή κειμένου: https://sci.esa.int/web/solar-orbiter/-/51172-how-does-the-solar-dynamo-work-and-drive-connections-between-the-sun-and-the-heliosphere
Γεωμαγνητική καταιγίδα
Γεωμαγνητική καταιγίδα, που ονομάζεται επίσης μαγνητική καταιγίδα ή ηλιακή καταιγίδα, είναι η διαταραχή της ανώτερης ατμόσφαιρας της Γης που από στεφανιαίες μαζικές εκτοξεύσεις – δηλαδή μεγάλες εκρήξεις από την εξωτερική ατμόσφαιρα του Ήλιου, ή κορώνα.
.
Γεωμαγνητική καταιγίδα
Το υλικό που σχετίζεται με αυτές τις εκρήξεις αποτελείται κυρίως από πρωτόνια και ηλεκτρόνια με ενέργεια volts μερικών χιλιάδων ηλεκτρονίων. Αυτό το υλικό, που ονομάζεται πλάσμα, κινείται μέσω του διαπλανητικού μέσου με ταχύτητες από λιγότερο από 10 χιλιόμετρα (6 μίλια) ανά δευτερόλεπτο σε περισσότερα από 2.000 χιλιόμετρα (1.200 μίλια) ανά δευτερόλεπτο, έτσι ώστε το εκτινασσόμενο υλικό να φτάσει στη Γη σε περίπου 21 ώρες. Η πίεση του εισερχόμενου πλάσματος μεταδίδεται στο εξωτερικό άκρο της μαγνητόσφαιρας της Γης. Αυτό προκαλεί αύξηση του παρατηρούμενου γεωμαγνητικού πεδίου στο έδαφος, ίσως μέσω υδρομαγνητικών κυμάτων. Κατά τη διάρκεια λίγων λεπτών-η φάση της ξαφνικής έναρξης-της καταιγίδας, το οριζόντιο στοιχείο του γεωμαγνητικού πεδίου αυξάνεται ξαφνικά σε ολόκληρο τον πλανήτη. Η αύξηση επιμένει για δύο έως έξι ώρες και χαρακτηρίζεται ως η αρχική φάση της καταιγίδας.
Σε απάντηση αυτής της ασταθούς κατάστασης, οι νεοσυσταθείσες μαγνητικές γραμμές στο εσωτερικό της ουράς συστέλλονται γρήγορα, στέλνοντας έτσι πλάσμα από το ουδέτερο φύλλο της μαγνητόσφαιρας προς τη νυχτερινή πλευρά της Γης. Αυτή η έγχυση πλάσματος οδηγεί σε έντονες εκδηλώσεις σέλας στις πολικές περιοχές, ενώ οι συσπάσεις παρατηρούνται στη Γη ως μια σοβαρή μαγνητική διαταραχή γνωστή ως πολική υποκαταιγίδα. Αυτό το τμήμα της καταιγίδας ακολουθείται από την κύρια φάση της θύελλας, διάρκειας 12 έως 48 ωρών, κατά την οποία η οριζόντια συνιστώσα του πεδίου μειώνεται, λόγω της έγχυσης ή της διόγκωσης της μαγνητόσφαιρας από το εισερχόμενο πλάσμα. Στα τελευταία στάδια, ή φάση ανάκαμψης, το πλάσμα που εγχέεται πρόσφατα αποστραγγίζεται αργά για αρκετές ημέρες στο διαπλανητικό μέσο ή την ατμόσφαιρα και το γεωμαγνητικό πεδίο πλησιάζει την την κατάσταση πριν από την καταιγίδα.
Πηγή κειμένου: https://www.britannica.com/science/geomagnetic-storm
Μαγνητικό πεδίο της Σελήνης
Η Σελήνη διατηρεί το ίδιο πρόσωπο στραμμένο προς τη γη επειδή έχει εξελιχθεί σταδιακά. Η αναζήτηση για την κατανόηση των φάσεων της Σελήνης, τον κύκλο των σεληνιακών και ηλιακών εκλείψεων, τις παλίρροιες του ωκεανού και την κίνηση της σελήνης στον ουρανό χρησίμευσε ως βάση για πρώιμη επιστημονική έρευνα.
Μαγνητικό πεδίο της Σελήνης
Πλανητικά μαγνητικά πεδία πιστεύεται ότι προκαλούνται από ισχυρά ρεύματα μεταφοράς στους πλανητικούς πυρήνες. Αυτά τα ρεύματα απαιτούν για την παραγωγή τους πλήρη τήξη σε μια μεγάλη περιοχή του εσωτερικού του πλανήτη και γρήγορη περιστροφή του πλανήτη. Επειδή το φεγγάρι δεν έχει ούτε μεγάλο πυρήνα ούτε περιστρέφεται γρήγορα, δεν έχει αξιόλογο μαγνητικό πεδίο. Ωστόσο, η ανάλυση της παραμένουσας μαγνήτισης στο σεληνιακό πέτρωμα υποδεικνύει ότι η Σελήνη είχε ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο (1/20 αυτό του τρέχοντος πεδίου της γης) κατά τη στιγμή του σχηματισμού της (πριν από 3,9-3,1 δισεκατομμύρια χρόνια). Οι κυριότερες γεωλογικές διεργασίες που συμβαίνουν στο φεγγάρι σήμερα είναι σπάνια γεγονότα κρατήρα και «“gardening” του regolith από μικρομετεωρίτες και τον ηλιακό άνεμο.
Πηγή κειμένου: https://doi.org/10.1016/B0-12-227410-5/00460-9
Μαγνητικό πεδίο της Γης
Το μαγνητικό πεδίο της Γης, γνωστό και ως γεωμαγνητικό πεδίο, είναι το μαγνητικό πεδίο που εκτείνεται από το εσωτερικό της Γης στο διάστημα, όπου αλληλεπιδρά με τον ηλιακό άνεμο, ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων που προέρχονται από τον Ήλιο.
Μαγνητικό πεδίο της Γης
Το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από ηλεκτρικά ρεύματα λόγω της κίνησης των ρευμάτων μεταφοράς ενός μείγματος λιωμένου σιδήρου και νικελίου στον εξωτερικό πυρήνα της Γης: αυτά τα ρεύματα μεταφοράς προκαλούνται από τη διαφυγή θερμότητας από τον πυρήνα, μια φυσική διαδικασία που ονομάζεται γεωδυναμό. Το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου της Γης στην επιφάνεια της κυμαίνεται από 25 έως 65 μT (0,25 έως 0,65 gauss). Κατά προσέγγιση, αντιπροσωπεύεται από ένα πεδίο ενός μαγνητικού δίπολου που βρίσκεται σήμερα υπό γωνία περίπου 11 μοιρών ως προς τον άξονα περιστροφής της Γης, σαν να υπήρχε ένας τεράστιος μαγνήτης ράβδων τοποθετημένος σε αυτή τη γωνία μέσω του κέντρου της Γης. Ο βόρειος γεωμαγνητικός πόλος αντιπροσωπεύει στην πραγματικότητα τον νότιο πόλο του μαγνητικού πεδίου της Γης και αντιστρόφως ο νότιος γεωμαγνητικός πόλος αντιστοιχεί στον βόρειο πόλο του μαγνητικού πεδίου της Γης (επειδή οι αντίθετοι μαγνητικοί πόλοι έλκονται και το βόρειο άκρο ενός μαγνήτη, όπως μια βελόνα πυξίδας, δείχνει προς το νότιο μαγνητικό πεδίο της Γης, δηλαδή τον γεωμαγνητικό πόλο του Βορρά κοντά στον Γεωγραφικό Βόρειο Πόλο). Από το 2015, ο βόρειος γεωμαγνητικός πόλος βρισκόταν στο νησί Ellesmere, Nunavut, στον Καναδά. Ενώ οι μαγνητικοί πόλοι του Βορρά και του Νότου βρίσκεται συνήθως κοντά στους γεωγραφικούς πόλους, κινούνται αργά και συνεχώς σε γεωλογικές χρονικές κλίμακες, αλλά αρκετά αργά για να παραμείνουν χρήσιμες για την πλοήγηση οι συνηθισμένες πυξίδες. Ωστόσο, σε ακανόνιστα διαστήματα κατά μέσο όρο αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, το πεδίο της Γης αντιστρέφεται και ο Βόρειος και ο Νότιος Μαγνητικός Πόλος αντίστοιχα, αλλάζουν απότομα θέσεις. Αυτές οι αντιστροφές των γεωμαγνητικών πόλων αφήνουν μία καταγραφή σε πετρώματα που έχουν αξία για τους παλαιομαγνητιστές στον υπολογισμό των γεωμαγνητικών πεδίων στο παρελθόν. Αυτές οι πληροφορίες με τη σειρά τους είναι χρήσιμες για τη μελέτη των κινήσεων ηπείρων και ωκεανών στη διαδικασία της τεκτονικής πλάκας. Η ένταση του πεδίου μετριέται συχνά σε gauss (G), αλλά γενικά αναφέρεται σε nanoteslas (nT), με 1 G = 100.000 nT.
Το nanotesla αναφέρεται επίσης ως γάμμα (γ). Το πεδίο της Γης κυμαίνεται μεταξύ περίπου 25.000 και 65.000 nT (0,25-0,65 G). Συγκριτικά, ένας ισχυρός μαγνήτης ψυγείου έχει πεδίο περίπου 10.000.000 nanoteslas (100 G). Ο χάρτης των περιγραμμάτων έντασης ονομάζεται ισοδυναμικός χάρτης. Όπως δείχνει το Παγκόσμιο Μαγνητικό Μοντέλο, η ένταση τείνει να μειωθεί από τους πόλους στον ισημερινό. Μια ελάχιστη ένταση εμφανίζεται στην Ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού στη Νότια Αμερική, ενώ υπάρχουν μέγιστα στον Βόρειο Καναδά, τη Σιβηρία και τις ακτές της Ανταρκτικής νότια της Αυστραλίας. Κοντά στην επιφάνεια της Γης, το μαγνητικό πεδίο της μπορεί να προσεγγιστεί πολύ από το πεδίο ενός μαγνητικού δίπολου που βρίσκεται στο κέντρο της Γης και έχει κλίση σε γωνία περίπου 11 ° ως προς τον άξονα περιστροφής της Γης. Το δίπολο είναι περίπου ισοδύναμο με έναν ισχυρό μαγνήτη ράβδων, με τον νότιο πόλο να δείχνει προς τον γεωμαγνητικό Βόρειο Πόλο. Αυτό μπορεί να φαίνεται εκπληκτικό, αλλά ο βόρειος πόλος ενός μαγνήτη είναι τόσο καθορισμένος γιατί, αν του επιτραπεί να περιστρέφεται ελεύθερα, δείχνει περίπου βόρεια (με τη γεωγραφική έννοια). Δεδομένου ότι ο βόρειος πόλος ενός μαγνήτη ελκύει τους νότιους πόλους άλλων μαγνητών και απωθεί τους βόρειους πόλους, πρέπει να έλκεται από τον νότιο πόλο του μαγνήτη της Γης. Το διπολικό πεδίο αντιπροσωπεύει το 80-90% του πεδίου στις περισσότερες τοποθεσίες. Επί του παρόντος, το συνολικό γεωμαγνητικό πεδίο γίνεται ασθενέστερο. η σημερινή ισχυρή επιδείνωση αντιστοιχεί σε μείωση 10-15% τα τελευταία 150 χρόνια και έχει επιταχυνθεί τα τελευταία χρόνια. Η γεωμαγνητική ένταση έχει μειωθεί σχεδόν συνεχώς από το μέγιστο 35% πάνω από τη σύγχρονη τιμή που επιτεύχθηκε πριν από περίπου 2.000 χρόνια. Ο ρυθμός μείωσης και η τρέχουσα ισχύς βρίσκονται εντός του φυσιολογικού εύρους διακύμανσης, όπως φαίνεται από την καταγραφή των προηγούμενων μαγνητικών πεδίων που έχουν καταγραφεί σε βράχους. Η φύση του μαγνητικού πεδίου της Γης είναι μια από τις ετεροσκεδαστικές διακυμάνσεις. Μια στιγμιαία μέτρησή του, ή αρκετές μετρήσεις του σε διάστημα δεκαετιών ή αιώνων, δεν επαρκούν για την παρέκταση μιας συνολικής τάσης στη δύναμη του πεδίου. Έχει ανέβει και κατέβει στο παρελθόν για άγνωστους λόγους. Επίσης, η παρατήρηση της τοπικής έντασης του διπολικού πεδίου (ή της διακύμανσής του) είναι ανεπαρκής για να χαρακτηρίσει το μαγνητικό πεδίο της Γης στο σύνολό του, καθώς δεν είναι αυστηρά διπολικό πεδίο. Το διπολικό συστατικό του πεδίου της Γης μπορεί να μειωθεί ακόμη και αν το συνολικό μαγνητικό πεδίο παραμένει το ίδιο ή αυξάνεται. όπως φαίνεται από την καταγραφή των προηγούμενων μαγνητικών πεδίων που έχουν καταγραφεί σε βράχους. Η φύση του μαγνητικού πεδίου της Γης είναι μια από τις ετεροσκεδαστικές διακυμάνσεις. Μια στιγμιαία μέτρησή του, ή αρκετές μετρήσεις του σε διάστημα δεκαετιών ή αιώνων, δεν είναι επαρκείς για την επέκταση μιας συνολικής τάσης στη δύναμη του πεδίου. Έχει ανέβει και κατέβει στο παρελθόν για άγνωστους λόγους. Επίσης, η παρατήρηση της τοπικής έντασης του διπολικού πεδίου (ή της διακύμανσής του) είναι ανεπαρκής για να χαρακτηρίσει το μαγνητικό πεδίο της Γης στο σύνολό της, καθώς δεν είναι αυστηρά διπολικό πεδίο. Το διπολικό συστατικό του πεδίου της Γης μπορεί να μειωθεί ακόμη και αν το συνολικό μαγνητικό πεδίο παραμένει το ίδιο ή αυξάνεται.
Πηγή κειμένου: https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_magnetic_field
Γεωμαγνητικό δυναμό
Οι παρατηρήσεις του μαγνητικού πεδίου της επιφάνειας της Γης δείχνουν ότι περισσότερο από το 90 τοις εκατό αυτού του πεδίου προέρχεται από εσωτερικές πηγές στον πλανήτη. Μια ποικιλία μηχανισμών για τη δημιουργία αυτού του πεδίου έχει προταθεί, αλλά προς το παρόν μόνο το γεωμαγνητικό δυναμό εξετάζεται σοβαρά.
Γεωμαγνητικό δυναμό
Στο μηχανισμό δυναμό, η κίνηση ρευστού στον πυρήνα κινεί το αγώγιμο υλικό σε ένα υπάρχον μαγνητικό πεδίο και δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό το ρεύμα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο που αλληλεπιδρά επίσης με την κίνηση του ρευστού για να δημιουργήσει ένα δευτερεύον μαγνητικό πεδίο με τον ίδιο προσανατολισμό με το αρχικό πεδίο. Τα δύο πεδία μαζί είναι ισχυρότερα από το αρχικό. Η πρόσθετη ενέργεια στο ενισχυμένο πεδίο έρχεται εις βάρος της μείωσης της ενέργειας στην κίνηση του ρευστού. Η θέρμανση στον πυρήνα είναι η διαδικασία που οδηγεί την κίνηση του ρευστού. Για πολλά χρόνια θεωρήθηκε ότι αυτή η θέρμανση προκλήθηκε από ραδιενεργά στοιχεία διαλυμένα στον υγρό πυρήνα. Πρόσφατες εργασίες δείχνουν ότι η κατάψυξη του υγρού πυρήνα είναι πιο σημαντική. Σεισμικές μελέτες έχουν δείξει ότι το κέντρο της Γης είναι μια συμπαγής σφαίρα σιδήρου με ακτίνα περίπου 1.200 χιλιόμετρα.
Αυτή η σφαίρα περιβάλλεται από έναν εξωτερικό πυρήνα υγρού σιδήρου. Με τον καιρό, η εσωτερική επιφάνεια του υγρού πυρήνα παγώνει στην εξωτερική επιφάνεια του στερεού πυρήνα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διαδικασία κατάψυξης θερμαίνει το περιβάλλον σε υψηλή θερμοκρασία. Η θερμότητα ρέει προς όλες τις κατευθύνσεις, αυξάνοντας τη θερμοκρασία των παρακείμενων περιοχών. Επειδή η θερμότητα δεν μπορεί να χαθεί από το εσωτερικό, τελικά ρέει στην επιφάνεια. Εκεί ακτινοβολείται στο κρύο του διαστήματος ως υπέρυθρη ακτινοβολία. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μια ακτινική κατανομή θερμοκρασίας που μειώνεται προς την επιφάνεια. Εάν η θερμότητα παράγεται πολύ γρήγορα για να τη μεταφέρει η αγωγιμότητα, μια δεύτερη διαδικασία, η μεταφορά, γίνεται σημαντική. Στη μεταφορά, η ενέργεια μεταφέρεται από φυσαλίδες θερμού ρευστού που ανεβαίνουν προς πιο ψυχρές περιοχές, μεταφέροντας περισσότερη θερμότητα από ό, τι ρέει μέσω του ίδιου υλικού σε ηρεμία. Πρέπει να πληρούνται αρκετές προϋποθέσεις για την κίνηση του υγρού προκειμένου για την παραγωγή μαγνητικού πεδίου. Πρώτον, το υγρό πρέπει να είναι ηλεκτρικά αγώγιμο. Δεύτερον, ένα μαγνητικό πεδίο πρέπει να είναι παρόν, πιθανώς ως αποτύπωμα του αρχικού σχηματισμού του σώματος. Τρίτον, κάποια δύναμη πρέπει να εισάγει στροφές στη ρευστή κίνηση, έτσι ώστε το αρχικό μαγνητικό πεδίο να παραμορφώνεται από την κίνηση. Για τη Γη, ο υγρός σίδηρος είναι αγωγός, ένα αρχικό μαγνητικό πεδίο είναι πιθανό και η δύναμη Coriolis εισάγει ανατροπές. Η δύναμη Coriolis είναι η δύναμη που αισθάνεται ένα υγρό μέσα ή σε ένα περιστρεφόμενο σώμα. Είναι η δύναμη που δημιουργεί κυκλωνικές καταιγίδες στην ατμόσφαιρα της Γης και στο Βόρειο Ημισφαίριο προκαλεί ένα ρευστό που ανεβαίνει ακτινικά να περιστρέφεται αριστερόστροφα. πρέπει να υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο, πιθανώς ως λείψανο του αρχικού σχηματισμού του σώματος. Τρίτον, κάποια δύναμη πρέπει να εισάγει στροφές στη ρευστή κίνηση, έτσι ώστε το αρχικό μαγνητικό πεδίο να παραμορφώνεται από την κίνηση. Για τη Γη, ο υγρός σίδηρος είναι αγωγός, ένα αρχικό μαγνητικό πεδίο είναι πιθανό και η δύναμη Coriolis εισάγει ανατροπές. Η δύναμη Coriolis είναι η δύναμη που αισθάνεται ένα υγρό μέσα ή σε ένα περιστρεφόμενο σώμα. Είναι η δύναμη που δημιουργεί κυκλωνικές καταιγίδες στην ατμόσφαιρα της Γης και στο Βόρειο Ημισφαίριο προκαλεί ένα ρευστό που ανεβαίνει ακτινικά να περιστρέφεται αριστερόστροφα. πρέπει να υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο, πιθανώς ως λείψανο του αρχικού σχηματισμού του σώματος. Τρίτον, κάποια δύναμη πρέπει να εισάγει στροφές στη ρευστή κίνηση, έτσι ώστε το αρχικό μαγνητικό πεδίο να παραμορφώνεται από την κίνηση. Για τη Γη, ο υγρός σίδηρος είναι αγωγός, ένα αρχικό μαγνητικό πεδίο είναι πιθανό και η δύναμη Coriolis εισάγει ανατροπές. Η δύναμη Coriolis είναι η δύναμη που αισθάνεται ένα υγρό μέσα ή σε ένα περιστρεφόμενο σώμα. Είναι η δύναμη που δημιουργεί κυκλωνικές καταιγίδες στην ατμόσφαιρα της Γης και στο Βόρειο Ημισφαίριο προκαλεί ένα ρευστό που ανεβαίνει ακτινικά να περιστρέφεται αριστερόστροφα.
Πηγή κειμένου: https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_magnetic_field
Σέλας
Το σέλας ή «βόρειο σέλας» είναι ένα από τα μεγαλύτερα θεάματα της φύσης. Μια απεικόνιση μπορεί να ξεκινά ως λίγες ανοδικές αχτίδες φωτός, σχεδόν ανεπαίσθητες, σαν ένα αμυδρές φως στο σκοτεινό ουρανό.
Σέλας
Στη συνέχεια, οι αχτίδες παίρνουν τη μορφή τους, φωτίζουν ως πράσινα που συνδυάζονται με κόκκινα χρώματα, ενώνονται για να φτιάξουν φαρδιά παραπετάσματα, κινούνται και τρεμοπαίζουν, εξαφανίζονται και επιστρέφουν γρήγορα ξανά. Η σιγή καθώς αλλάζουν είναι κάπως πιο απόκοσμη από τα ίδια τα φώτα. Μερικές φορές η απεικόνιση περιορίζεται στα βόρεια, σε άλλες περιπτώσεις κόκκινα και πορτοκαλί καλύπτουν ολόκληρο τον ουρανό. Το σέλας είναι καλύτερα ορατό για 2-3 ώρες γύρω στα μεσάνυχτα, αν και μπορεί να είναι ορατό από το σούρουπο έως την αυγή. Μια νύχτα χωρίς φεγγάρι πολύ μακριά από τη φωτορύπανση είναι ιδανική. Είναι συχνότερα και στα καλύτερα τους σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Τα σέλας συγκεντρώνονται σε δύο γιγάντια οβάλ γύρω από τους μαγνητικούς πόλους της Γης. Ο βόρειος πόλος είναι επίκαιρος στην υψηλή καναδική Actic και ο Καναδάς, οι Βόρειες ΗΠΑ και η Βόρεια Ευρώπη είναι σε καλή θέση για φωτεινές απεικονίσεις. Τα ωοειδή σέλας μεγεθύνονται κατά τη διάρκεια υψηλής δραστηριότητας και οι εμφανίσεις είναι στη συνέχεια ορατές νοτιότερα στην Αγγλία, τη Γερμανία και τις ΗΠΑ μεσαίου γεωγραφικού πλάτους. Εξαιρετικά, το σέλας φαίνεται ακόμη και στις τροπικές περιοχές. Τα σέλας παράγονται από ηλιακές καταιγίδες και είναι συχνότερα κατά τη διάρκεια του μέγιστου κύκλου ηλιακής δραστηριότητας 11 ετών. Το τελευταίο μέγιστο ήταν 2000/1. Οι ηλιακές διαταραχές χρειάζονται 2-3 ημέρες για να φθάσουν στη Γη και, το σέλας, είναι σε κάποιο βαθμό προβλέψιμο.
Πηγή κειμένου: https://www.atoptics.co.uk/highsky/auror1.htm
Το μαγνητικό πεδίο της Γης επηρεάζει το κλίμα
Μεγάλο μέρος της παρατηρούμενης αύξησης της θερμοκρασίας της επιφάνειας του πλανήτη τα τελευταία 150 χρόνια συνέβη πριν από τη δεκαετία του 1940 και μετά τη δεκαετία του 1980. Οι κυριότεροι παράγοντες που επικαλούνται είναι η ηλιακή μεταβλητότητα, οι αλλαγές στην ατμοσφαιρική περιεκτικότητα σε αέρια θερμοκηπίου ή θείο, λόγω φυσικής ή ανθρωπογενούς δράσης, ή εσωτερική μεταβλητότητα του συζευγμένου συστήματος ωκεανών-ατμόσφαιρας.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης επηρεάζει το κλίμα
Ο μαγνητισμός σπάνια επικαλείται τα στοιχεία για τις συνδέσεις μεταξύ κλιματικών και μεταβολών μαγνητικού πεδίου έχουν λάβει ελάχιστη προσοχή. Εξετάζουμε τα στοιχεία για τέτοιες συνδέσεις, ξεκινώντας με προτεινόμενους συσχετισμούς, σε τρεις χρονικές κλίμακες: πρόσφατη κοσμική διακύμανση (10-100 χρόνια), ιστορική και αρχαιομαγνητική αλλαγή (100-5000 χρόνια) και εξορμήσεις και ανατροπές (1000-1 εκατομμύρια χρόνια). Προσπαθούμε να προτείνουμε ποιοι μηχανισμοί θα μπορούσαν να λάβουν υπόψη τους παρατηρούμενους συσχετισμούς. Τα στοιχεία για συσχετίσεις στις αλλαγές έντασης πεδίου, εξορμήσεις και ανατροπές, που επικαλούνται τον Milankovic για τον εξαναγκασμό στον πυρήνα, είτε άμεσα είτε μέσω αλλαγών στην κατανομή πάγου και στιγμές αδράνειας της Γης, είναι ακόμα λιγοστά. Ο συσχετισμός μεταξύ των δεκαδικών μεταβολών στο εύρος των γεωμαγνητικών παραλλαγών εξωτερικής προέλευσης, της ηλιακής ακτινοβολίας και της παγκόσμιας θερμοκρασίας είναι ισχυρότερος.
Ο συσχετισμός ισχύει μέχρι τη δεκαετία του 1980, υποδηλώνοντας ότι η ηλιακή ακτινοβολία είναι η πρωταρχική αναγκαστική συνάρτηση του κλίματος μέχρι τότε, όταν ο συσχετισμός διακόπτεται και μπορεί να προκύψει ανώμαλη θέρμανση από το σήμα. Πράγματι, μόνο η ηλιακή ροή ενέργειας και σωματιδίων μπορούν να εξηγήσουν από κοινού παράλληλες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Το πιο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό μπορεί να είναι οι πρόσφατα προτεινόμενες αρχαιομαγνητικές κινήσεις. Αυτές φαίνεται να συσχετίζονται με σημαντικά κλιματικά γεγονότα. Ένας προτεινόμενος μηχανισμός περιλαμβάνει την κλίση του διπόλου σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, με αποτέλεσμα την ενίσχυση της πυρήνωσης των νεφών που προκαλείται από κοσμικές ακτίνες. Απαιτείται έντονη συλλογή δεδομένων για ένα ευρύ φάσμα διάρκειας για την περαιτέρω διερεύνηση αυτών των ενδείξεων ότι, τα μαγνητικά πεδία της Γης και του Ήλιου μπορεί να επηρεάζουν σημαντικά την κλιματική αλλαγή σε διάφορες χρονικές κλίμακες.
Πηγή κειμένου: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2006AGUFMGP51B..02F/abstract
Η θερμοκρασία επηρεάζει το μαγνητισμό
Για να κατανοήσουμε τις επιδράσεις της θερμοκρασίας, πρέπει να εξετάσουμε την ατομική δομή των στοιχείων που αποτελούν τον μαγνήτη. Η θερμοκρασία επηρεάζει τον μαγνητισμό είτε ενισχύοντας είτε αποδυναμώνοντας την ελκτική δύναμη ενός μαγνήτη.
Η θερμοκρασία επηρεάζει το μαγνητισμό
Ένας μαγνήτης που υποβάλλεται σε θέρμανση βιώνει μια μείωση στο μαγνητικό του πεδίο καθώς τα σωματίδια μέσα στον μαγνήτη κινούνται με όλο και πιο γρήγορο και πιο τυχαίο ρυθμό. Αυτό το μπέρδεμα συγχέει και δεν ευθυγραμμίζει τις μαγνητικές περιοχές, προκαλώντας μείωση του μαγνητισμού. Αντίθετα, όταν ο ίδιος μαγνήτης εκτίθεται σε χαμηλές θερμοκρασίες, η μαγνητική του ιδιότητα ενισχύεται και η δύναμη αυξάνεται. Εκτός από τη δύναμη του μαγνήτη, η ευκολία με την οποία μπορεί να απομαγνητιστεί ποικίλλει επίσης ανάλογα με τη θερμοκρασία. Όπως και η ισχύς του μαγνήτη, η αντίσταση απομαγνητισμού μειώνεται γενικά με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η μόνη εξαίρεση είναι οι κεραμικοί μαγνήτες (φερρίτης), οι οποίοι είναι πιο εύκολο να απομαγνητιστούν σε χαμηλή θερμοκρασία και πιο δύσκολο να απομαγνητιστούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Διαφορετικά υλικά μαγνήτη αντιδρούν διαφορετικά με τη θερμοκρασία. Οι μαγνήτες Alnico έχουν την καλύτερη σταθερότητα αντοχής ακολουθούμενες από SmCo, NdFeB και στη συνέχεια τους κεραμικούς. Οι μαγνήτες NdFeB έχουν την υψηλότερη αντίσταση στην απομαγνήτιση (εξαναγκασμός), αλλά τη μεγαλύτερη αλλαγή με τη θερμοκρασία.
Οι μαγνήτες Alnico έχουν τη χαμηλότερη αντίσταση στην απομαγνήτιση, αλλά τη μικρότερη αλλαγή με τη θερμοκρασία. Το Alnico έχει την υψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας ακολουθούμενο από SmCo, κεραμικό και στη συνέχεια NdFeB. Δεν αντιλαμβάνονται όλοι ότι το σχήμα ενός μαγνήτη επηρεάζει τη μέγιστη θερμοκρασία χρήσης του. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τους μαγνήτες NdFeB επειδή έχουν τη μεγαλύτερη αλλαγή στην αντίσταση απομαγνήτισης με τη θερμοκρασία. Καθώς το μήκος του μαγνητισμένου άξονα αυξάνεται, αυξάνεται επίσης η αντίστασή του στην απομαγνήτιση. Όπως οι μαγνήτες, έτσι και ο μαγνητισμός του διακόπτη μειώνεται σε υψηλότερη θερμοκρασία και αυξάνεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Αυτό συμβαίνει επειδή οι υψηλές θερμοκρασίες αυξάνουν την τυχαία ατομική κίνηση και την κακή ευθυγράμμιση των μαγνητικών περιοχών. Ως αποτέλεσμα, πρέπει να εφαρμοστεί περισσότερος μαγνητισμός στον διακόπτη σε υψηλή θερμοκρασία. Με άλλα λόγια, το pull-in ανεβαίνει καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Ανάλογα με τον τύπο του διακόπτη, την ευαισθησία του (pull-in) και το εύρος θερμοκρασίας, αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να είναι ασήμαντο ή σημαντικό. Μην περιμένετε ότι όλοι οι διακόπτες θα συμπεριφέρονται το ίδιο με τη θερμοκρασία. Θα υπάρξουν παραλλαγές στην ποσότητα αλλαγής έλξης (pull-in) με τη θερμοκρασία-λιγότερες εάν ο τύπος του διακόπτη και η εισαγωγή είναι οι ίδιες, περισσότερες εάν ο τύπος του διακόπτη και το pull-in ποικίλλουν.
Πηγή κειμένου: https://hsisensing.com/temperature-affect-magnetism/
Μαγνητική ανωμαλία
Στη γεωφυσική, μια μαγνητική ανωμαλία είναι μια τοπική παραλλαγή στο μαγνητικό πεδίο της Γης που προκύπτει από διακυμάνσεις στη χημεία ή μαγνητισμό των πετρωμάτων. Η χαρτογράφηση της διακύμανσης σε μια περιοχή είναι πολύτιμη για τον εντοπισμό δομών που καλύπτονται από υπερκείμενο υλικό. Η μαγνητική διακύμανση (γεωμαγνητικές ανατροπές) σε διαδοχικές ζώνες του βυθού του ωκεανού παράλληλα με τις κορυφογραμμές του μεσαίου ωκεανού ήταν σημαντική απόδειξη για την εξάπλωση του θαλάσσιου βυθού, μια έννοια κεντρική στη θεωρία των τεκτονικών πλακών.
Μαγνητική ανωμαλία
Οι μαγνητικές ανωμαλίες είναι γενικά ένα μικρό κλάσμα του μαγνητικού πεδίου. Το συνολικό πεδίο κυμαίνεται από 25.000 έως 65.000 nanoteslas (nT) Για τη μέτρηση των ανωμαλιών, τα μαγνητόμετρα χρειάζονται ευαισθησία 10 nT ή μικρότερη. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι μαγνητόμετρου που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των μαγνητικών ανωμαλιών: Α. Το μαγνητόμετρο fluxgate αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου για την ανίχνευση υποβρυχίων. Μετράει το εξάρτημα κατά μήκος ενός συγκεκριμένου άξονα του αισθητήρα, οπότε πρέπει να είναι προσανατολισμένο. Στη στεριά, συχνά προσανατολίζεται κάθετα, ενώ στα αεροσκάφη, τα πλοία και τους δορυφόρους συνήθως προσανατολίζεται έτσι ώστε ο άξονας να είναι προς την κατεύθυνση του πεδίου.
Μετρά το μαγνητικό πεδίο συνεχώς, αλλά παρασύρεται με την πάροδο του χρόνου. Ένας τρόπος για τη διόρθωση της μετατόπισης είναι η λήψη επαναλαμβανόμενων μετρήσεων στο ίδιο σημείο κατά τη διάρκεια της έρευνας. Β. Το μαγνητόμετρο προόδου των πρωτονίων μετρά την ένταση του πεδίου αλλά όχι την κατεύθυνσή του, επομένως δεν χρειάζεται προσανατολισμός. Κάθε μέτρηση διαρκεί ένα δευτερόλεπτο ή περισσότερο. Χρησιμοποιείται στις περισσότερες έρευνες εδάφους, εκτός από τις γεωτρήσεις και τις βαθμονομετρικές έρευνες υψηλής ανάλυσης. Γ. Οπτικά αντλούμενα μαγνητόμετρα, τα οποία χρησιμοποιούν αλκαλικά αέρια (συνηθέστερα ρουβίδιο και καίσιο) έχουν υψηλά ποσοστά δειγμάτων και ευαισθησίες 0,001 nT ή λιγότερο, αλλά είναι πιο ακριβά από τους άλλους τύπους μαγνητόμετρων. Χρησιμοποιούνται σε δορυφόρους και στις περισσότερες αερομαγνητικές έρευνες.
Πηγή κειμένου: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_anomaly/
Τι πρέπει να ξέρεις - Μαγνητικές επιδόσεις
Ζωή
Ο μαγνητισμός των πετρωμάτων
Ο μαγνητισμός των πετρωμάτων είναι η μελέτη των ιδιοτήτων των πετρωμάτων και των μαγνητικών ορυκτών του. Ένα πολύ σημαντικό ζήτημα στις μελέτες των μαγνητικών πετρωμάτων σχετίζεται με την αφαίρεση του φορέα της παραμένουσας μαγνήτισης και τον τρόπο με τον οποίο τα πετρώματα μαγνητίστηκαν.
Ο μαγνητισμός των πετρωμάτων
Ο σίδηρος είναι μακράν το πιο άφθονο μεταβατικό στοιχείο στο ηλιακό σύστημα. Σε μεγάλο βαθμό, οι μαγνητικές μελέτες πετρωμάτων βασίζονται στα μαγνητικά ορυκτά που περιέχουν σίδηρο: ο σίδηρος-νικέλιο (κυρίως σημαντικά για εξωγήινες μαγνητικές μελέτες). τα οξείδια του σιδήρου: μαγνητίτης, μαγεμίτης και αιματίτης ·τα οξυϋδροξείδια-σιδήρου, goethite και σιδηριϋδρίτη · και ο θειούχος σίδηρος: γρηγίτης και πυρροτίτης. Μαγνητικές μελέτες πετρωμάτων πετρελαίου και μεταλλευμάτων ορυκτών παράγουν πληροφορίες σχετικά με τη συγκέντρωση, τη σύνθεση και τη μικροδομή του κλάσματος μαγνητικού ορυκτού . Αυτό είναι σημαντικό λόγω της ποσοτικής ερμηνείας των ανιχνευμένων μαγνητικών μετρικών ανωμαλιών. Αυτές οι πληροφορίες είναι επίσης απαραίτητες για τη διερεύνηση προβλημάτων που σχετίζονται με τη μαγνητική ιστορία των πετρωμάτων και ανωμαλιών στο γεωμαγνητικό πεδίο, καθώς και για προβλήματα στη γεωφυσική και τη γεωχημεία. Τα δεδομένα για τις μαγνητικές ιδιότητες πετρωμάτων μπορούν να περιορίσουν το εύρος των πιθανών μοντέλων, ιδιαίτερα όταν οι μαγνητικές ιδιότητες λαμβάνονται μεθοδικά ως μέρος συμπληρωματικών δεδομένων από γεωλογικές γεωτρήσεις και άλλες γεωφυσικές πληροφορίες. Έτσι, οι μαγνητικές παράμετροι των πετρωμάτων είναι ζωτικής σημασίας για την καλύτερη κατανόηση των σχέσεων της γεωλογίας και του μαγνητισμού των πετρωμάτων και των μαγνητικών ανωμαλιών. Αυτή η σχέση είναι πολύπλοκη λόγω της ανάγκης μαγνητικής υπογραφής σε μια μονάδα πετρώματος σε σχέση με τη δομή, τη λιθολογία και τη γεωλογική ιστορία. Οι μεγάλες πρόοδοι στην απόκτηση δεδομένων, την επεξεργασία, τη δορυφορική πλοήγηση και την επεξεργασία εικόνας αερομαγνητικών ερευνών υψηλής ανάλυσης, οδήγησαν σε μια κρίσιμη ανάγκη για καλύτερη εκτίμηση αυτών των σχέσεων. Οι αερομαγνητικές έρευνες παρέχουν πληροφορίες για πηγές σε όλα τα βάθη του φλοιού: έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για δεκαετίες στην εξερεύνηση ορυκτών και πετρελαίου. Το λογισμικό επιτρέπει πλέον την προηγμένη μοντελοποίηση. Η μαγνητική ερμηνεία έχει τη δυνατότητα μοντελοποίησης των πέτρινων σωμάτων. Ωστόσο, ένας σημαντικός περιοριστικός παράγοντας ήταν η μη μοναδικότητα των λύσεων των μοντέλων. Οι δύο πιο σημαντικοί περιορισμοί στα μαγνητικά μοντέλα είναι η αξιοπιστία των μαγνητικών ιδιοτήτων και των πετροφυσικών δεδομένων και η γνωστή γεωλογική δομή. Χωρίς ισχυρούς περιορισμούς, η μη μοναδικότητα σε πιθανά δεδομένα πεδίου περιορίζει τον όγκο των πληροφοριών και των γνώσεων που μπορούμε να ανακτήσουμε από μαγνητικές έρευνες. Οι δύο πιο σημαντικοί περιορισμοί στα μαγνητικά μοντέλα είναι η αξιοπιστία των μαγνητικών ιδιοτήτων και των πετροφυσικών δεδομένων και η γνωστή γεωλογική δομή. Χωρίς ισχυρούς περιορισμούς, η μη μοναδικότητα σε πιθανά δεδομένα πεδίου περιορίζει τον όγκο των πληροφοριών και της γνώσης που μπορούμε να αντλήσουμε από μαγνητικές έρευνες.
Δεδομένου του ποσού των χρημάτων που δαπανώνται για την απόκτηση μαγνητικών δεδομένων και τη χρήση μαγνητικών ερευνών στην εξερεύνηση, θα απαιτηθούν λεπτομερείς μελέτες των μαγνητικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων για να υποστηριχθεί η μοντελοποίηση μαγνητικών ανωμαλιών. Προς το παρόν, αναγνωρίζεται ότι οι πληροφορίες του μαγνητισμού των πετρωμάτων βοηθούν στη βελτιστοποίηση των ερμηνειών μαγνητικών ανωμαλιών, ειδικά για μεταλλεύματα που φέρουν μαγνητίτη και σχετικά πετρώματα. Η ένταση της παραμένουσας μαγνήτισης ποικίλλει σημαντικά σε πετρώματα και μεταλλεύματα Fe και μπορεί να υπερβεί την ένταση της επαγόμενης μαγνήτισης που συνεπάγεται υψηλές τιμές του συντελεστή αναλογίας Q. Μερικές φορές, διάσπαρτες παλαιομαγνητικές κατευθύνσεις από εκτεθειμένες προεξοχές υποδηλώνουν την επίδραση κεραυνών και συνεπάγονται εξαιρετικά υψηλές τιμές μαγνήτισης. Αρκετοί συγγραφείς έχουν επικεντρωθεί σε διαφορετικές πτυχές, π.χ., σχέσεις μεταξύ πετρολογίας, παρατηρούμενες αερομαγνητικές ανωμαλίες και φυσικές ιδιότητες για τον καθορισμό γεωλογικών και δομικών μονάδων και τη χαρτογράφηση αυτών των μονάδων για την καθιέρωση αντιστοιχίας μεταξύ της μαγνητικής πετρολογίας και των μαγνητικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων. Βασικά, όλα τα υλικά είναι μαγνητικά αφού έχουν ηλεκτρόνια που έχουν μαγνητικές ροπές και η κίνηση του ηλεκτρονίου έχει ως αποτέλεσμα ρεύματα με τα συναφή μαγνητικά τους πεδία. Ο μαγνητισμός συχνά υποδιαιρείται σε: επαγόμενη μαγνήτιση και μόνιμη μαγνήτιση. Η επαγόμενη μαγνήτιση περιγράφεται με την εξίσωση M = χH όπου M είναι η μαγνήτιση, H είναι το μαγνητικό πεδίο και χ είναι ένας τανυστής δεύτερης τάξης που συμβολίζεται ως ευαισθησία. Για παράδειγμα, διαμαγνητικό υλικό όπως ο αλογίτης, το NaCl έχουν αρνητικά ενώ το χ, παραμαγνητικό όπως ολιβίνη πλούσια σε σίδηρο ή φαγιαλίτης, Fe όλα τα υλικά είναι μαγνητικά αφού έχουν ηλεκτρόνια που έχουν μαγνητικές ροπές και η κίνηση των ηλεκτρονίων έχει ως αποτέλεσμα ρεύματα με τα συναφή μαγνητικά τους πεδία. Ο μαγνητισμός συχνά υποδιαιρείται σε: επαγόμενη μαγνήτιση και μόνιμη μαγνήτιση. Η επαγόμενη μαγνήτιση περιγράφεται με την εξίσωση M = χH όπου M είναι η μαγνήτιση, H είναι το μαγνητικό πεδίο και χ είναι ένας τανυστής δεύτερης τάξης που συμβολίζει την επιδεκτικότητα. Για παράδειγμα, διαμαγνητικό υλικό όπως ο αλογίτης, το NaCl έχουν αρνητικά ενώ το χ, παραμαγνητικό όπως η ολιβίνη πλούσια σε σίδηρο ή ο φαγιαλίτης, Fe όλα τα υλικά είναι μαγνητικά αφού έχουν ηλεκτρόνια που έχουν μαγνητικές ροπές και η κίνηση των ηλεκτρονίων έχει ως αποτέλεσμα ρεύματα με τα συναφή μαγνητικά τους πεδία. Ο μαγνητισμός συχνά υποδιαιρείται σε: επαγόμενη μαγνήτιση και μόνιμη μαγνήτιση. Η επαγόμενη μαγνήτιση περιγράφεται με την εξίσωση M = χH όπου M είναι η μαγνήτιση, H είναι το μαγνητικό πεδίο και χ είναι ένας τανυστής δεύτερης τάξης που συμβολίζεται ως ευαισθησία. Για παράδειγμα, στα διαμαγνητικά υλικά όπως ο halite, το NaCl το χ είναι αρνητικό, ενώ τα παραμαγνητικά υλικά όπως η olivine ή fayalite, Fe2SiO4 που είναι πλούσια σε σίδηρο έχουν θετικές επιδεκτικότητες όπως γίνεται γίνει κατανοητό μέσα από την κβαντική μηχανική.
Η ενέργεια ανταλλαγής σχεδιάζεται συχνά με την αξιολόγηση της φύσης των αλληλεπικαλύψεων τροχιακών ηλεκτρονίων. Εξαρτάται από τις ιδιαιτερότητες της αλληλεπικάλυψης ηλεκτρονίων, μια ελάχιστη ενέργεια ανταλλαγής απαιτεί συχνά από τα γειτονικά άτομα να έχουν παράλληλες μαγνητικές ροπές και η ουσία να είναι γνωστή ως σιδηρομαγνητική. Με διαφορετικές επικαλύψεις, το ελάχιστο στην ενέργεια συμβαίνει όταν οι γειτονικές μαγνητικές ροπές είναι αντιπαράλληλες. Στη συνέχεια, το υλικό δηλώνεται ως αντι -σιδηρομαγνητικό όταν οι ροπές είναι ίσου μεγέθους και σιδηριμαγνητικό όταν οι γειτονικές μαγνητικές ροπές ποικίλλουν σε μέγεθος. Το πιο γνωστό παράδειγμα σιδηριμαγνητικού ορυκτού είναι ο μαγνητίτης. Μαγνητίτης (Fe3O4) είναι ένα παράδειγμα σιδηρομαγνητικού ορυκτού και έχει έμμεση ενέργεια ανταλλαγής επειδή η σύζευξη γειτονικών ατόμων σιδήρου προκύπτει μέσω παρεμβαλλόμενων ατόμων οξυγόνου. Οι γαιο-επιστήμονες αποδίδουν μόνιμο μαγνητισμό στην ανταλλαγή ενέργειας και όχι στην ψυχή. Μια μόνιμη μαγνητική εντολή προκύπτει από την ενέργεια ανταλλαγής, η οποία συνδυάζει την αρχή του αποκλεισμού Pauli και την ενέργεια αλληλεπίδρασης Coulomb. Έτσι, η ανταλλαγή ενέργειας μπορεί να γίνει κατανοητή με ακρίβεια μόνο μέσω της κβαντικής μηχανικής.
Πηγή κειμένου: DOI: 10.15406/mseij.2018.02.00026/
Αίσθηση του μαγνητισμου από τον άνθρωπο
Οι άνθρωποι έχουν μαγνητική αίσθηση; Οι βιολόγοι γνωρίζουν ότι κάποια ζώα έχουν. Πιστεύουν ότι βοηθά κάποια δημιουργήματα όπως μέλισσες, χελώνες και πουλιά να περιηγηθούν στον κόσμο.
Αίσθηση του μαγνητισμου από τον άνθρωπο
Οι επιστήμονες προσπάθησαν να διερευνήσουν εάν οι άνθρωποι ανήκουν στη λίστα των οργανισμών που είναι ευαίσθητοι στον μαγνητισμό. Για δεκαετίες, υπήρχε ένα μπρος-πίσω μεταξύ θετικών αναφορών και αποτυχιών στην απόδειξη του χαρακτηριστικού στους ανθρώπους, με φαινομενικά ατελείωτη διαμάχη. Τα μικτά αποτελέσματα στους ανθρώπους μπορεί να οφείλονται στο γεγονός ότι σχεδόν όλες οι προηγούμενες μελέτες βασίστηκαν σε αποφάσεις συμπεριφοράς από τους συμμετέχοντες. Εάν τα ανθρώπινα όντα διαθέτουν μια μαγνητική αίσθηση, η καθημερινή εμπειρία δείχνει ότι θα ήταν πολύ αδύναμη ή βαθιά υποσυνείδητη. Τέτοιες αμυδρές εντυπώσεις θα μπορούσαν εύκολα να παρερμηνευτούν - ή απλώς να χαθούν - όταν προσπαθούν να πάρουν αποφάσεις. Η Γη περιβάλλεται από μαγνητικό πεδίο, που δημιουργείται από την κίνηση του υγρού πυρήνα του πλανήτη. Αυτός είναι ο λόγος που μια μαγνητική πυξίδα δείχνει βόρεια. Στην επιφάνεια της Γης, αυτό το μαγνητικό πεδίο είναι αρκετά αδύναμο, περίπου 100 φορές πιο αδύναμο από αυτόν ενός μαγνήτη ψυγείου. Τα τελευταία 50 περίπου χρόνια, οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι εκατοντάδες οργανισμοί σε όλους σχεδόν τους κλάδους του βασιλείου των βακτηρίων, του πρωτοπρεσβυτικού και του ζωικού βασιλείου έχουν την ικανότητα να ανιχνεύουν και να ανταποκρίνονται σε αυτό το γεωμαγνητικό πεδίο.
Σε ορισμένα ζώα - όπως οι μέλισσες - οι γεωμαγνητικές συμπεριφορικές αντιδράσεις είναι τόσο ισχυρές όσο οι αντιδράσεις στο φως, τη μυρωδιά ή το άγγιγμα. Οι βιολόγοι έχουν εντοπίσει ισχυρές αντιδράσεις σε σπονδυλωτά που κυμαίνονται από ψάρια, αμφίβια, ερπετά, πολλά πουλιά και μια ποικιλία θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων φαλαινών, τρωκτικών, νυχτερίδων, αγελάδων και σκύλων - τα τελευταία από τα οποία μπορούν να εκπαιδευτούν για να βρουν έναν κρυφό μαγνήτη. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, τα ζώα χρησιμοποιούν το γεωμαγνητικό πεδίο ως συστατικά των ικανοτήτων εντοπισμού και πλοήγησής τους, μαζί με άλλα στοιχεία όπως η όραση, η όσφρηση και η ακοή. Οι σκεπτικιστές απέρριψαν τις πρώτες αναφορές για αυτές τις απαντήσεις, κυρίως επειδή δεν φαινόταν να υπάρχει βιοφυσικός μηχανισμός που θα μπορούσε να μετατρέψει το ασθενές γεωμαγνητικό πεδίο της Γης σε ισχυρά νευρωνικά σήματα. Αυτή η άποψη άλλαξε δραματικά από την ανακάλυψη ότι τα ζωντανά κύτταρα έχουν την ικανότητα να κατασκευάζουν νανοκρυστάλλους του σιδηρομαγνητικού ορυκτού μαγνητίτη - βασικά, μικροσκοπικούς μαγνήτες σιδήρου. Οι βιογενείς κρύσταλλοι μαγνητίτη εμφανίστηκαν αρχικά στα δόντια μιας ομάδας μαλακίων, αργότερα σε βακτήρια, και στη συνέχεια σε μια ποικιλία άλλων οργανισμών που κυμαίνονται από πρωτεΐνες και ζώα όπως έντομα, ψάρια και θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ιστών του ανθρώπινου εγκεφάλου.
Πηγή κειμένου: https://theconversation.com/new-evidence-for-a-human-magnetic-sense-that-lets-your-brain-detect-the-earths-magnetic-field-113536
Μαγνητικές επιδράσεις στον άνθρωπο
Μπορούν τα μικρά μαγνητικά πεδία (1 mG) να επηρεάσουν τους ανθρώπους; Οχι.
Μαγνητικές επιδράσεις στον άνθρωπο
Ένα ηλεκτρονικό ρεύμα προδίδει την παρουσία του δημιουργώντας το δικό του μαγνητικό πεδίο. Πολυάριθμες ηλεκτρικές συσκευές σε μια κουζίνα θα παράγουν σε μικρή απόσταση 0,3m ένα μαγνητικό πεδίο 1mG. Η μετακίνηση ενός μαγνήτη μέσω ηλεκτρικών καλωδίων στο δυναμό ενός ποδηλάτου θα παράγει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να ανάψει μια λάμπα. Σε μια πενταετία, διάφορα επίπεδα μαγνητικού πεδίου και διαμορφώσεις σε κατοικίες, που κυμαίνονται σε ένταση από 0,1 mTesla = 1 mG, έως 1 mTesla = 10 mG και με διάφορα σχήματα (πάχος ηλεκτρικών καλωδίων, απόσταση καλωδίων), δοκιμάστηκαν προσεκτικά σε πάνω από 1200 παιδιά και τα αποτελέσματα δεν έδειξαν βιολογικές επιδράσεις. Όλες οι υποτιθέμενες βιολογικές παρενέργειες που οφείλονται σε μικρά μαγνητικά πεδία <10 mG έχουν παραμείνει αναπόδεικτες μέχρι στιγμής (είναι πολύ αδύναμες ή αμελητέες) και οι υποτιθέμενες μαγνητικές επιδράσεις στα όνειρά μας, δεν έχουν ακόμη αποδειχθεί.
Πηγή κειμένου: doi:10.1016 /S1387-6473(03)00060-5
Τα ζώα αισθάνονται το μαγνητικό πεδίο της Γης
Τα μυστικά πίσω από τη μαγνητική αντίληψη - δηλαδή την ικανότητα ορισμένων ζώων να αντιλαμβάνονται το μαγνητικό πεδίο της Γης - αρχίζουν σταδιακά να αποκαλύπτονται, χάρη εν μέρει σε μια νέα μελέτη που δείχνει μαγνητική ευαισθησία σε μια τεχνητή πρωτεΐνη, η οποία θα βοηθήσει στην περαιτέρω μελέτη για εκείνο που καθιστά δυνατό αυτό το φαινόμενο.
Τα ζώα αισθάνονται το μαγνητικό πεδίο της Γης
Αν έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς τα περιστέρια που ταξιδεύουν κάνουν ταξίδια χωρίς GPS ή πώς οι έγκυες θαλάσσιες χελώνες βρίσκουν την ίδια παραλία στην οποία γεννήθηκαν δεκαετίες νωρίτερα για να γεννήσουν τα δικά τους αυγά, όλα οφείλονται στην αίσθηση της αποδοχής του μαγνητισμού. Η γένεση αυτής της αίσθησης, η οποία βρίσκεται επίσης σε πτηνά, αστακούς, πέστροφες, σαλαμάνδρες, τυφλοπόντικες και άλλα ζώα, καθώς και πολλά φυτά, έχει εμποδίσει εδώ και πολύ καιρό τους ερευνητές, αλλά μια πρόσφατη μελέτη επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, το Πανεπιστήμιο Temple και το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης παρέχουν νέα εικόνα για μια βιοφυσική διαδικασία γνωστή ως μηχανισμός ριζικού ζεύγους, ο οποίος μπορεί να αποτελέσει μια μαγνητικής αντίληψη βασισμένη σε πρωτεΐνες. Υπάρχουν τρεις βασικές θεωρίες για το πώς λειτουργεί η αποδοχή του μαγνητισμού και όλες μπορεί να είναι ακριβείς, ανάλογα με το ζώο. Το πρώτο περιλαμβάνει μαγνητικά ορυκτά. Τα βακτήρια και το φυτοπλαγκτόν παράγουν βιολογικούς κρυστάλλους μαγνητίτη που τους επιτρέπουν να αντιληφθούν το μαγνητικό πεδίο της Γης. Οι ερευνητές πιστεύουν επίσης ότι τα πουλιά τα έχουν στο ράμφος τους. Η δεύτερη θεωρία, η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, περιλαμβάνει ζώα ευαίσθητα σε ηλεκτρικά φορτία, όπως τα υδρόβια ζώα, που έχουν εσωτερικό κυτταρικό ή νευρικό μηχανισμό που μετατρέπει την ηλεκτροδεκτικότητα σε μαγνητική ευαισθησία. Η τρίτη θεωρία περιλαμβάνει μια βιοχημική αντίδραση που παράγει ριζικά ζεύγη - κβαντικά μπλεγμένα μόρια με μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια. Οι πρωτεΐνες που ονομάζονται κρυπτοχρώματα σχηματίζουν ριζικά ζεύγη αφού ενεργοποιηθούν από την απορρόφηση ενέργειας. Η κρυπτοχρωμία μπορεί να είναι το κλειδί για την κατανόηση της προέλευσης της μαγνητικής αντίληψης στα πτηνά, τα οποία έχουν κρυπτοχρώματα στα μάτια τους. Οι ερευνητές πιστεύουν επίσης ότι τα πουλιά τα έχουν στο ράμφος τους. Η δεύτερη θεωρία, η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, περιλαμβάνει ζώα ευαίσθητα σε ηλεκτρικά φορτία, όπως τα υδρόβια ζώα, που έχουν εσωτερικό κυτταρικό ή νευρικό μηχανισμό που μετατρέπει την ηλεκτροδεκτικότητα σε μαγνητική ευαισθησία. Η τρίτη θεωρία περιλαμβάνει μια βιοχημική αντίδραση που παράγει ριζικά ζεύγη - κβαντικά μπλεγμένα μόρια με μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια. Οι πρωτεΐνες που ονομάζονται κρυπτοχρώματα σχηματίζουν ριζικά ζεύγη αφού ενεργοποιηθούν από την απορρόφηση ενέργειας. Τα κρυπτοχρώματα μπορεί να είναι το κλειδί για την κατανόηση της προέλευσης της μαγνητικής αντίληψης στα πτηνά, τα οποία έχουν κρυπτοχρώματα στα μάτια τους.
Όταν μια μεταφορά ηλεκτρονίων συμβαίνει μεταξύ δύο μορίων, αφήνει δύο μη συζευγμένα ηλεκτρόνια, ένα σε κάθε μόριο. Η αντίστροφη μεταφορά ενός ηλεκτρονίου στο αρχικό μόριο απαιτεί το κβαντικό σπιν αυτών των ηλεκτρονίων να είναι αντίθετο (ένα γύρισμα προς τα πάνω και ένα γύρισμα προς τα κάτω). Αυτές οι περιστροφές αλλάζουν πάντα μεταξύ των ανοδικών και καθοδικών καταστάσεων και οι ρυθμοί μεταβολής τους μπορεί να επηρεαστούν από ένα μαγνητικό πεδίο. Στην κρυπτοχρωμία, τα ριζικά ζεύγη σχηματίζονται από την απλή κατάσταση, πράγμα που σημαίνει ότι και τα δύο μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στο ριζικό ζεύγος έχουν αντίθετες περιστροφές. Όταν ένα ριζικό ζεύγος εισέρχεται στην τριπλή κατάσταση, στην οποία και τα δύο μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια έχουν την ίδια περιστροφή (και τα δύο πάνω και τα δύο κάτω), η μεταφορά του πίσω ηλεκτρονίου δεν είναι δυνατή έως ότου το ριζικό ζεύγος επιστρέψει στην απλή κατάσταση. Επομένως, το μαγνητικό πεδίο είναι σε θέση να επηρεάσει το χρονικό διάστημα για το οποίο το ριζικό ζεύγος θα βρίσκεται γύρω.
Πηγή κειμένου: https://phys.org/news/2020-05-animals-earth-magnetic-field.html
Μαγνητοευαίσθητα ζώα
Τα μαγνητοευαίσθητα ζώα έχουν κυριολεκτικά μια πυξίδα στο σώμα τους. Οι πυξίδες λειτουργούν επειδή οι βελόνες τους είναι βασικά μαγνήτες που ευθυγραμμίζονται με το μαγνητικό πεδίο της Γης. Θα μπορούσαν τα ζώα να έχουν μικροσκοπικούς μαγνήτες μέσα στο σώμα τους;
Μαγνητοευαίσθητα ζώα
Τα μικροσκοπικά μαγνητικά σωματίδια που αποτελούνται από ένα ορυκτό που ονομάζεται μαγνητίτης έχουν αποδειχθεί ότι προκαλούν μαγνητική ευαισθησία στα βακτήρια. Αυτά τα σωματίδια περιέχονται σε δομές που ονομάζονται μαγνητοσώματα και είναι διατεταγμένα σε μια γραμμική αλυσίδα. Όταν ευθυγραμμίζονται με το μαγνητικό πεδίο της Γης, περιστρέφουν κυριολεκτικά το σώμα του βακτηρίου για να το κατευθύνουν προς τα κάτω στρώματα του ιζήματος. Αλυσίδες μαγνητίτη έχουν επίσης εντοπιστεί σε σολομό, περιστέρια και άλλα ζώα, υποδηλώνοντας ότι μπορεί να αντιπροσωπεύουν έναν γενικό μηχανισμό μαγνητο-ευαισθητοποίησης. Σε αυτά τα ζώα βρίσκονται σε μικροσκοπικούς χώρους στο κεφάλι που σχετίζονται με το τρίδυμο νεύρο, το οποίο μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με την αφή, τη θερμοκρασία και τον πόνο από το πρόσωπο στον εγκέφαλο. Έτσι, εάν αυτό το νεύρο είναι ευαίσθητο στις κινήσεις σωματιδίων μαγνητίτη στο κεφάλι, μπορεί επίσης να μεταφέρει μια αίσθηση του μαγνητικού πεδίου.
Πηγή κειμένου: https://www.brains-explained.com/how-animals-sense-magnetism/
Οι νυχτερίδες χρησιμοποιούν μαγνητίτη
Ο ρόλος του μαγνητικού πεδίου της γης για προσανατολισμό και πλοήγηση έχει επιβεβαιωθεί σε διάφορα είδη ζώων, όπως πτηνά, έντομα, αστακούς, σαλαμάνδρες, χελώνες, ψάρια και θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων πιο πρόσφατα των νυχτερίδων.
Οι νυχτερίδες χρησιμοποιούν μαγνητίτη
Πρόσφατα, η μεγάλη καφέ νυχτερίδα, Eptesicus fuscus, αποδείχθηκε ότι διαθέτει μαγνητική πυξίδα για την κατοικία, αλλά η μηχανιστική φύση αυτής της πυξίδας παρέμεινε άγνωστη. Από οικολογική άποψη, οι νυχτερίδες συγκρίνονται στενά με τα πουλιά όσον αφορά την ικανότητά τους να κάνουν γρήγορες κινήσεις μεγάλης εμβέλειας. Επίσης, όπως τα πουλιά, μερικές νυχτερίδες κάνουν εποχιακές μετακινήσεις που εκτείνονται σε πολλά χιλιόμετρα. Προηγούμενα πειράματα έδειξαν ότι η όραση είναι απαραίτητη για τη στέγαση σε νυχτερίδες πέρα από το εύρος του συστήματος ηχοσυντονισμού τους, υποδηλώνοντας την πιθανότητα οι νυχτερίδες να έχουν μαγνητική πυξίδα με τη μεσολάβηση του φωτός. Ωστόσο, οι νυχτερίδες έχουν επίσης αποδειχθεί ότι έχουν μαγνητίτη στο σώμα τους, αν και δεν έχει ακόμη συνδεθεί με τους αισθητήριους νευρώνες όπως σε άλλα σπονδυλωτά. Προηγούμενα πειράματα με τη χρήση αυτών των πομπών απέδειξαν τη χρήση μιας μαγνητικής πυξίδας τόσο στις νυχτερίδες όσο και στα πουλιά.
Πηγή κειμένου: doi:10.1371/journal.pone.0001676/
Ο πιο ισχυρός μαγνήτης
Στο Εθνικό Εργαστήριο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου, κατασκεύασαν τον πιο ισχυρό υπεραγώγιμο μαγνήτη, καταρρίπτοντας το παγκόσμιο ρεκόρ.
Ο πιο ισχυρός μαγνήτης
Το μαγνητικό του πεδίο συσσωρεύεται σε ισχύ 32 tesla. Αυτό είναι 33 τοις εκατό υψηλότερο από το προηγούμενο ρεκόρ και 3.000 φορές ισχυρότερο από έναν μικρό μαγνήτη ψυγείου, καθιστώντας την αύξηση μεγαλύτερη από όλες τις βελτιώσεις στους υπεραγώγιμους μαγνήτες από τα τελευταία 40 χρόνια μαζί. "Αυτό είναι ένα μετασχηματιστικό βήμα στην τεχνολογία μαγνήτη, μια πραγματική επανάσταση στο στάδιο της ανάπτυξης", δήλωσε ο διευθυντής της MagLab, Greg Boebinger. "Όχι μόνο αυτός ο υπερσύγχρονος σχεδιασμός μαγνήτη θα μας επιτρέψει να προσφέρουμε νέες πειραματικές τεχνικές εδώ στο εργαστήριο, αλλά θα ενισχύσει τη δύναμη άλλων επιστημονικών εργαλείων όπως οι ακτίνες Χ και η σκέδαση νετρονίων σε όλο τον κόσμο." Ο νέος μαγνήτης ονομάζεται 32T και αποτελείται από ένα συνδυασμό υπεραγωγών χαμηλής θερμοκρασίας και υψηλής θερμοκρασίας-υλικά που μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς τριβή, σε αντίθεση με ένα υλικό όπως ο χαλκός, που χάνει ισχύ και παράγει θερμότητα κατά τη διαδικασία. Οι μαγνήτες που κατασκευάζονται από αυτά τα ανθεκτικά υλικά ονομάζονται ανθεκτικοί μαγνήτες και μπορούν να είναι πολύ ισχυροί. Στην πραγματικότητα, η MagLab δημιούργησε (άλλο ένα ρεκόρ) ένα νωρίτερα φέτος που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο 41,4 tesla. Επειδή όμως χάνουν τόση ενέργεια, οι ενεργειακές απαιτήσεις για την τροφοδοσία τους είναι πολύ υψηλότερες από αυτές που χρειάζονται για έναν υπεραγώγιμο μαγνήτη. Αυτός ο μαγνήτης 41,4-tesla παίρνει τεράστια ισχύ 32 megawatts συνεχούς ρεύματος για να λειτουργήσει. Η υπεραγωγιμότητα χαμηλής θερμοκρασίας ανακαλύφθηκε το 1911, αλλά δεν είναι χωρίς περιορισμούς. Όπως υποδηλώνει το όνομα, λειτουργεί μόνο κάτω από ένα ορισμένο όριο θερμοκρασίας -συνήθως γύρω στα 20 Kelvin (-253,15 Κελσίου ή -423,67 Φαρενάιτ). Αυτό σημαίνει ότι οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες που τροφοδοτούν τις μηχανές μαγνητικής τομογραφίας στα νοσοκομεία απαιτούν υγρό ήλιο για να κρατήσουν το μαγνήτη σε θερμοκρασία λειτουργίας - μια δαπανηρή λύση, αλλά ακόμα πιο οικονομική από τις απαιτήσεις ισχύος ενός ανθεκτικού μαγνήτη της ίδιας αντοχής.
Αυτοί οι υπεραγωγοί χαμηλής θερμοκρασίας σταματούν επίσης να λειτουργούν σε μαγνητικά πεδία υψηλότερα από περίπου 25 tesla. Αλλά τότε, ανακαλύφθηκε η υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας από τους ερευνητές της IBM Georg Bednorz και K. Alex Müller, το 1986. Οι υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας, όχι μόνο λειτουργούν σε ευρύτερο φάσμα θερμοκρασιών ("υψηλές" είναι σχετικές), αλλά επίσης σε ισχυρότερα μαγνητικά πεδία. Συνδυάζοντας αυτά τα δύο, η ομάδα στο MagLab μπόρεσε να δημιουργήσει έναν ισχυρό υπεραγώγιμο μαγνήτη που ξεπερνά τους περιορισμούς των υλικών χαμηλής θερμοκρασίας. Το 32T χρησιμοποιεί έναν συμβατικό υπεραγωγό χαμηλής θερμοκρασίας και έναν υπεραγωγό υψηλής θερμοκρασίας που ονομάζεται YBCO από yttrium, βάριο, χαλκό και οξυγόνο, ο οποίος έχει κρίσιμη θερμοκρασία περίπου 93 Kelvin (-180 Κελσίου ή -292 Φαρενάιτ-αναφέραμε ότι ήταν σχετικό). Ο μαγνήτης χρειάστηκε χρόνια για να σχεδιαστεί, και η ομάδα ανέπτυξε νέες τεχνικές για τη μόνωση, την ενίσχυση και την απενεργοποίηση του συστήματος. Τώρα που έχουν αυτές τις τεχνικές, μπορούν να προσπαθήσουν να αναπτύξουν τον μαγνήτη ακόμη περισσότερο. "Ανοίξαμε μια τεράστια νέα σφαίρα", δήλωσε ο Huub Weijers, ο οποίος επέβλεψε την κατασκευή του μαγνήτη. "Δεν ξέρω ποιο είναι αυτό το όριο, αλλά ξεπερνά τα 100 tesla. Τα απαιτούμενα υλικά υπάρχουν. Είναι μόνο η τεχνολογία και τα δολάρια που βρίσκονται ανάμεσα σε εμάς και τα 100 tesla." Ο νέος μαγνήτης θα είναι διαθέσιμος για επίσκεψη επιστημόνων από το επόμενο έτος και αναμένεται να βοηθήσει να ανοίξει νέο έδαφος σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της χημείας, της βιολογίας, της φυσικής και της κβαντικής ύλης. Ανοίξαμε μια τεράστια νέα σφαίρα ", δήλωσε ο Huub Weijers, ο οποίος επέβλεψε την κατασκευή του μαγνήτη." Δεν ξέρω ποιο είναι αυτό το όριο, αλλά είναι πέρα από τα 100 tesla. Τα απαιτούμενα υλικά υπάρχουν. Είναι μόνο η τεχνολογία και τα δολάρια που βρίσκονται μεταξύ μας και 100 tesla. "Ο νέος μαγνήτης θα είναι διαθέσιμος για χρήση στους επιστήμονες από το επόμενο έτος και αναμένεται να βοηθήσει να ανοίξει νέα βάση σε διάφορους τομείς, όπως η χημεία, η βιολογία, η φυσική, και η κβαντική ύλη.
Πηγή κειμένου: https://www.sciencealert.com/world-s-strongest-superconducting-magnet-32-tesla-record/
Το πεδίο της μαγνητικής τομογραφίας (MRI)
Η μαγνητική τομογραφία (MRI) χρησιμοποιείται για την παραγωγή διαγνωστικών εικόνων τομής του σώματος προκειμένου να συμβάλλει στην κλινική διάγνωση.
Το πεδίο της μαγνητικής τομογραφίας (MRI)
Το ασθενές μαγνητικό πεδίο της γης, μετρούμενο είτε στο Gauss (G) είτε στο Tesla (T), είναι περίπου 0,3 G στον ισημερινό και 0,7 G στους πόλους με 10.000 G να είναι ίσο με 1 T. Σε προοπτική ένας κοινός μαγνήτης οικιακών ψυγείων κυμαίνεται από 35 έως 200 G και ένα βραχιόλι μαγνητικής θεραπείας κυμαίνεται από 300 έως 5000 G. Οι περισσότεροι μαγνήτες που χρησιμοποιούνται στους σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας προκαλούνται από ηλεκτρική ενέργεια αν και ορισμένοι μόνιμοι μαγνήτες εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται. Σε δυνάμεις στατικού πεδίου μεγαλύτερες από 0,5 T, ο τύπος ηλεκτρομαγνήτη που χρησιμοποιείται πιο συχνά είναι υπεραγώγιμος. Οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες χρησιμοποιούν ένα πηνίο από σύρμα κράματος που ουσιαστικά δεν προσφέρεισχεδόν καμία πρόσμειξη στους μηδέν βαθμούς Κελσίου. Αρχικά ένα ρεύμα περνά μέσα από το πηνίο για να δημιουργήσει το μαγνητικό πεδίο, στη συνέχεια το σύρμα ψύχεται κρυογονικά, συνήθως με υγρό Ήλιο και το μαγνητικό πεδίο διατηρείται χωρίς καμία πρόσθετη ισχύ. Ο πρώτος κλινικός σαρωτής μαγνητικής τομογραφίας στην Ευρώπη εγκαταστάθηκε στο Ηνωμένο Βασίλειο το 1983 και μέχρι το 2005 υπήρχαν περίπου 230 σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας σε νοσοκομεία του NHS6 μαζί με 12 κινητούς σαρωτές μαγνητικής τομογραφίας σε εθνικό επίπεδο. Παρόλο που η μαγνητική τομογραφία είναι μια ασφαλής μη επεμβατική μέθοδος απεικόνισης που δεν απαιτεί έκθεση σε επιβλαβείς ιοντίζουσες ακτινοβολίες, απαιτεί έκθεση στα προαναφερθέντα στατικά μαγνητικά πεδία, κλίσεις ηλεκτρομαγνητικών πεδίων που ποικίλλουν στο χρόνο και ηλεκτρομαγνητικά πεδία παλμών RF.
Η έκθεση σε αυτούς τους διαφορετικούς τύπους ηλεκτρομαγνητικών πεδίων επιφέρει πολλούς πιθανούς κινδύνους. Αυτά τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία θα αλληλεπιδρούν με τις ιδιότητες κάθε υλικού που εισάγεται στο πλησιέστερο πεδίο και η αλληλεπίδραση με τον ζωντανό βιολογικό ιστό θα λαμβάνει χώρα κυρίως σε κυτταρικό επίπεδο. Η αλληλεπίδραση με υλικό που δεν μπορεί να μαγνητιστεί μόνιμα εξαρτάται από τη μαγνητική επιδεκτικότητα. Επί του παρόντος, η πλειοψηφία των σαρωτών μαγνητικής τομογραφίας για κλινική χρήση έχουν στατική ισχύ μαγνητικού πεδίου 1,5 Τ. Σε αυτές τις δυνάμεις πεδίου έχουν ερευνηθεί και τεκμηριωθεί τα ζητήματα ασφάλειας που σχετίζονται με τη χρήση μαγνητικής τομογραφίας. Η πρόοδος της ιατρικής τεχνολογίας επέτρεψε τώρα στη στατική δύναμη του μαγνητικού πεδίου στην κλινική απεικόνιση MR να φτάσει σε επίπεδα μεγαλύτερα από 3 T. Η αύξηση αυτή απαιτεί να επανεξεταστούν τα ζητήματα ασφάλειας που αφορούν τη χρήση της μαγνητικής τομογραφίας. Η ανάπτυξη συστημάτων μαγνητικής τομογραφίας υψηλότερης αντοχής έχει δημιουργήσει απολύτως νέα ζητήματα σχετικά με την ασφάλεια της μαγνητικής τομογραφίας.
Πηγή κειμένου: doi:10.1016/j.radi.2009.07.004/
Τα μαγνητικά πεδία των κινητών τηλεφώνων
Τα κινητά τηλέφωνα είναι απίθανο να βλάψουν την ανθρώπινη υγεία, προσθέτοντας τη συνεχιζόμενη και συχνά αντικρουόμενη κάλυψη των πιθανών επιπτώσεων στην υγεία από την περιβαλλοντική έκθεση σε αυτό που μερικοί άνθρωποι αποκαλούν «ηλεκτρομαγνητική αιθαλομίχλη».
Τα μαγνητικά πεδία των κινητών τηλεφώνων
Αυτός είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να αναφερθεί σε ένα μείγμα ηλεκτρομαγνητικών πεδίων χαμηλού επιπέδου που υπάρχουν στο σύγχρονο περιβάλλον. Αυτή η «αιθαλομίχλη» δεν δημιουργείται μόνο από κινητά τηλέφωνα, αλλά και από δρομολογητές Wi-Fi, tablet, φορητούς υπολογιστές, ηλεκτρικά καλώδια και πύργους κινητής τηλεφωνίας. Στον σύγχρονο κόσμο, δεν είστε ποτέ μακριά από ένα τεχνητό μαγνητικό πεδίο. Ανησυχίες σχετικά με τον αντίκτυπο της έκθεσης σε περιβαλλοντικά μαγνητικά πεδία στην ανθρώπινη υγεία υπάρχουν εδώ και δεκαετίες. Ενώ μελέτες παρατήρησης έχουν υποδείξει ότι υπάρχει συσχέτιση μεταξύ τέτοιας έκθεσης και ορισμένων ασθενειών, καμία μελέτη δεν απέδειξε άμεση αιτιώδη σχέση. Μέρος της δυσκολίας στον προσδιορισμό του εάν υπάρχει άμεσο αποτέλεσμα, είναι η έλλειψη ενός καθιερωμένου μηχανισμού δράσης, με τον οποίο τα μαγνητικά πεδία θα μπορούσαν να επιφέρουν πιθανώς αλλαγές στις βιοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν στο σώμα. Ο πιο αληθοφανής μηχανισμός δράσης είναι γνωστός ως ο μηχανισμός ριζοσπαστικού ζεύγους.
Ως "ριζικό" ορίζεται ένα άτομο ή μόριο που είναι χημικά αντιδραστικό λόγω της παρουσίας ενός μη ζευγαρωμένου ηλεκτρονίου. Ορισμένες βιοχημικές διεργασίες παράγουν σύντομες ρίζες ως ενδιάμεσο βήμα στη μακρύτερη διαδικασία. Διαδικασίες που περιλαμβάνουν ή πιστεύεται ότι εμπλέκονται, ζεύγη αυτών των ριζικών χρησιμοποιήθηκαν σε αυτήν την έρευνα. Πρόσφατες μελέτες διερεύνησαν εάν η έκθεση σε αδύναμα μαγνητικά πεδία (WMF) μεταβάλλει τις διαδικασίες σε μια κατηγορία ενζύμων που είναι γνωστά ή πιστεύεται ότι εμπλέκουν ριζικά ζεύγη, τα οποία θα μπορούσαν ενδεχομένως να βλάψουν τα κύτταρα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτές οι αντιδράσεις δεν ήταν ευαίσθητες στα μαγνητικά πεδία.
Πηγή κειμένου: https://www.nhs.uk/news/lifestyle-and-exercise/do-mobiles-magnetic-fields-harm-humans//
Μαγνητική ψύξη
Η μαγνητική ψύξη είναι μια εξελισσόμενη τεχνολογία ψύξης που έχει τη δυνατότητα υψηλής ενεργειακής απόδοσης χρησιμοποιώντας φιλικά προς το περιβάλλον ψυκτικά μέσα.
Μαγνητική ψύξη
Η μαγνητική ψύξη χρησιμοποιεί το μαγνητοθερμικό φαινόμενο (MCE), το οποίο είναι η αλλαγή θερμοκρασίας που εμφανίζουν τα περισσότερα μαγνητικά υλικά όταν υποβάλλονται σε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Αυτή η αλλαγή θερμοκρασίας ονομάζεται αδιαβατική αλλαγή θερμοκρασίας, ΔTad, και είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας και του μαγνητικού πεδίου. Η αλλαγή θερμοκρασίας είναι μεγαλύτερη κοντά στη θερμοκρασία Curie, Tc, η οποία είναι διαφορετική για διαφορετικά μαγνητοθερμικά υλικά. Επειδή το MCE στα καλύτερα διαθέσιμα μαγνητοθερμικά υλικά παρουσιάζει μεταβολή θερμοκρασίας έως 4 K σε μαγνητικό πεδίο 1 T, μια συσκευή μαγνητικής ψύξης πρέπει να χρησιμοποιεί μια διαδικασία αναγέννησης για να παράγει ένα αρκετά μεγάλο εύρος θερμοκρασίας ώστε να είναι χρήσιμο για ψυκτικούς σκοπούς.
Η πιο χρησιμοποιούμενη διαδικασία για αυτό ονομάζεται ενεργή μαγνητική αναγέννηση (AMR). Προς το παρόν, ένας μεγάλος αριθμός συσκευών δοκιμής μαγνητικής ψύξης έχει κατασκευαστεί και εξεταστεί με λεπτομέρεια, με έμφαση στο παραγόμενο εύρος θερμοκρασίας και την ψυκτική ισχύ των συσκευών. Μέχρι στιγμής ο μαγνήτης, ένα βασικό συστατικό στο σύστημα μαγνητικής ψύξης, έχει παραβλεφθεί σε μεγάλο βαθμό, παρόλο που είναι συχνά το πιο ακριβό μέρος ενός μαγνητικού ψυγείου. Επίσης, έχει γίνει μικρή προσπάθεια για να συγκριθούν τα υπάρχοντα σχέδια μαγνητών προκειμένου να μάθουμε να σχεδιάζουμε πιο αποτελεσματικές μαγνητικές δομές.
Πηγή κειμένου: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2009.12.012
Μαγνητική ροπή πρωτονίου και νετρονίου
Η τιμή της μαγνητικής ροπής του πρωτονίου και του νετρονίου, που εκφράζεται σε μαγνητόνες του πυρήνα, έχει γίνει ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα λόγω της σημασίας της στις σημερινές μεθόδους αξιολόγησης των καλύτερων τιμών των θεμελιωδών ατομικών σταθερών.
Μαγνητική ροπή πρωτονίου και νετρονίου
Η ακριβής γνώση των θεμελιωδών ιδιοτήτων του πρωτονίου είναι απαραίτητη για την κατανόηση της ατομικής δομής καθώς και για ακριβείς δοκιμές θεμελιωδών συμμετρίας. Υπάρχουν αναφορές για άμεση μέτρηση υψηλής ακρίβειας της μαγνητικής ροπής μp του πρωτονίου σε μονάδες μαγνητόνης του πυρήνα μΝ .
Το 2014 μια άμεση μέτρηση της μαγνητικής ροπής του πρωτονίου έδωσε 2.792847350 μαγνητόνες του πυρήνα. Σε εξέλιξη βρίσκονται προσπάθειες για τη μέτρηση της μαγνητικής ροπής του αντιπρωτονίου με συγκρίσιμη ακρίβεια, καθώς μια μετρημένη διαφορά μεταξύ πρωτονίου και αντιπρωτονίου θα μπορούσε να είναι μια πολύτιμη ένδειξη για να αποκαλυφθεί το μυστήριο του γιατί η ύλη κυριαρχεί σε μεγάλο βαθμό στην αντιύλη στο σύμπαν (πρόβλημα αντιύλης).
Νετρόνιο: g = -3,8260837 +/- 0,0000018
Ο συντελεστής g του πρωτονίου απέχει πολύ από το gS = 2 για το ηλεκτρόνιο, και ακόμη και το μη φορτισμένο νετρόνιο έχει μια μεγάλη μαγνητική ροπή! Για το νετρόνιο, αυτό υποδηλώνει ότι υπάρχει εσωτερική δομή που περιλαμβάνει την κίνηση φορτισμένων σωματιδίων, παρόλο που το καθαρό φορτίο του νετρονίου είναι μηδέν. Εάν το g = 2 ήταν μια αναμενόμενη τιμή για το πρωτόνιο και g = 0 ήταν αναμενόμενο για το νετρόνιο, τότε σημειώθηκε από τους πρώτους ερευνητές ότι ο συντελεστής πρωτονίου g είναι 3,6 μονάδες πάνω από την αναμενόμενη τιμή του και η τιμή του νετρονίου είναι 3,8 μονάδες κάτω την αναμενόμενη αξία του. Αυτή η κατά προσέγγιση συμμετρία χρησιμοποιήθηκε σε δοκιμαστικά μοντέλα της μαγνητικής ροπής και εκ των υστέρων λαμβάνεται ως ένδειξη της εσωτερικής δομής των κουάρκ στα πρότυπα μοντέλα πρωτονίων και νετρονίων.
Σημειώστε ότι η μέγιστη αποτελεσματική μαγνητική ροπή ενός πυρήνα σε μαγνητόνες του πυρήνα θα είναι ο παράγοντας g πολλαπλασιασμένος με την πυρηνική περιστροφή. Για ένα πρωτόνιο με g = 5,5857 η αναφερόμενη μαγνητική ροπή είναι μ = 2,7928 μαγνητόνες του πυρήνα.
Πηγή κειμένου: https://science.sciencemag.org/content/358/6366/1081
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Nuclear/nspin.html
