منشا میدان مغناطیسی زمین چیست؟ :: دست نوشته های یک فیزیکی

دست نوشته های یک فیزیکی

منشا میدان مغناطیسی زمین چیست؟

بسیار در پی این سوال جست و جو کردم که واقعا منشاء میدان مغناطیسی چیست؟ اما نیافتم آنچه را انتظارش می‌کشیدم.البته چیزهایی در ارتباط با آن پیدا کردم که دانستنشان خالی از لطف نبود.خودم نیز  در این مورد توانستم چیزهایی را بر آن فرض کنم.البته نه از جانب خودم به عنوان یک فیزیک پیشه بلکه به عنوان یک کارشناس فیزیک.شاید فکر کنید خودم را بیش از حد دست بالا گرفته ام که برای چنین موضوعی فرضیه پردازی کنم اما من به ذهن خودم اجازه می‌دهم که قدری بلند تر از انتظارات پرواز کند....

جایی خواندم که : وجود حرارت زیاد باعث یونیزه شدن مواد مذاب داخل هسته‌ی بیرونی شده و این یون های مذاب در اثر نیروهایی مثل نیروی کوریولیس حرکت کرده و باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی می‌شوند.البته این حرف در درجه ی اول خوب به نظر می‌رسد اما این سوال مطرح خواهد شد که چه چیزی موجب جدا شدن یون ها از یکدیگر می‌شود؟یا بهتر بگویم چه چیزی جریان ایجاد می‌کند؟اگر یون ها همه با هم در یک جهت حرکت کنند برایند جریان الکتریکی صفر شده و نمی‌تواند میدان مغناطیسی خالص ایجاد کند.خب کمی که دقیق تر به این موضوع نگاه کردم دیدم که شاید صاحب این فرضیه به این شکل استنباط کرده باشد:به خاطر وجود نیروی گریز از مرکز یون های سبک و سنگین در شعاع های متفاوت از مرکز قرار می‌گیرند.این باعث می‌شود که سرعت خطی حرکتشان نسبت به یکدیگر متفاوت باشد و در نتیجه نمی‌تواند برآیند جریان (ودر نتیجه میدان) ایجاد شده صفر باشد.اما این تفکیک یون ها بر اساس جرم در محیط چگال و فشرده ای مثل هسته ی زمین مقداری دور از ذهن به نظر می‌آید.چنین تفکیکی حتی در محیط های رقیق نیز به سختی صورت می‌پذیرد.

اما آنچه دستگیرم شد چیزی فراتر از همین فرضیه یعنی تشکیل یون ها و حرکت آن ها نبود.مسلما منطقی ترین فرض این است که وجود حرارت در هسته باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود.یعنی وجود دو یا چند فلز متفاوت در کنار یکدیگر آنها را به یک مولد الکتریکی تبدیل کرده است(مثلا آهن و نیکل).این مولد الکتریکی دایما انرژی خود را از اختلاف دمای بین لایه های مختلف هسته تامین می‌کند.

می توان منبع جریانات الکتریکی درون زمین را باد های خورشیدی دانست.البته این خیلی خوب نیست.چون مغناطیس ایجاد شده از القای مغناطیسی بیرونی پایدار نبوده و با حذف چشمه از بین می‌رود.

به جهت دقیق تر شدن در بررسی منشا میدان زمین باید رفتار آن را عمیق تر بررسی کرد.در این برآورد به  دو نتیجه ی خیلی مهم دست یافتم.اول این که میدان مغناطیسی زمین به هیچ وجه شکل متقارن و متوازنی ندارد و به شکل عجیبی با تغییر مکان تغییر می‌کند:

میدان مغناطیسی زمین

اما این همه ی ماجرا نیست و  زمانی مساله پیچیده تر می‌شود که می بینیم این میدان با تغییر زمان نیز به طور محسوسی تغییر شکل و اندازه می‌دهد:
تغییرات میدان مغناطیسی زمین 

برای دقیق تر شدن مساله بررسی میدان مغناطیسی زمین به ناچار باید میدان مغناطیسی را در سیارات دیگر منظومه شمسی نیز بررسی کرد اما این بررسی نیز غیر از نتایجی مرموز و نا مرتبط چیزی به دست نمی‌دهد.

میدان مغناطیسی سیاره‌ی تیر ( در خط استوا )  برابر ۰/۰۰۳ گاوس یعنی ۰/۰۰۰۷ میدان مغناطیسی زمین است.( میدان مغناطیسی زمین روی خط استوا ۰/۳۰۵ گاوس است)  این کمیت در باره‌ی زهره کمتر از ۰/۰۰۰۳ گاوس می‌باشد. برای مریخ تقریبا صفر است ( کمتر از ۰/۰۰۰۰۵ گاوس). در عوض میدان مغناطیسی مشتری ۲۰۰۰۰ برابر زمین یعنی ۴/۲ گاوس است.میدان های زحل، اورانوس و نپتون  به ترتیب ۶۰۰ برابر ، ۵۰ برابر و ۲۰ برابر زمین است.

اینجا هیچ ارتباطی بین جنس سیاره ومیدان مغناطیسی آن وجود ندارد.حتی با جرم سیاره هم ارتباطی ندارد.زاویه میل دوقطبی مغناطیسی با محور دوران سیارات نیز به شکل نامنظمی تغییر می‌کند:

میدان مغناطیسی سیارات

میدان مغناطیسی سیارات 2

در این زمینه سخن برای گفتن بسیار زیاد است اما من فرصت بیشتری برای پرداختن به این موضوع ندارم.


علی
۰۱ اسفند ۹۳ , ۲۳:۱۵
فکر نکنم این جمله : "می توان منبع جریانات الکتریکی درون زمین را باد های خورشیدی دانست" درست باشه چون عملا به اون سیاره های دور دیگه چیزی نمی رسه پس باید میدان در آنها ضعیف باشه ولی طبق این جمله : " میدان های زحل، اورانوس و نپتون به ترتیب ۶۰۰ برابر ، ۵۰ برابر و ۲۰ برابر زمین است." مثلا میدان نپتون بزرگ تر از میدان زمین هست.
به نظر میرسه با جرم سیاره رابطه داره چون هرچه جرمشون بیشتر میشه میدانشون هم قوی تر شده ( طبق اعداد ذکر شده ).

پاسخ :

اول ممنون از این که وقت گذاشتی و مطلبم را خوندی.
اما در مورد اجرام:
جرم سیاره زهره تقریبا با زمین برابر است اما میدان مغناطیسی آن یک هزارم زمین است.
زحل ۹۵ برابر زمین جرم دارد اما میدان مغناطیسی آن ۶۰۰ برابر زمین است.
جرم اورانوس ۰/۸ جرم نپتون است اما میدان آن تقریبا ۲/۵ برابر نپتون است.
اما در اصل منظور من این بود که منشا میدان خود توده‌ی جرمی نمی‌تواند باشد.و این امکان وجود دارد که یک جرم آسمانی اصلا میدان مغناطیسی نداشته باشد.
در مورد : «می توان منبع جریانات الکتریکی درون زمین را باد های خورشیدی دانست » خودم هم این فرض را بلافاصله رد کردم : «البته این خیلی خوب نیست.چون مغناطیس ایجاد شده از القای مغناطیسی بیرونی پایدار نبوده و با حذف چشمه از بین می‌رود.»
 
مهدی محمدبیگی
۱۲ تیر ۹۴ , ۱۵:۲۴
میدان زمین و دیگر سیارات به عوامل مختلف بستگی دارد ولی این عوامل درجه تاثیر مختلف دارند اصلی ترین پارامتر به تشکیل منظومه شمسی و عوامل موثر درو مداوم و کم اهمیت ولی طولانی مدت است در زمان تشکیل منظومه شمسی به علت انفجار و دما اجسام سبکتر دورتر و اجسام سنگیتر در مرکز منظومه مانند مثلا هسته های سنکین سیارات خاکی و هسته های سبک سیارات گازی و در دزرات بنیادی الکترون بیشتری به سیارات دور و الترون کمتری به سیارات نزدیک و سیارات سیارات دارای بار قابل اهمیت از منفی میباشند و میدان حاصل بیشتر از این بار می باشد و سرعت چرخش مداری و اسپینی سیارات و عوامل مثل گرما هسته نیرو کریولیس و دینامو های منطقه ای طوفان خورشیدی در کوتا مدت به میدان ها اثر دارد و جذب ذرات این طوفان ها در دراز مدت نیز سرنوشت ساز است

پاسخ :

خیلی مشکله که تصور کنم سیارات منظومه شمسی از نظر بار الکتریکی خنثی نیستند.در واقع توجیه شما برای چنین فرضی خیلی قانع کننده نبود.از طرفی وجود این فرض پیامد هایی داره که باید دید با رفتار الکترومغناطیسی موجود در سیارات، مخصوصا زمین خودمون ،همخوانی داره یا نه.
ولی قطعا در صورت چنین فرضی مساله میدان مغناطیسی راحت تر حل می شه.

یک زیستی ! (جدی)
۱۴ تیر ۹۴ , ۰۰:۳۵
سلام
من اصلاً نمی تونم منشأ نیروی مغناطیسی رو درک کنم و برای فهمیدن روش Nuclear Magnetic Resonance به درکش نیاز دارم ( و البته برام جذاب هم هست ).
خواهش میکنم اگه براتون ممکنه کمکم کنید.
سرچ روی اینترنت کمکم نکرد
جوجه مهندس 94
۱۴ تیر ۹۴ , ۲۰:۵۰
سلام
ممنون که به وبم سرزدین...!
وبلاگ قشنگ و جالبی دارین...!
عباس
۱۱ اسفند ۹۴ , ۱۷:۵۵
میتونیم که بگیم منطومه ی شمسی دارای یک آهنربای قویی است که تونسته زمین را مثل آربا کند و زمین خاصیت مغناطیسی پیدا کند

پاسخ :

اونوقت این آهنربای بزرگ کجاست؟ چرا آهنربای القا شده توی کره ها  زاویه های متفاوت داره؟و سوالآی دیگه. 
عباس
۱۶ اسفند ۹۴ , ۱۴:۵۷
سلام میتونم بگم که احتمالا ترکیب چنین جریانهای انتقالی با اثرات حرکت وضعی زمین تولید کننده میدان مغناطیسی زمین می باشد
محمدرضا
۲۹ بهمن ۹۵ , ۱۵:۵۲
شاید هیچ ربطی به این ها نداشته باشه
شاید همش مرتبط باشه به هسته زمین یا اطرافش که ماده هایی باعث ایجاد مغناطیس در شمال و جنوب شده باشد.
سامان صالحی
۰۴ تیر ۹۶ , ۱۳:۰۰
سلام
من اطلاعات کمی دارم ولی احساس میکنم حرکت زمین درون یک میدان مغناطیسی بزرگتر ایجاد یک میدان اطراف خود زمین کرده
کاربران بیان میتوانند بدون نیاز به تأیید، نظرات خود را ارسال کنند.
اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید لطفا ابتدا وارد شوید، در غیر این صورت می توانید ثبت نام کنید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی
من می‌خواهم آنچه درباره ی دنیا می‌دانم دیگران هم بدانند.
Designed By Erfan Powered by Bayan