השדה הגיאומגנטי (GP) נוצר על ידי מקורות הממוקמים בתוך כדור הארץ, כמו גם במגנטוספירה וביונוספירה. הוא מגן על כדור הארץ והחיים בו מפני ההשפעות המזיקות של קרינה קוסמית. נוכחותו נצפתה על ידי כל מי שהחזיק במצפן וראה כיצד קצה אחד של החץ מצביע לדרום, והשני לצפון. הודות למגנטוספירה, התגלו תגליות גדולות בפיזיקה, ועד כה נוכחותה משמשת לניווט ימי, תת-מימי, תעופה וחלל.
מאפיינים כלליים
כוכב הלכת שלנו הוא מגנט ענק. הקוטב הצפוני שלו נמצא בחלק ה"עליון" של כדור הארץ, לא הרחק מהקוטב הגיאוגרפי, והקוטב הדרומי שלו סמוך לקוטב הגיאוגרפי המקביל. מנקודות אלו, קווי הכוח המגנטיים המרכיבים את המגנטוספירה נמשכים אל פני אלפים רבים של קילומטרים לחלל.
קטבים מגנטיים וגיאוגרפיים מרוחקים למדי. אם אתה משרטט קו ברור בין הקטבים המגנטיים, אתה יכול בסופו של דבר לקבל ציר מגנטי עם זווית נטייה של 11.3 מעלות לציר הסיבוב. ערך זה אינו קבוע, והכל בגלל שהקטבים המגנטיים נעים ביחס לפני השטח של כוכב הלכת, ומשנים את מיקומם מדי שנה.
טבע השדה הגיאומגנטי
המגן המגנטי נוצר על ידי זרמים חשמליים (מטענים נעים) הנולדים בליבת הנוזל החיצונית, הממוקמת בתוך כדור הארץ בעומק הגון מאוד. זו מתכת נוזלית, והיא זזה. תהליך זה נקרא הסעה. החומר הנע של הגרעין יוצר זרמים וכתוצאה מכך שדות מגנטיים.
מגן מגנטי מגן באופן אמין על כדור הארץ מפני קרינה קוסמית. המקור העיקרי שלו הוא רוח השמש - תנועת חלקיקים מיוננים הזורמים מעטרה השמש. המגנטוספירה מסיטה את הזרימה המתמשכת הזו, ומנתבת אותה סביב כדור הארץ, כך שלקרינה קשה אין השפעה מזיקה על כל החיים בכוכב הלכת הכחול.
אם לכדור הארץ לא היה שדה גיאומגנטי, אז רוח השמש הייתה מונעת ממנו את האטמוספירה. לפי אחת ההשערות, זה בדיוק מה שקרה על מאדים. רוח השמש רחוקה מלהיות האיום היחיד, שכן השמש גם משחררת כמויות גדולות של חומר ואנרגיה בצורה של פליטות עטרה, בליווי זרם חזק של חלקיקים רדיואקטיביים. עם זאת, גם במקרים אלה, השדה המגנטי של כדור הארץ מגן עליו על ידי הסטת הזרמים הללוכוכבי לכת.
המגן המגנטי הופך את הקטבים שלו בערך כל 250,000 שנה. הקוטב המגנטי הצפוני תופס את מקומו של הצפון, ולהיפך. למדענים אין הסבר ברור למה זה קורה.
היסטוריית מחקר
היכרות של אנשים עם התכונות המדהימות של מגנטיות יבשתית התרחשה בשחר הציוויליזציה. כבר בעת העתיקה, עפרת ברזל מגנטית, מגנטיט, הייתה ידועה לאנושות. עם זאת, מי ומתי חשף כי מגנטים טבעיים מכוונים באותה מידה בחלל ביחס לקטבים הגיאוגרפיים של כוכב הלכת אינו ידוע. לפי גרסה אחת, הסינים הכירו את התופעה הזו כבר בשנת 1100, אך הם החלו להשתמש בה בפועל רק מאתיים שנה לאחר מכן. במערב אירופה, המצפן המגנטי החל לשמש בניווט בשנת 1187.
מבנה ומאפיינים
ניתן לחלק את השדה המגנטי של כדור הארץ ל:
- השדה המגנטי הראשי (95%), שמקורותיו נמצאים בליבה החיצונית והמוליך של כדור הארץ;
- שדה מגנטי חריג (4%) שנוצר על ידי סלעים בשכבה העליונה של כדור הארץ עם רגישות מגנטית טובה (אחת החזקות ביותר היא האנומליה המגנטית של קורסק);
- שדה מגנטי חיצוני (נקרא גם משתנה, 1%) הקשור לאינטראקציות שמש-ארצי.
ווריאציות גיאומגנטיות רגילות
שינויים בשדה הגיאומגנטי לאורך זמן בהשפעת מקורות פנימיים וחיצוניים כאחד (ביחס לפני השטח של כוכב הלכת) נקראים וריאציות מגנטיות. הםמאופיינים בסטייה של רכיבי HP מהערך הממוצע במקום התצפית. לווריאציות מגנטיות יש מבנה מחדש מתמשך בזמן, ולעתים קרובות שינויים כאלה הם תקופתיים.
וריאציות קבועות שחוזרות על עצמן מדי יום הן שינויים בשדה המגנטי הקשורים לשינויים סולאריים וירחיים-יומיים בעוצמת הטרשת הנפוצה. הווריאציות מגיעות לשיא במהלך היום ובאופוזיציה לירח.
ווריאציות גיאומגנטיות לא סדירות
שינויים אלו מתרחשים כתוצאה מהשפעת רוח השמש על המגנטוספרה של כדור הארץ, שינויים בתוך המגנטוספרה עצמה והאינטראקציה שלה עם האטמוספירה העליונה המיווננת.
- ווריאציות של עשרים ושבעה ימים קיימות כתבנית לצמיחה מחדש של הפרעה מגנטית כל 27 ימים, התואמת לתקופת הסיבוב של הגוף השמימי הראשי ביחס למתבונן הארצי. מגמה זו נובעת מקיומם של אזורים פעילים ארוכים בכוכב הבית שלנו, שנצפו במהלך כמה מהמהפכות שלו. זה מתבטא בצורה של הישנות של 27 יום של הפרעות גיאומגנטיות וסופות מגנטיות.
- ווריאציות של אחת עשרה שנים קשורות למחזוריות של פעילות יצירת הכתמים של השמש. נמצא שבמהלך השנים של הצטברות אזורים כהים הגדולה ביותר בדיסק השמש, מגיעה גם הפעילות המגנטית למקסימום, אולם צמיחת הפעילות הגאומגנטית מפגרת אחרי גידול פעילות השמש בממוצע בשנה.
- לווריאציות עונתיות יש שני שיא ושני שפל התואמיםימי שוויון וזמני היפוך.
- חילוני, בניגוד לאמור לעיל, - ממקור חיצוני, נוצרים כתוצאה מתנועת חומר ותהליכי גל בליבה המוליכה החשמלית הנוזלית של כדור הארץ ומהווים את מקור המידע העיקרי על החשמל. מוליכות המעטפת והליבה התחתונה, על התהליכים הפיזיקליים המובילים להסעת החומר, כמו גם מנגנון היצירה של השדה הגיאומגנטי של כדור הארץ. אלו הן הווריאציות האיטיות ביותר - עם תקופות שנעות בין מספר שנים לשנה.
השפעת השדה המגנטי על העולם החי
למרות העובדה שלא ניתן לראות את המגן המגנטי, תושבי כדור הארץ מרגישים אותו בצורה מושלמת. לדוגמה, ציפורים נודדות בונות את המסלול שלהן, תוך התמקדות בו. מדענים העלו מספר השערות לגבי תופעה זו. אחד מהם מציע שציפורים תופסות אותו חזותית. בעיני ציפורים נודדות ישנם חלבונים מיוחדים (קריפטוכרומים) המסוגלים לשנות את מיקומם בהשפעת השדה הגיאומגנטי. מחברי השערה זו בטוחים שקריפטוכרומים יכולים לפעול כמצפן. עם זאת, לא רק ציפורים, אלא גם צבי ים משתמשים במסך המגנטי כנווט GPS.
השפעת מסך מגנטי על אדם
השפעת השדה הגאומגנטי על אדם שונה מהותית מכל שדה אחר, בין אם זו קרינה או זרם מסוכן, שכן היא משפיעה לחלוטין על גוף האדם.
מדענים מאמינים שהשדה הגאומגנטי פועל בטווח תדרים נמוך במיוחד, וכתוצאה מכך הוא פוגש את השדה העיקרימקצבים פיזיולוגיים: נשימתיים, לבביים ומוחיים. אדם אולי לא מרגיש כלום, אבל הגוף עדיין מגיב לזה בשינויים תפקודיים במערכות העצבים, הלב וכלי הדם ובפעילות המוח. פסיכיאטרים עוקבים אחר הקשר בין התפרצויות של עוצמת שדה גיאומגנטי לבין החמרה של מחלות נפש במשך שנים רבות, מה שמוביל לרוב להתאבדות.
פעילות גיאומגנטית "אינדקס"
הפרעות שדה מגנטי הקשורות לשינויים במערכת הזרם המגנטוספרית-יונוספרית נקראות פעילות גיאומגנטית (GA). כדי לקבוע את רמתו, משתמשים בשני מדדים - A ו-K. האחרון מציג את הערך של GA. זה מחושב על פי מדידות מגן מגנטי שנלקחות מדי יום במרווחים של שלוש שעות, החל מ-00:00 UTC (מתאם זמן אוניברסלי). הערכים הגבוהים ביותר של ההפרעה המגנטית מושווים לערכי השדה הגאומגנטי של יום שקט עבור מוסד מדעי מסוים, בעוד שהערכים המקסימליים של הסטיות שנצפו נלקחים בחשבון.
בהתבסס על הנתונים המתקבלים מחושב מדד K. בשל העובדה שהוא ערך מעין-לוגריתמי (כלומר, הוא עולה באחד עם עלייה של ההפרעה פי 2 בערך), הוא לא יכול להיות ממוצע על מנת לקבל תמונה היסטורית ארוכת טווח של מצב השדות הגיאומגנטיים של הפלנטה. לשם כך יש מדד A, שהוא ממוצע יומי. זה נקבע בפשטות - כל מימד של המדד K מומרמדד שווה ערך. ערכי K המתקבלים לאורך היום הם ממוצעים, שבזכותם ניתן לקבל את מדד A, שערכו בימים רגילים אינו עולה על הסף של 100, ובמהלך הסופות המגנטיות החמורות ביותר הוא יכול לעלות על 200.
מאחר וההפרעות של השדה הגיאומגנטי בחלקים שונים של כדור הארץ באות לידי ביטוי בצורה שונה, ערכי מדד A ממקורות מדעיים שונים יכולים להיות שונים באופן ניכר. על מנת להימנע מזינוק כזה, המדדים A שהתקבלו על ידי המצפים מופחתים לממוצע ומופיע המדד העולמי Ap. הדבר נכון גם לגבי המדד Kp, שהוא ערך חלקי בטווח 0-9. ערכו מ-0 עד 1 מצביע על כך שהשדה הגאומגנטי תקין, כלומר נשמרים תנאים אופטימליים למעבר ברצועות הגלים הקצרים. כמובן, בכפוף לזרימה אינטנסיבית למדי של קרינת שמש. שדה גיאומגנטי של 2 נקודות מאופיין כהפרעה מגנטית מתונה, אשר מסבכת מעט את המעבר של גלי דצימטר. ערכים מ-5 עד 7 מצביעים על נוכחות של סופות גיאומגנטיות היוצרות הפרעות רציניות לטווח הנזכר, ועם סערה חזקה (8-9 נקודות) הופכות את מעבר הגלים הקצרים לבלתי אפשרי.
| Ar | Kr | Description |
| 0 | 0 | רגוע |
| 2 | 1 | |
| 3 | ||
| 4 | ||
| 7 | 2 | מתמרמר חלש |
| 15 | 3 | |
| 27 | 4 | מקומם |
| 48 | 5 | סופה מגנטית |
| 80 | 6 | |
| 132 | 7 | סופה מגנטית גדולה |
| 208 | 8 | |
| 400 | 9 |
השפעתן של סערות מגנטיות על בריאות האדם
50-70% מאוכלוסיית העולם מושפעת מסופות מגנטיות. יחד עם זאת, תחילתה של תגובת מתח אצל אנשים מסוימים נצפתה 1-2 ימים לפני הפרעה מגנטית, כאשר נצפות התלקחויות סולאריות. עבור אחרים, בשיא או זמן מה לאחר פעילות גיאומגנטית מוגזמת.
אנשים המכורים שיטתית, כמו גם אלה הסובלים ממחלות כרוניות, צריכים לעקוב אחר מידע על השדה הגיאומגנטי במשך שבוע, על מנת למנוע מתח פיזי ורגשי, כמו גם כל פעולות ואירועים שיכולים להוביל להדגיש, אם סערות מגנטיות מתקרבות.
תסמונת מחסור בשדה מגנטי
היחלשות השדה הגיאומגנטי במקום (שדה היפוגיאומגנטי) מתרחשת עקב מאפייני העיצוב של מבנים שונים, חומרי קיר וכן מבנים ממוגנטים. כאשר אתה נמצא בחדר עם רופא משפחה מוחלש, זרימת הדם מופרעת, אספקת חמצן וחומרי מזון לרקמות ולאיברים. היחלשות המגן המגנטי משפיעה גם על מערכת העצבים, הלב וכלי הדם, האנדוקרינית, מערכת הנשימה, השלד והשרירים.
הרופא היפני נאקאגאווה "התקשר"תופעה זו נקראת "תסמונת חוסר השדה המגנטי האנושי". במשמעותו, רעיון זה עשוי בהחלט להתחרות במחסור בויטמינים ומינרלים.
התסמינים העיקריים המצביעים על נוכחות של תסמונת זו הם:
- fatigue;
- ירידה בביצועים;
- אינסומניה;
- כאב ראש וכאבי מפרקים;
- היפו- ויתר לחץ דם;
- תקלות במערכת העיכול;
- הפרעות במערכת הלב וכלי הדם.
