ปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กของวัตถุเป็นหนึ่งในกระบวนการพื้นฐานที่ควบคุมทุกสิ่งในจักรวาล อาการที่มองเห็นได้ของมันคือปรากฏการณ์แม่เหล็ก ในหมู่พวกเขามีแสงเหนือแรงดึงดูดของแม่เหล็กพายุแม่เหล็ก ฯลฯ เกิดขึ้นได้อย่างไร? มันคืออะไร
แม่เหล็ก
ปรากฏการณ์และคุณสมบัติของแม่เหล็กเรียกรวมกันว่าแม่เหล็ก การดำรงอยู่ของพวกเขาเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว สันนิษฐานว่าเมื่อสี่พันปีที่แล้วชาวจีนใช้ความรู้นี้เพื่อสร้างเข็มทิศและนำทางการเดินทางทางทะเล การทดลองและศึกษาปรากฏการณ์แม่เหล็กทางกายภาพอย่างจริงจังเริ่มขึ้นในศตวรรษที่ 19 เท่านั้น Hans Oersted ถือเป็นหนึ่งในนักวิจัยกลุ่มแรกในสาขานี้
ปรากฏการณ์แม่เหล็กสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในอวกาศและบนโลก และปรากฏเฉพาะภายในสนามแม่เหล็กเท่านั้น สนามดังกล่าวเกิดจากประจุไฟฟ้า เมื่อประจุอยู่กับที่ จะเกิดสนามไฟฟ้าขึ้นรอบตัว เมื่อมันเคลื่อนที่ - สนามแม่เหล็ก
นั่นคือปรากฏการณ์สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นพร้อมกับการถือกำเนิดของกระแสไฟฟ้าหรือสนามไฟฟ้ากระแสสลับ นี่คือพื้นที่ของพื้นที่ซึ่งแรงกระทำซึ่งส่งผลต่อแม่เหล็กและตัวนำแม่เหล็ก มันมีทิศทางของมันเองและลดลงเมื่อมันเคลื่อนออกจากแหล่งกำเนิด - ตัวนำ
แม่เหล็ก
วัตถุที่อยู่รอบสนามแม่เหล็กเรียกว่าแม่เหล็ก ที่เล็กที่สุดคืออิเล็กตรอน แรงดึงดูดของแม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์แม่เหล็กทางกายภาพที่มีชื่อเสียงที่สุด หากคุณติดแม่เหล็กสองอันเข้าด้วยกัน แม่เหล็กทั้งสองจะดึงดูดหรือผลักกัน มันเป็นเรื่องของตำแหน่งที่สัมพันธ์กัน แม่เหล็กแต่ละตัวมีสองขั้ว: เหนือและใต้
เสาที่มีชื่อเดียวกันจะผลักกัน ในทางกลับกัน กลับดึงดูดกัน ถ้าตัดเป็นสองขั้ว ขั้วเหนือและขั้วใต้จะไม่แยกจากกัน เป็นผลให้เราจะได้รับแม่เหล็กสองตัวซึ่งแต่ละอันจะมีสองขั้วด้วย
มีวัสดุที่เป็นแม่เหล็กจำนวนหนึ่ง ได้แก่ เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล เหล็กกล้า ฯลฯ ในหมู่พวกเขามีของเหลว, โลหะผสม, สารเคมี หากแม่เหล็กถูกยึดไว้ใกล้แม่เหล็ก แม่เหล็กจะกลายเป็นหนึ่งเดียว
สารเช่นเหล็กบริสุทธิ์ได้มาซึ่งคุณสมบัตินี้อย่างง่ายดาย แต่ยังบอกลามันอย่างรวดเร็ว อื่นๆ (เช่น เหล็ก) ใช้เวลาในการดึงดูดนานกว่าแต่คงเอฟเฟกต์ไว้ได้นาน
แม่เหล็ก
เราได้กำหนดไว้เหนือสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ แต่เราจะพูดถึงการเคลื่อนไหวแบบไหนกัน เช่น ในท่อนเหล็กที่แขวนอยู่บนตู้เย็น ทั้งหมดสารประกอบด้วยอะตอมซึ่งมีอนุภาคเคลื่อนที่
แต่ละอะตอมมีสนามแม่เหล็กของตัวเอง แต่ในบางสื่อ เขตข้อมูลเหล่านี้จะถูกสุ่มไปในทิศทางที่ต่างกัน ด้วยเหตุนี้ ฟิลด์ขนาดใหญ่หนึ่งฟิลด์จึงไม่ถูกสร้างขึ้นรอบๆ สารดังกล่าวไม่สามารถทำให้เป็นแม่เหล็กได้
ในวัสดุอื่นๆ (เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล เหล็ก) อะตอมสามารถเรียงตัวกันเพื่อให้ชี้ไปในทิศทางเดียวกัน เป็นผลให้มีสนามแม่เหล็กทั่วไปเกิดขึ้นรอบตัวและร่างกายกลายเป็นแม่เหล็ก
ปรากฎว่าการทำให้เป็นแม่เหล็กของร่างกายเป็นการเรียงลำดับของสนามของอะตอม หากต้องการทำลายคำสั่งนี้ก็เพียงพอแล้วที่จะตีอย่างแรงเช่นด้วยค้อน สนามของอะตอมจะเริ่มเคลื่อนที่อย่างไม่เป็นระเบียบและสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมัน เช่นเดียวกันจะเกิดขึ้นหากวัสดุถูกทำให้ร้อน
การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
ปรากฏการณ์แม่เหล็กเกี่ยวข้องกับประจุที่เคลื่อนที่ ดังนั้นรอบตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นอย่างแน่นอน แต่มันจะเป็นอย่างอื่นได้ไหม? นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Michael Faraday เคยถามคำถามนี้และค้นพบปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
เขาสรุปว่าสนามคงที่ไม่สามารถทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้ แต่ตัวแปรหนึ่งสามารถ กระแสเกิดขึ้นในวงจรปิดของสนามแม่เหล็กและเรียกว่าการเหนี่ยวนำ ในกรณีนี้แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเปลี่ยนตามสัดส่วนการเปลี่ยนแปลงของความเร็วของสนามที่ทะลุผ่านวงจร
การค้นพบของฟาราเดย์เป็นความก้าวหน้าที่แท้จริงและนำประโยชน์มากมายมาสู่ผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้า ต้องขอบคุณเขาที่ทำให้สามารถรับกระแสจากพลังงานกลได้ กฎหมายที่อนุมานโดยนักวิทยาศาสตร์ถูกนำไปใช้และใช้ในอุปกรณ์ของมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่างๆ หม้อแปลงไฟฟ้า ฯลฯ
สนามแม่เหล็กโลก
ดาวพฤหัสบดี ดาวเนปจูน ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัสมีสนามแม่เหล็ก โลกของเราก็ไม่มีข้อยกเว้น ในชีวิตปกติเราแทบจะไม่สังเกตเห็นเลย จับต้องไม่ได้ ไม่มีรสหรือกลิ่น แต่มันอยู่กับเขาที่ปรากฏการณ์แม่เหล็กในธรรมชาตินั้นสัมพันธ์กัน เช่น แสงออโรร่า พายุแม่เหล็ก หรือการรับรู้สนามแม่เหล็กในสัตว์
โดยพื้นฐานแล้ว โลกเป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่แต่ไม่แข็งแรงมาก ซึ่งมีสองขั้วที่ไม่ตรงกับที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ เส้นแม่เหล็กออกจากขั้วใต้ของโลกและเข้าสู่ทิศเหนือ ซึ่งหมายความว่าอันที่จริงแล้วขั้วโลกใต้ของโลกเป็นขั้วเหนือของแม่เหล็ก (ด้วยเหตุนี้ทางทิศตะวันตกจึงกำหนดให้ขั้วใต้เป็นสีน้ำเงิน - S และสีแดงหมายถึงขั้วโลกเหนือ - N)
สนามแม่เหล็กทอดตัวยาวหลายร้อยกิโลเมตรจากพื้นผิวโลก มันทำหน้าที่เป็นโดมที่มองไม่เห็นซึ่งสะท้อนรังสีกาแล็กซี่และสุริยะอันทรงพลัง ในระหว่างการชนกันของอนุภาครังสีกับเปลือกโลก จะเกิดปรากฏการณ์แม่เหล็กขึ้นมากมาย มาดูที่โด่งดังที่สุดของพวกเขากัน
พายุแม่เหล็ก
ดวงอาทิตย์มีอิทธิพลอย่างมากต่อโลกของเรา มันไม่เพียงแต่ให้ความร้อนและแสงสว่างแก่เราเท่านั้น แต่ยังกระตุ้นปรากฏการณ์แม่เหล็กอันไม่พึงประสงค์เช่นพายุอีกด้วย การปรากฏตัวของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมสุริยะและกระบวนการที่เกิดขึ้นภายในดาวดวงนี้
โลกได้รับผลกระทบจากการไหลของอนุภาคไอออไนซ์จากดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง พวกเขาย้ายไปด้วยความเร็ว 300-1200 กม./วินาที มีลักษณะเป็นลมสุริยะ แต่ในบางครั้ง การขับอนุภาคจำนวนมากอย่างกะทันหันเกิดขึ้นบนดาวฤกษ์ พวกมันทำหน้าที่เหมือนแรงกระแทกบนเปลือกโลกและทำให้สนามแม่เหล็กสั่นสะเทือน
พายุดังกล่าวมักใช้เวลาถึงสามวัน ในเวลานี้ ชาวโลกของเราบางคนรู้สึกไม่สบาย การสั่นสะเทือนของเปลือกสะท้อนอยู่ในตัวเราด้วยอาการปวดหัว ความกดดันและความอ่อนแอที่เพิ่มขึ้น ในช่วงชีวิต คนๆ หนึ่งต้องเจอกับพายุโดยเฉลี่ย 2,000 ลูก
แสงเหนือ
ยังมีปรากฏการณ์แม่เหล็กที่น่ายินดีในธรรมชาติ เช่น แสงเหนือหรือออโรร่า มันปรากฏตัวในรูปแบบของแสงบนท้องฟ้าที่มีสีเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว และส่วนใหญ่เกิดขึ้นในละติจูดสูง (67-70 °) ด้วยกิจกรรมที่รุนแรงของดวงอาทิตย์ ความสดใสจะสังเกตเห็นได้น้อยลง
เหนือขั้วประมาณ 64 กิโลเมตร อนุภาคสุริยะที่มีประจุมาบรรจบกับสนามแม่เหล็กอันไกลโพ้น ที่นี่บางส่วนของพวกเขามุ่งหน้าไปยังขั้วแม่เหล็กของโลกซึ่งพวกมันโต้ตอบกับก๊าซในชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้แสงออโรร่าปรากฏขึ้น
สเปกตรัมของแสงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของอากาศและความหายากของมัน แสงสีแดงเกิดขึ้นที่ระดับความสูง 150 ถึง 400 กิโลเมตร สีฟ้าและสีเขียวสัมพันธ์กับปริมาณออกซิเจนและไนโตรเจนสูง เกิดขึ้นที่ระดับความสูง 100 กิโลเมตร
แม็กนิโตเรเซชั่น
วิทยาศาสตร์หลักที่ศึกษาปรากฏการณ์แม่เหล็กคือฟิสิกส์ อย่างไรก็ตาม บางส่วนอาจเกี่ยวข้องกับชีววิทยาด้วย เช่น ความไวแม่เหล็กของสิ่งมีชีวิตสิ่งมีชีวิต - ความสามารถในการรับรู้สนามแม่เหล็กของโลก
สัตว์หลายชนิดโดยเฉพาะสายพันธุ์อพยพมีของขวัญพิเศษชิ้นนี้ ความสามารถในการรับรู้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพบได้ในค้างคาว นกพิราบ เต่า แมว กวาง แบคทีเรียบางชนิด เป็นต้น ช่วยให้สัตว์สามารถเดินทางในอวกาศและหาบ้านของพวกมันได้ โดยอยู่ห่างจากมันเป็นระยะทางหลายสิบกิโลเมตร
ถ้าคนใช้เข็มทิศเพื่อปฐมนิเทศ สัตว์ก็จะใช้เครื่องมือจากธรรมชาติล้วนๆ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถระบุได้ว่าแม่เหล็กทำงานอย่างไรและทำไม แต่เป็นที่ทราบกันดีว่านกพิราบสามารถหาบ้านของพวกมันได้แม้ว่าจะถูกพรากไปหลายร้อยกิโลเมตรจากที่นั่นก็ตาม ในขณะที่นกนั้นปิดตัวลงในกล่องมืดสนิท เต่าพบบ้านเกิดในอีกหลายปีต่อมา
ขอบคุณ "พลังพิเศษ" ของพวกมัน สัตว์ต่างๆ คาดการณ์การระเบิดของภูเขาไฟ แผ่นดินไหว พายุ และความหายนะอื่นๆ พวกมันไวต่อความผันผวนของสนามแม่เหล็กซึ่งเพิ่มความสามารถในการรักษาตัวเอง