Dünyanın Manyetik Alan Sonuçları

İlk olarak şunu söyleyeyim, Ulaş'ın cevabı yanlış, manyetik alan sıvı demir çekirdek yüzünden oluşmuyor zaten verdiği link de konu ile alakasız.

İkinci olarak; dünyanın manyetik alanının neden oluştuğuna dair henüz kabul görmüş bir teori yoktur. Açıkcası neden manyetik alan oluştuğunu bilmiyoruz. Geçmiş araştırmalarda, sıvı metalin yüksek sıcaklık ve basınç altında manyetizma oluşturduğu gözlemlenmişti. Uzun bir süre, dünyanın manyetik alanının sebebinin bu olduğu düşünülmüştü ama son 10 yılda yapılan gezegen gözlemleri ve laboratuvar çalışmaları bu bilginin yanlış olduğunu ortaya çıkartmıştır. Şimdi yanlış bilinen bazı şeyleri düzeltmek istiyorum. Dünyanın çekirdeği sıvı değil katıdır, Aslında birbirini saran iki kısımdan oluşur. İç çekirdek katıdır, dış çekirdek ise sıvı metalden oluşur. İç çekirdek zamanla soğuyarak katılaşmıştır ve soğumaya devam ediyor, bir süre sonra sıvı dış çekirdek de tamamen katılaşacak.

Araştırmalara gelirsek; Venüs'ün de dış çekirdeği sıvı metalden oluşmuştur, yaklaşık dünya çapındadır ve bir atmosfere sahiptir ama bir manyetik alana sahip değildir. Aramızdaki tek fark dünyanın kendi etrafında Venüs'e oranla kat daha hızlı dönmesidir. Dünyanın manyetik alanının bu hızlı dönüş ile alakalı olduğu düşünülmektedir.

Ayrıca bu manyetik alan, mıknatıs manyetizması ile aynı özellikleri göstermez. Manyetizmada, moleküller bir sıra halinde dizilir ama yüksek sıcaklık bu dizilimi bozar çünkü atomlar titreşmeye başladıkça moleküller yer değiştirir.

Şimdi gelelim manyetik alanın kökeni açıklamasına: Bu alanın varlığı dinamo teorisi ile açıklanır. Fizikte dinamo teorisi, Dünya veya yıldız gibi gök cisimlerinin bir manyetik alan oluşturduğu bir mekanizma önermektedir. Dinamo teorisi, dönen, konveksiyon yapan ve elektriksel olarak iletken bir sıvının astronomik zaman ölçeklerinde bir manyetik alanı koruyabildiği süreci tanımlar.

Yani kısaca; gezegenin dış çekirdeği sıvı metal olacak, yüksek miktarda ısı yayacak ve gök cismi kendi etrafında hızla dönecek. Bu üçü bir araya geldiğinde manyetik alan korunabilir. Tabi ki bu konuda hala tartışmalar devam ediyor.

Avustralya'daki Paleoarchean lav ve Güney Afrika'daki conglomarate kayalarında yapılan paleomanyetik çalışmalar, manyetik alanın en az yaklaşık milyon yıl önce mevcut olduğu sonucuna ortaya çıkarmıştır.

1, görüntülenme

Dünya'nın bir Dünyanın manyetik alanı hala hayatta olduğumuz için teşekkürler. Bu manyetik alan, gezegenin içinden dışarıya ve güneş rüzgarıyla buluştuğu uzaya uzanır. Jeomanyetik alan adıyla da bilinir ve sonuncusu olan çekirdekte bulunan metallerin miktarı ile verilir. Dünyanın katmanları.

Bu yazıda, Dünya'nın manyetik alanının önemini, kökenini, işlevini ve şu anda onunla neler olduğunu göreceğiz.

Nedir?

Sanki gezegenimizin içinde sahip olduğumuz bir tür mıknatıs gibi. Manyetik alan, Dünya'nın çekirdeğinde var olan sözde konveksiyon akımlarından kaynaklanan bir tür elektrik akımıyla üretilir. Bu elektrik akımları, çekirdekte demir ve nikel gibi büyük miktarda metal bulunduğundan meydana gelir. Konveksiyon akımlarının meydana geldiği sürece jeodinamik denir.

Bilim, bu Dünya'nın manyetik alanını uzun süredir inceliyor. Dünya'nın çekirdeği, ayın yaklaşık üçte ikisi büyüklüğündedir. Yaklaşık santigrat derecedir, bu nedenle demir neredeyse Güneş'in yüzeyi kadar sıcaktır. Dünyanın diğer katmanlarının uyguladığı bir baskı olduğu için demirin sıvı olmadığını görebiliriz. Dış çekirdek, sıvı halde olan demir, nikel ve diğer metallerden oluşan km kalınlığında başka bir katmandır. Bunun nedeni, dış çekirdekteki basıncın daha düşük olması, dolayısıyla yüksek sıcaklıkların metallerin erimesine neden olmasıdır.

Dış çekirdekteki sıcaklık, basınç ve bileşimdeki farklılıklar, erimiş metalin sözde konveksiyon akımlarına neden olan şeydir. Daha soğuk, daha yoğun madde batar, daha sıcak, daha az yoğun madde yükselmeye başlar. Atmosferdeki hava kütlelerinde olanla aynıdır. Bunu da saymalıyız, coriolis etkisi Dünyanın dönme hareketi nedeniyle de hareket eder. Sonuç olarak, erimiş metalleri karıştıran girdaplar oluşturulur.

Nasıl oluşur

Çoğunlukla demirden oluşan sıvının sürekli hareketi, karşılığında manyetik alan üreten elektrik akımlarını oluşturan şeydir. Elektrik yüklü metaller bu manyetik alanlardan geçer ve kendi elektrik akımlarını oluşturmaya devam eder. Bu şekilde döngü sürdürülür. Tam ve kendi kendine yeten döngüye jeodinamik denir.

Coriolis kuvveti, birçok manyetik alanın aynı yönde hizalanmasına neden olan bir spirale neden olur. Tüm bu manyetik kuvvet çizgilerinin birleşik etkisi, Dünyayı saran manyetik alanı yaratır.

Dünyanın manyetik alanıyla ilgili olan Dünya katmanından veya atmosferden bahsettiğimizde, manyetosferden söz ederiz. Dışarıda olan, gezegeni çevreleyen ve tamamen bu Dünyanın manyetik alanı tarafından kontrol edilen atmosferin alanıdır. Manyetosferin şekli, yüzeye çarpan güneş rüzgarı tarafından verilir. Bu güneş rüzgarı manyetosferin bir kısmını sıkıştırır ve bu nedenle karşı tarafı genişletir. Bu büyük genişleme "manyetik kuyruk" olarak bilinir.

Güneş rüzgarı, büyük yıldızımız Güneş'in faaliyetidir. Bu güneş rüzgarı, atmosferimize girerse, küresel olarak telekomünikasyon sistemlerinde ciddi hasara neden olabilir. İçinde yaşadığımız teknolojik çağ için felaket olur. GPS başarısız olurdu, telefon kapsama alanı, radyo dalgaları veya televizyon vb. Yoktu. Bu nedenle manyetosferin varlığı sayesinde korunuyoruz.

Dünyanın manyetik alanının özellikleri

Bilimin yıllar içinde keşfettiği bu manyetik alanın özelliklerini ve bununla ilgili binlerce çalışma ile analiz edeceğiz.

• Manyetik alanın yoğunluğu ekvator yakınlarında en düşük ve kutuplarda en yüksektir.
• Dış sınır manyetopozdur.
• Manyetosfer, güneş rüzgarının etkisi altında dinamik bir şekilde hareket eder. Aktivitesine bağlı olarak, bir tarafı daha fazla sıkıştırılabilir ve diğer tarafa genişleyebilir ki buna manyetik kuyruk denir.
• Kuzey ve güney manyetik kutupları coğrafi kutuplarla aynı değildir. Örneğin, manyetik ve coğrafi kuzey kutupları arasında yaklaşık 11 derece sapma vardır.
• Alanın yönü yavaşça değişiyor ve bilim adamları yön değişikliğini inceliyorlar. Hareket yılda 40 mil hızlandı.
• Deniz tabanındaki bazı mineraller sayesinde incelenen çeşitli jeolojik kayıtlar var. manyetik alan son milyon yılda yüzlerce kez tamamen tersine çevrildi. Bu ters çevirmede, kutuplar, geleneksel bir pusula kullanırsak, kuzeyi göstermeyecek, güneyi gösterecek şekilde zıt uçlarda olacaktır.

Manyetik alanın önemi

Manyetik alanın önemini görebilmeniz için, hangi işlevleri yerine getirdiğini ve gezegenimizin etrafında olması için ne olduğunu açıklayacağız. Daha önce de bahsettiğimiz gibi, bizi güneş rüzgarının neden olabileceği zarardan koruyan şey budur. Bu manyetosfer sayesinde, güneş rüzgarını bazı çok çekici fenomenlerden algılayabiliriz. kuzey ışıkları.

Bu manyetik alan aynı zamanda bir atmosfere sahip olmamızdan da sorumludur. Atmosfer, bizi Güneş'in güneş ışınlarından koruyan ve yaşanabilir sıcaklığı koruyandır. Aksi takdirde, sıcaklıklar derece ile derece arasında değişir. Kuşlar ve kaplumbağalar gibi türler de dahil olmak üzere binlerce hayvanın göç dönemlerinde kendilerini yönlendirmek ve yön bulmak için manyetik alanı kullandıkları da söylenmelidir.

Umarım bu bilgilerle Dünya'nın manyetik alanı ve önemi hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Bir mıknatısı ortasından bir iple asarsanız ya da bir şişe mantarının üstüne koyup su dolu bir kaba bırakırsanız, mıknatısın bir kutbunun daima kuzeyi, diğer kutbunun da güneyi gösterdiğini görürsünüz. Bu ilke kullanılarak yapılan yön bulma araçlarına pusula denir. Pusulanın çalışmasının nedeni Dünya&#;nın manyetik alanı ile etkileşmesidir.

Aşağıdaki resimde bir gerçek pusula bir de ev yapımı pusula gösteriliyor. Ev yapımı pusulayı bir toplu iğneyi mıknatıslandırıp bir süngerin içine saplayarak, sonra da süngeri su dolu bir kaba yerleştirerek elde ettik. Pusulanın iğnesinin de, mıknatıslanmış toplu iğnenin de aynı yönü gösterdiğine dikkat edin. Pusulayı alıp başka yere taşısak da hep aynı yönü göstermeye devam edecek.

Coğrafi kutup ile manyetik kutup arasındaki fark nedir?

Peki neden pusula hep kuzey &#; güney doğrultusunu gösteriyor? Bunu açıklamak için Dünya&#;nın manyetik alanı bir çubuk mıknatıs gibi modellenebilir. Gerçekte böyle dev bir çubuk mıknatıs falan yok. Sadece Dünyanın manyetik alanını anlamak için kullandığımız bir düşünme şekli bu. Aşağıdaki resimde bu dev mıknatısın nasıl olması gerektiği ve manyetik alanı gösteriliyor.

İlk dikkat etmemiz gereken coğrafi kutuplarla manyetik kutuplar arasındaki fark. Coğrafi kuzey kutubunu resmdeki Dünya şeklinin üst kısmında görüyoruz; coğrafi güney kutubunu ise Dünya&#;nın alt kısmında görüyoruz. Bir de Dünya&#;nın içindeki çubuk mıknatısa bakın. Resmin üst kısmında bu kez manyetik güney (S) kutbunu, resmin altında ise manyetik kuzey (N) kutbunu görüyoruz. Bunun nedenini bir düşünelim. Pusula aslında bir mıknatıs. Pusulanın kuzey kutbu her zaman bir başka mıknatısın güney kutubuna doğru yönelir. Öyleyse, Dünya&#;nın içinde dev bir mıknatıs varmış gibi düşündüğümüzde bu mıknatısın güney kutbu pusulanın kuzey kutbunu çekiyor olmalı. Eğer tersi olsaydı, yani coğrafi kuzey kutbunda manyetik kuzey kutbu olsaydı, o zaman pusulanın güney kutbunu çekmesi gerekirdi. Böyle olmadığına göre, Dünya&#;nın coğrafi kuzey kutbunda manyetik güney kutbu, coğrafi güney kutubunda ise manyetik kuzey kutbu bulunur sonucuna varabiliriz.

Aslında bir mıknatısın bir kuzey bir de güney kutbu var demektense, &#;bir kuzeyi gösteren&#; bir de &#;güneyi gösteren&#; kutbu var demek daha doğru olur. Mıknatısın bir kutbu yeryüzünün kuzey coğrafik kutbunu, diğer kutbu da yerin güney coğrafik kutbunu arar veya işaret eder.

Önemli bir başka nokta da coğrafik kuzey ile manyetik kuzeyin çakışık olmamasıdır. Coğrafik kutuplarla manyetik kutuplar arasında 11°&#;lik bir açı vardır.

Dünya&#;nın manyetik alanının kaynağı nedir?

Dünya&#;nın manyetik alanı olduğunu pusulaların manyetik kuzey &#; güney doğrultusunu göstermesinden anlamış bulunuyoruz. Ama bunun kaynağı dev bir çubuk mıknatıs olamaz. Çünkü böyle bir mıknatısın demirden yapılmış olması gerekirdi ve demir mıknatıslık özelliğini °C sıcaklıkta kaybeder. Dünya&#;nın çekirdeği bundan çok çok sıcak. Öyleyse, bu manyetik alanın kaynağı ne olabilir?

Bilim insanları gezegenimizin manterik alanın Dünya&#;nın çekirdeğinde üretildiğine inanıyor. Elbette kimse o kadar derine inmedi (Dünya&#;nın yarıçapı km bizim kazdığımız en derin çukur km derinlikte bile değil). Ama deprem dalgalarının Dünya&#;nın içinde nasıl hareket ettiğini inceleyerek Dünya&#;nın iç yapısının neye benzediğini hesaplayabiliyorlar. Dünya&#;nın merkezinde katı bir demir çekirdek olduğunu, bunun etrafında kalın bir sıvılaşmış demir ve nikel tabakasının (dış çekirdek) olduğunu düşünüyorlar. Dünya&#;nın dönmesinden ve iç çekirdekle dış çekirdek arasındaki sıcaklık farkından kaynaklanan konveksiyon akımlarının var olduğunu öne sürüyorlar. Hareket eden sıvı demirin bir elektrik akımı oluşturduğu, bu elektrik akımının da manyetik alanı oluşturduğu sonucuna varıyorlar. Buna jeodinamo etkisi adını veriyorlar, yani Dünya bir elektromıknatıs aslında.

Dünya&#;nın manyetik kutupları tersine döner mi?

Dünya&#;nın manyetik alanını yaratan elektrik akımlarının yönleri hep aynı değildir. Geçmişte bu akımların yön değiştirdiğini jeolojik delillerden biliyoruz. Son 76 milyon yılda manyetik kutuplar kez tersine dönmüş, yani manyetik kuzey ile güney yer değiştirmiş. Bu tersine dönmelerin aralıklarının yaklaşık yıl civarında olduğu düşünülüyor. Bilim insanları içinde bulunduğumuz zaman diliminde, Dünya&#;nın manyetik alan şideetinin her yüz yılda bir %5 azaldığını saptamış. Bazıları, manyetik alandaki zayıflamanın bu hızla giderse bir kaç bin yıl içinde manyetik alanı sıfıra inebileceği konusunda endişeleniyor.

Dünya&#;nın manyetik alanı bizi nasıl korur? Yok olursa ne olur?

Dünya&#;nın manyetik alanı bizi kozmik ışınlardan ve Güneş rüzgarlarından korur. Kuzey ışıkları (aurora borealis) ve güney ışıkları (aurora australis) sadece manyetik kutuplara yakın bölgelerde oluşur. Çünkü auroralar aslında kozmik ışınlardır (yüklü parçacıklardır). Yüklü oldukları için kozmik ışınları Dünya&#;nın manyetik alanı saptırır, çoğunun Dünya&#;ya ulaşmasını engeller. Eğer gezegenimizin manyetik alanı yok olursa, kozmik ışınlar ve Güneş rüzgarları doğrudan Dünya&#;ya ulaşabilir. Bu durumda DNA&#;mız zarar görür, kanser oranı artabilir ve ölebiliriz. Uydular çalışmayabilir ve Dünya çapında elektrik kesintileri yaşanabilir. Ayrıca en korkuncu atmosfer yok olabilir. Mars&#;ta tam olarak bunun meydana geldiği, manyetik alanı kaybolan gezegenin atmosferini ve okyanuslarını kaybettiği düşünülüyor. Son olarak arılar, göçmen kuşlar ve bazı büyük hayvanlar yönlerini Dünya&#;nın manyetik alanını kullanarak bulurlar. Manyetik alan yok olursa, bu hayvanlar yönlerini bulamaz, büyük ihtimalle soyları tükenir.

Dünya&#;nın manyetik alanı ile ilgili kazanımlar

 Dünya’nın manyetik alanının sonuçlarını açıklar.

• Öğrencilerin pusula ile yön bulmaları sağlanır.
• Arılar, göçmen kuşlar, bazı büyükbaş hayvanlar gibi canlıların yerin manyetik alanından yararlanarak yön buldukları belirtilir.

Kaynaklar

Bilmekte Fayda Var!

Dünyanın Manyetik Alanı Nasıl Oluşur?

Dünya’nın yarıçapı yaklaşık kilometre olan çekirdeğinde büyük oranda demir ve az miktarda nikel eriyik hâlde bulunur. Dünya’nın manyetik alanı da çekirdekteki elektrik yüklü demir ve nikel atomlarının hareketlerinden kaynaklanır. Bu durum Dünya’nın dev bir mıknatıs gibi davranmasına neden olur. Oluşan bu manyetik alan, canlı hayatını önemli ölçüde etkiler. Manyetik alan, canlılar için yaşamsal tehdit oluşturan radyasyona karşı kalkan vazifesi görmesinin yanı sıra insanların ve bazı canlıların yön bulması konusunda da kolaylık sağlar.

Dünya’nın biri coğrafi Kuzey Kutbu, diğeri de coğrafi Güney Kutbu yakınlarında olmak üzere iki manyetik kutbu vardır. Manyetik kuzey kutbu coğrafi Güney Kutbu yakınlarında, manyetik güney kutbu ise coğrafi Kuzey Kutbu civarında yer alır. Zıt manyetik kutuplar birbirini çeker, benzer manyetik kutuplar ise birbirini iter. Bu yüzden bir pusulanın manyetik iğnesinin kuzey kutbu coğrafi kuzeyi, güney kutbu ise coğrafi güneyi işaret eder.

VectorMine/iStock

Dünya'nın manyetik alanı

Tasarla ve Yap köşesinin bu projesinde, uygun malzemeler kullanarak Dünya’nın manyetik alanından daha güçlü bir manyetik alan üretip bu manyetik alanı pusula yardımıyla gözlemliyoruz.

Nelere İhtiyacımız Var?

• 1 adet 20 cm x 30 cm boyutlarında ambalaj kartonu 
• 1 adet 20 cm x 20 cm boyutlarında ambalaj kartonu 
• 2 adet 10 cm x 20 cm boyutlarında ambalaj kartonu 
• 1 adet 3 cm x 25 cm boyutlarında ambalaj kartonu 
• 1 adet 2,5 mm kalınlığında, 2,40 m uzunluğunda iletken kablo
• 1 adet krokodil kablolu dörtlü pil yatağı 
• 4 adet 1,5 V’luk kalem pil
• 6 adet mini pusula
• 1 adet 15 cm çapında Dünya görseli
• Cetvel
• Kurşun kalem
• Silikon tabancası ve silikon
• Makas 
• Şeffaf bant

Uyarı:

Kesici ve delici aletleri kullanırken dikkatli olalım. Silikon tabancasının elimizi yakmamasına dikkat edelim.

Ne Yapıyoruz?

Ne Oldu?

Pil yatağından çıkan kırmızı krokodil kabloyu kare şeklindeki iletken kabloya temas ettirdiğimizde telin üzerinden elektrik akımı geçmeye başladı. Elektrik yüklerinin hareketlerinin ortaya çıkardığı manyetik alan pusulaların iğnelerini saptırdı.

Oluşan manyetik alanın büyüklüğü telden geçen akımın büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Telden uzaklaştıkça manyetik alanın büyüklüğü azalır. Bu durumu pusulamızı iletken tellere yaklaştırıp uzaklaştırarak gözlemleyebiliriz. 

Düşünelim!

• Pil yatağı ile iletken kablo arasındaki bağlantıların yerini değiştirirsek pusula iğnelerinin sapma yönünde bir değişiklik gözlemler miyiz?

Kaynaklar:

Yazar Hakkında:

Namdar Gürsönmez

İzmir Çiğli-Karşıyaka Aydoğan Yağcı Bilim ve Sanat Merkezi Fen Bilimleri Öğretmeni