Priekšmetu magnētiskā mijiedarbība ir viens no pamatprocesiem, kas nosaka visu Visumā. Tās redzamās izpausmes ir magnētiskas parādības. Starp tiem ir ziemeļblāzma, magnētu pievilkšanās, magnētiskās vētras utt. Kā tās rodas? Kas tie ir?
Magnētisms
Magnētiskās parādības un īpašības kopā tiek sauktas par magnētismu. Viņu esamība ir zināma ļoti ilgu laiku. Tiek pieņemts, ka jau pirms četriem tūkstošiem gadu ķīnieši izmantoja šīs zināšanas, lai izveidotu kompasu un vadītu jūras braucienus. Eksperimentu veikšana un fiziskās magnētiskās parādības nopietna izpēte sākās tikai 19. gadsimtā. Hanss Oersteds tiek uzskatīts par vienu no pirmajiem pētniekiem šajā jomā.
Magnētiskās parādības var rasties gan kosmosā, gan uz Zemes, un tās var parādīties tikai magnētiskajos laukos. Šādi lauki rodas no elektriskajiem lādiņiem. Kad lādiņi ir nekustīgi, ap tiem veidojas elektriskais lauks. Kad tie kustas - magnētiskais lauks.
Tas ir, magnētiskā lauka parādība rodas, parādotieselektriskā strāva vai mainīgs elektriskais lauks. Šis ir telpas apgabals, kurā darbojas spēks, kas ietekmē magnētus un magnētiskos vadītājus. Tam ir savs virziens, un tas samazinās, attālinoties no sava avota - vadītāja.
Magnēti
Ķermenis, ap kuru veidojas magnētiskais lauks, tiek saukts par magnētu. Mazākais no tiem ir elektrons. Magnētu pievilkšanās ir visslavenākā fiziskā magnētiskā parādība: ja jūs pievienojat divus magnētus viens otram, tie vai nu piesaistīs, vai atgrūdīs. Tas viss ir par viņu stāvokli attiecībā pret otru. Katram magnētam ir divi stabi: ziemeļu un dienvidu.
Vienā nosaukuma stabi viens otru atgrūž, savukārt pretējie poli, gluži pretēji, piesaista. Ja jūs to sagriežat divās daļās, ziemeļu un dienvidu pols neatdalīsies. Rezultātā mēs iegūsim divus magnētus, kuriem katram būs arī divi stabi.
Ir vairāki materiāli, kas ir magnētiski. Tie ietver dzelzi, kob altu, niķeli, tēraudu utt. Starp tiem ir šķidrumi, sakausējumi, ķīmiskie savienojumi. Ja magnēti tiek turēti magnēta tuvumā, tie paši par tiem kļūs.
Tādas vielas kā tīra dzelzs viegli iegūst šo īpašību, taču arī ātri no tās atvadās. Citiem (piemēram, tēraudam) ir nepieciešams ilgāks laiks, lai magnetizētu, bet tas saglabā efektu ilgu laiku.
Magnētēšana
Iepriekš mēs esam noskaidrojuši, ka magnētiskais lauks rodas, pārvietojoties lādētām daļiņām. Bet par kādu kustību mēs varam runāt, piemēram, pie ledusskapja piekārtā dzelzs gabalā? Visivielas sastāv no atomiem, kas satur kustīgas daļiņas.
Katram atomam ir savs magnētiskais lauks. Bet dažos materiālos šie lauki ir nejauši novirzīti dažādos virzienos. Tāpēc ap tiem netiek izveidots viens liels lauks. Šādas vielas nespēj magnetizēties.
Citos materiālos (dzelzs, kob alts, niķelis, tērauds) atomi var sakārtoties tā, lai tie visi būtu vērsti vienādi. Rezultātā ap tiem veidojas kopīgs magnētiskais lauks un ķermenis tiek magnetizēts.
Izrādās, ka ķermeņa magnetizācija ir tā atomu lauku sakārtošanās. Lai izjauktu šo kārtību, pietiek ar to spēcīgu sitienu, piemēram, ar āmuru. Atomu lauki sāks haotiski kustēties un zaudēs savas magnētiskās īpašības. Tas pats notiks, ja materiāls tiks uzkarsēts.
Magnētiskā indukcija
Magnētiskās parādības ir saistītas ar kustīgiem lādiņiem. Tātad ap vadītāju ar elektrisko strāvu noteikti radīsies magnētiskais lauks. Bet vai var būt otrādi? Angļu fiziķis Maikls Faradejs reiz uzdeva šo jautājumu un atklāja magnētiskās indukcijas fenomenu.
Viņš secināja, ka pastāvīgs lauks nevar izraisīt elektrisko strāvu, bet mainīgs var. Strāva notiek slēgtā magnētiskā lauka ķēdē, un to sauc par indukciju. Šajā gadījumā elektromotora spēks mainīsies proporcionāli lauka ātruma izmaiņām, kas caurstrāvo ķēdi.
Faraday atklājums bija īsts izrāviens un sniedza ievērojamu labumu elektrisko iekārtu ražotājiem. Pateicoties viņam, kļuva iespējams saņemt strāvu no mehāniskās enerģijas. Zinātnieka izsecinātais likums tika piemērots unizmanto elektromotoru, dažādu ģeneratoru, transformatoru uc ierīcē.
Zemes magnētiskais lauks
Jupiteram, Neptūnam, Saturnam un Urānam ir magnētiskais lauks. Mūsu planēta nav izņēmums. Parastā dzīvē mēs to gandrīz nepamanām. Tas nav taustāms, tam nav ne garšas, ne smaržas. Bet tieši ar viņu ir saistītas magnētiskās parādības dabā. Piemēram, polārblāzma, magnētiskās vētras vai magnetorecepcija dzīvniekiem.
Būtībā Zeme ir milzīgs, bet ne pārāk spēcīgs magnēts, kuram ir divi poli, kas nesakrīt ar ģeogrāfiskajiem. Magnētiskās līnijas atstāj planētas dienvidu polu un ieiet ziemeļos. Tas nozīmē, ka patiesībā Zemes dienvidu pols ir magnēta ziemeļpols (tādēļ rietumos dienvidu pols ir apzīmēts ar zilu - S, bet sarkans - ziemeļpols - N).
Magnētiskais lauks sniedzas simtiem kilometru no planētas virsmas. Tas kalpo kā neredzams kupols, kas atspoguļo spēcīgu galaktikas un saules starojumu. Radiācijas daļiņu sadursmes laikā ar Zemes apvalku veidojas daudzas magnētiskas parādības. Apskatīsim slavenākos no tiem.
Magnētiskās vētras
Saule spēcīgi ietekmē mūsu planētu. Tas ne tikai dod mums siltumu un gaismu, bet arī provocē tādas nepatīkamas magnētiskas parādības kā vētras. To parādīšanās ir saistīta ar saules aktivitātes palielināšanos un procesiem, kas notiek šīs zvaigznes iekšienē.
Zemei pastāvīgi ietekmē jonizēto daļiņu plūsma no Saules. Viņi pārvietojas līdziātrumu 300-1200 km/s un raksturo kā saules vēju. Bet laiku pa laikam uz zvaigznes notiek pēkšņas milzīgu šo daļiņu izmešana. Tie iedarbojas kā triecieni uz zemes čaumalu un izraisa magnētiskā lauka svārstības.
Šādas vētras parasti ilgst līdz trim dienām. Šajā laikā daži mūsu planētas iedzīvotāji jūtas slikti. Korpusa vibrācijas mūsos atspoguļojas ar galvassāpēm, paaugstinātu spiedienu un vājumu. Dzīves laikā cilvēks piedzīvo vidēji 2000 vētru.
Ziemeļblāzma
Dabā ir arī patīkamākas magnētiskas parādības - ziemeļblāzma vai ziemeļblāzma. Tas izpaužas kā debess spīdums ar strauji mainīgām krāsām, un tas notiek galvenokārt augstos platuma grādos (67-70 °). Ar spēcīgu Saules aktivitāti spožums tiek novērots vēl zemāks.
Apmēram 64 kilometrus virs poliem uzlādētas saules daļiņas saskaras ar magnētiskā lauka tālēm. Šeit daži no tiem dodas uz Zemes magnētiskajiem poliem, kur tie mijiedarbojas ar atmosfēras gāzēm, tāpēc parādās polārblāzma.
Spīdējuma spektrs ir atkarīgs no gaisa sastāva un tā retināšanas. Sarkanais mirdzums parādās 150 līdz 400 kilometru augstumā. Zilās un zaļās nokrāsas ir saistītas ar augstu skābekļa un slāpekļa saturu. Tie notiek 100 kilometru augstumā.
Magnitorreception
Galvenā zinātne, kas pēta magnētiskās parādības, ir fizika. Tomēr daži no tiem var būt saistīti arī ar bioloģiju. Piemēram, dzīves magnētiskā jutībaorganismi - spēja atpazīt Zemes magnētisko lauku.
Daudziem dzīvniekiem, īpaši migrējošām sugām, ir šī unikālā dāvana. Magnētiskās uztveršanas spēja tika konstatēta sikspārņiem, baložiem, bruņurupučiem, kaķiem, briežiem, dažām baktērijām utt. Tas palīdz dzīvniekiem pārvietoties kosmosā un atrast savu māju, attālinoties no tā desmitiem kilometru.
Ja cilvēks orientācijai izmanto kompasu, tad dzīvnieki izmanto pilnīgi dabiskus instrumentus. Zinātnieki vēl nevar precīzi noteikt, kā un kāpēc darbojas magnetorecepcija. Bet zināms, ka baloži spēj atrast savu mājvietu arī tad, ja tos aizved simtiem kilometru attālumā no tās, putnu aizverot pavisam tumšā kastē. Bruņurupuči atrod savu dzimteni pat pēc gadiem.
Pateicoties savām "superspējām", dzīvnieki paredz vulkānu izvirdumus, zemestrīces, vētras un citas kataklizmas. Tie ir jutīgi pret magnētiskā lauka svārstībām, kas palielina pašsaglabāšanās spēju.
