• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Nowa teoria do prognozowania siły pola magnetycznego ciał niebieskich

    11.01.2009. 12:03
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Niemieccy naukowcy opracowali teorię, która pozwala przewidywać pole magnetyczne zarówno planet jak i gwiazd. Symulacje komputerowe przeprowadzone przez zespół pokazują, że siła pola magnetycznego ciała niebieskiego zależy od ilości energii (w postaci np. ciepła lub światła), jaką ono emituje. Teoria potwierdzona została przez dane obserwacyjne i może pomóc astronomom przewidzieć, które planety i gwiazdy powinny posiadać wykrywalne pole magnetyczne.

    A posiada je wiele gwiazd i planet. Powstaje ono w czasie, kiedy płynny lub gazowy materiał w gorącym wnętrzu planety lub gwiazdy podnosi się w kierunku powierzchni, stygnie i z powrotem zapada się do środka. Ponieważ materiał ten przewodzi prąd, jego ruch powoduje powstanie pola magnetycznego a szybki ruch obrotowy planety lub gwiazdy nadaje prądom kształt, który powoduje, że działają niczym prądnica.

    Pole magnetyczne Słońca przyczynia się do powstawania rozbłysków, które wyrzucają naładowane cząsteczki w przestrzeń kosmiczną. Jednocześnie pole magnetyczne Ziemi chroni nas przed tym bombardowaniem.

    Siła pól magnetycznych generowanych przez poszczególne gwiazdy i planety różni się w dosyć dużym stopniu. Pole magnetyczne Jupitera jest dziesięć razy silniejsze od ziemskiego, a niektóre gwiazdy przyćmiewają w tym względzie Jupitera o 1.000 i więcej razy!

    Dotychczas przyczyny takiego stanu rzeczy były tajemnicą. Jedna z teorii głosiła, że siła pola magnetycznego uzależniona jest od prędkości, z jaką obraca się planeta. Niemniej, choć teoria ta sprawdzała się w niektórych przypadkach, nie znajdowała potwierdzenia wśród ciał szybko obracających się, jak Ziemia czy Jupiter, albo wśród małych gwiazd.

    W swoich najnowszych badaniach naukowcy z Instytutu badań nad układem słonecznym im. Maxa Plancka w Niemczech wykorzystali symulacje komputerowe w celu opracowania nowej teorii, wedle której siła pola magnetycznego zależy od ilości energii emitowanej w przestrzeń kosmiczną przez daną planetę lub gwiazdę.

    Zespół sprawdził swoją teorię, porównując ją z danymi obserwacyjnymi na temat Ziemi i Jupitera oraz różnych, szybko obracających się gwiazd. Mimo znacznych różnic w charakterze tych obiektów, teoria sprawdzała się we wszystkich przypadkach. Co ważne, prawo stosuje się także do gwiazd, których gęstość zmienia się wraz z głębokością.

    "Nasze wyniki sugerują, że proces wytwarzania prądu przez planety i gwiazdy nie jest aż tak odmienny, jak nam się zdawało" - zauważa profesor Ulrich Christensen z Instytutu badań nad układem słonecznym im. Maxa Plancka.

    Teorię można by teraz wykorzystać do prognozowania siły pola magnetycznego planet, których pole jeszcze nie zostało wykryte. Na przykład wokół niektórych gwiazd krążą planety znacznie większe od Jupitera, które mogą posiadać odpowiednie pole magnetyczne. Obecnie nie ma jeszcze na Ziemi anten wystarczająco czułych, aby wykryć intensywne fale radiowe, jakie te ogromne planety prawdopodobnie emitują.

    Jednak system LOFAR (Sieć anten niskoczęstotliwościowych dla astronomii radiowej), który docelowo składać się będzie z sieci anten rozsianych po całej Europie, będzie w stanie odebrać te sygnały.

    Więcej informacji:

    Nature:
    http://www.nature.com/nature

    Instytut badań nad układem słonecznym im. Maxa Plancka:
    http://www.mps.mpg.de/

    CORDIS
    url: http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=PL_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=30317
    Źródło danych: Instytut badań nad układem słonecznym im. Maxa Plancka; Nature
    Referencje dokumentu: Christensen, UR et al. (2009) Energy flux determines magnetic field strength of planets and stars. Nature 457: 167-69.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Teoria Dynama Magnetohydrodynamicznego zwana teorią dynama – teoria opisująca istnienie pola magnetycznego ciał niebieskich, w tym też Ziemi. Magnetyzacja szczątkowa (remanentna) – utrwalone w skałach wartości opisujące dawne pole magnetyczne Ziemi, których porównanie z orientacją pola współczesnego umożliwia wyciąganie wniosków o zmianach ziemskiego pola magnetycznego. Przede wszystkim mierzy się deklinację i inklinację dawnego pola magnetycznego w miejscu powstawania danej skały. Detektor anomalii magnetycznych (MAD, ang. Magnetic Anomaly Detector) jest urządzeniem pozwalającym na rejestrację chwilowych, a w wyniku ruchu miejsc, zmian natężenia pola magnetycznego Ziemi. Pozwala na wykrycie dużych skupisk metalu – takich jak okrętów podwodnych lub zatopione wraki statków. Urządzenia używa się też do wykrywania skupisk minerałów, które zakłócają normalne pole magnetyczne planety.

    Magnetowód lub obwód magnetyczny – rdzeń wykonany z materiału ferromagnetycznego używany do kształtowania pola magnetycznego. Linie pola magnetycznego tworzą zamknięte pętle wewnątrz magnetowodu. Składa się z odpowiednio ukształtowanych materiałów (środowisk) przez które zamyka się strumień magnetyczny oraz z uzwojeń, w których płynie prąd niezbędny do wytworzenia pola magnetycznego. Rozróżnia się obwody magnetyczne nierozgałęzione (proste) oraz rozgałęzione. Kwantowa teoria pola w zakrzywionej czasoprzestrzeni (ang. Quantum Field theory in curved spacetime) – uogólnienie kwantowej teorii pola, które umożliwia opis kwantowych pól materii propagujących się na ustalonej rozmaitości pseudoriemanowskiej, odgrywającej rolę czasoprzestrzeni. Teoria ta uwzględnia wpływ klasycznego pola grawitacyjnego, przejawiającego się, jako zakrzywienie czasoprzestrzeni, na skwantowane pola związane z pozostałymi oddziaływaniami. Jej najważniejszym przewidywaniem jest produkcja par cząstka-antycząstka w silnym, zależnym od czasu polu grawitacyjnym. Pomimo braku eksperymentalnego potwierdzenia, oczekuje się, że teoria ta dobrze opisuje procesy, w których można pominąć wpływ wyprodukowanych cząstek na pole grawitacyjne, oraz których charakterystyczna skala energii jest znacznie mniejsza od energii Plancka.

    Rozbłysk słoneczny - zespół zjawisk i procesów fizycznych wywołany nagłym wydzieleniem w atmosferze Słońca ogromnej ilości energii spowodowany przez proces anihilacji pola magnetycznego. Energia ta została wcześniej zakumulowana w polach magnetycznych obszarów aktywnych. Cewki Helmholtza (Cewki Helmholtza-Gaugaina) – układ cewek, wewnątrz którego istnieje duży obszar o w przybliżeniu stałym wektorze indukcji pola magnetycznego. Są one używane do wytwarzania jednorodnego pola magnetycznego i kompensacji pola zewnętrznego (głównie ziemskiego). Nazwane na cześć niemieckiego fizyka Hermanna von Helmholtza.

    Pole magnetyczne – stan przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Pole magnetyczne, obok pola elektrycznego, jest przejawem pola elektromagnetycznego. W zależności od układu odniesienia, w jakim znajduje się obserwator, to samo zjawisko może być opisywane jako objaw pola elektrycznego, magnetycznego albo obu. Elektromagnes – urządzenie wytwarzające pole magnetyczne w wyniku przepływu przez nie prądu elektrycznego. Zbudowany jest z cewki nawiniętej zazwyczaj na rdzeniu ferromagnetycznym, o otwartym obwodzie magnetycznym, zwiększającym natężenie pola magnetycznego w części otoczenia zwojnicy. Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta przy wzroście natężenia prądu elektrycznego płynącego przez cewkę. Pole magnetyczne zanika, gdy prąd przestaje płynąć.

    Anihilacja pola magnetycznego – gwałtowna zamiana energii pola magnetycznego na energię termiczną i kinetyczną w szeregu procesów fizycznych zachodzących w obszarze gwałtownej (przestrzennie) zmiany pola magnetycznego. Jeden z głównych mechanizmów powstawania rozbłysków słonecznych i gwiazdowych.

    Viofor - urządzenie przeznaczone do leczenia szybkozmiennym polem magnetycznym małej częstotliwości w granicach poniżej 3000Hz. Zabiegi wykonywane tym urządzeniem polegają na aplikacji pola magnetycznego o niskiej wartości indukcji, zbliżonej do pola magnetycznego ziemi, tj ok 0,5 Gs ( 0,05 mT) na cały organizm lub wybrane części ciała. Viofor znajduje zastosowanie m.in. w leczeniu chorób układu nerwowego, układu pokarmowego, chorób metabolicznych. Generalnie stosowany w poprawie stanu ogólnego, przyspieszeniu zdrowienia, w profilaktyce. Najczęściej w postaci przenośnej maty, na którą kładziemy lub, którą przykrywamy pacjenta.

    Magnetopauza – powierzchnia ograniczająca magnetosferę planety (np. Ziemi), na której ciśnienie wiatru słonecznego równoważy ciśnienie pola magnetycznego planety. Przebiegunowanie Ziemi – proces, w którym następuje odwrócenie kierunku ziemskiego pola magnetycznego (zamiana magnetycznego bieguna północnego z południowym), którego wielokrotne zachodzenie w historii Ziemi stwierdzono doświadczalnie w drugiej połowie XX w., m.in. na podstawie wykonanych przez Allana V. Coxa badań resztkowego magnetyzmu skał płyt oceanicznych, zmierzających do weryfikacji hipotezy Wegenera.

    Osnowa magnetyczna – usystematyzowany zbiór punktów w terenie, dla których w wyniku opracowania pomiarów magnetycznych określono składowe wektora natężenia pola magnetycznego odniesione do przyjętej epoki oraz ich dokładność. Osnowa magnetyczna służy do wyznaczania, zarówno w czasie jak i przestrzeni, rozkładu pola magnetycznego Ziemi, a zwłaszcza deklinacji magnetycznej. Zwierciadło magnetyczne - obszar pola magnetycznego w które zmienia natężenie wzdłuż linii pola, co sprawia że cząstki naładowane elektryczne mają tendencję do odbijania się od tego obszaru. Stanowi element pułapki magnetycznej stosowanej do ograniczenia gorącej plazmy.

    Indukcja elektromagnetyczna - zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku na skutek zmian strumienia pola magnetycznego. Zmiana ta może być spowodowana zmianami pola magnetycznego lub względnym ruchem przewodnika i źródła pola magnetycznego. Zjawisko to zostało odkryte w 1831 roku przez angielskiego fizyka Michaela Faradaya.

    Dodano: 11.01.2009. 12:03  


    Najnowsze