آهنربایی كره زمین

با پیدایش آهنربا , پس از گذشت زمان كوتاهی پی بردند كه كرهٔ زمین نیز خاصیت آهنربایی دارد تا آنجا كه نام قطب های آهن ربا را را بر اساس نام قطب های زمین نام گذاری كردند

۱) زمینه

با پیدایش آهنربا ، پس از گذشت زمان كوتاهی پی بردند كه كرهٔ زمین نیز خاصیت آهنربایی دارد ؛ تا آنجا كه نام قطب های آهن ربا را را بر اساس نام قطب های زمین نام گذاری كردند.

به دنبال آن ، برای اولین در سال ۱۶۰۰ میلادی ، توسط « گیلبرت » زمین به عنوان یك آهنربای بزرگ معرفی شد .

برای دلیل وجود خاصیت مغناطیسی در كرهٔ زمین ، نظریه های متفاوتی از آغاز شناخت آن تا كنون ، ارائه شده است و حتی بعضی می گفتند ، خاصیت مغناطیسی كرهٔ زمین ، تحت تأثیر كره های دیگر است . اما آخرین نظریه ، این خاصیت را به مواد مذاب داخل كرهٔ زمین مربوط می داند .

۲) خاصیت مغناطیسی كرهٔ زمین

یكی از ویژگی های مهم كرهٔ زمین ، وجود خاصیت آهنربایی در آن است و مانند این است كه درون كرهٔ زمین ، آهنربای بسیار بزرگی قرار داده شده است و تا كنون ، نظریه های گو ناگونی برای علت آن ارائه شده است . آخرین نظریه این است كه درون كرهٔ زمین ، مواد مذاب در حال حركت وجود دارد و بیشتر این مواد ، از جنس آهن و نیكل هستند . هنگامی كه این مواد حركت می كنند ، در اطراف جریان های الكتریكی ضعیفی به وجود می آورند كه در مجموع ، باعث می شود كرهٔ زمین ، خاصیت آهنربایی پیدا كند و در اطراف كرهٔ زمین ، میدان مغناطیسی به وجود می آید . ما روی آهنربای بزرگی به نام «زمین » زندگی می كنیم .

چندین سیارهٔ دیگر از سیاره های منظومه شمسی نیز ، میدان مغناطیسی دارند كه از جمله آنها می توان از عطارد و مشتری نام برد . این خاصیت در خورشید و بسیاری ستاره های دیگر نیز دیده می شود .

خاصیت مغناطیسی كرهٔ زمین ، نقش بسیار مهمی در جهت یابی كشتی ها و هواپیماها دارد . شمال و جنوب مغناطیسی زمین ثابت نیست و در فاصله های زمانی ، به میزان قابل ملاحظه ای تغییر می كند .

۳) زاویه انحراف

چنانچه به كمك عقربهٔ مغناطیسی به طرف قطب شمال یا جنوب برویم ، به قطب شمال و جنوب واقعی كرهٔ زمین نمی رسیم . علت این است كه قطب شمال و جنوب جغرافیایی و مغناطیسی كرهٔ زمین ، با هم یكی نیست ؛ یعنی اینكه قطب شمال مغناطیسی زمین ، درست روی قطب شمال جغرافیایی زمین قرار ندارد و اگر دو قطب جغرافیایی و مغناطیسی زمین را توسط خطی فرضی به به نام « محور » به هم وصل كنیم ، بین دو محور مغناطیسی و محور جغرافیایی زمین ، زاویه ای ساخته می شود كه به آن ، زاویهٔ انحراف گویند . این زاویه ، به مرور زمان ، جزئی تغییر می كند و ثابت نمی ماند ، و اندازهٔ آن در نقاط مختلف زمین متفاوت است . زاویهٔ انحراف در جهت یابی هواپیماها و كشتی ها بسیار مهم است . هم اكنون قطب شمال مغناطیسی كرهٔ زمین ، در شمال كانادا قرار دارد.

۴) زاویه میل

مطالعهٔ مغناطیسی زمین ، نشان می دهد كه خط های میدان مغناطیسی زمین افقی نیست و با سطح زمین زاویه ای می سازد همچنین می دانیم خاصیت مغناطیسی یك آهنربا در نقاط مختلف آن متفاوت است و در دو قطب آن ، این خاصیت بیشتر است . به همین ترتیب ، خاصیت آهنربایی كرهٔ زمین در دو قطب بیشتر است . پس اگر یك عقربهٔ مغناطیسی آزاد باشد تا بتواند در راستای عمودی نیز حركت كند ، نوك این عقربه نزدیك قطب ها به زمین متمایل می شود و در خط استوای مغناطیسی عقربه ، افقی قرار می گیرد و در قطب ها ، به عنوان مثال قطب شمال ، نوك عقربه N آن ، عمود بر سطح افقی خواهد شد .

پس محور مغناطیسی عقربه های مغناطیسی در مكان های مختلف استوا تا قطب ، نسبت به سطح افق تغییر كرده و زاویه ای با افق می سازد ؛ این زاویه را زاویهٔ میل گویند . پس زاویه میل ، زاویه ای است كه محور مغناطیسی عقربه با سطح افق می سازد همچنین این زاویه ، در جهت یابی هواپیماها و كشتی ها نقش بسیار مهمی دارد ؛ در جغرافیا به این زاویه ، عرض جغرافیایی گویند .

۵) كشف معدن های آهنی زمین

مطالعهٔ میدان مغناطیسی زمین برای هدف های علمی و عملی ، از اهمیت به سزایی برخوردار است . وجود میدان مغناطیس زمین ، انجام پاره ای از بررسی های مهم دیگر را میسر كرده است ؛ از آن جمله ، می توان از روش های اكتشاف و مطالعهٔ ذخایر زمین نام برد . تحلیل دقیق میدان مغناطیسی زمین ، وسیلهٔ توانمندی برای بررسی ذخایر معدنی زمین است . در حال حاضر ، جست و جوی مغناطیس سنجی ، روش ژئوفیزیكی مهم و گسترده ای است كه برای اكتشاف و ذخایر معدنی به كار می رود .

در زمین ، نواحی ای وجود دارد كه در آن جا كمیت های مغناطیسی به طور ناگهانی تغییر می كنند و مقادیری به خود می گیرند كه با مقادیر مربوط به محل های مجاور ، تفاوت زیادی دارند تفاوت زیاد كمیت های مغناطیسی در این ناحیه ها ، ناشی از فشار تودهٔ بزرگی از سنگ آهن های مغناطیسی در زیر سطح زمین است ؛ به همین دلیل ، مطالعهٔ ناهنجاری های مغناطیسی ، دانسته های باارزشی در مورد وجود و محل مخزن های سنگ های مغناطیسی ارائه می دهد .

۶) مین های دریایی

مواد مغناطیسی مانند آهن كه در میدان مغناطیسی كرهٔ زمین قرار گرفته باشند . به مرور زمان ، خاصیت مغناطیسی پیدا می كنند ؛ مثلاً یك كشتی كه در آن آهن نیز به كار رفته است ، به مرور زمان آهنربا می شود . از این خاصیت برای به دام انداختن آن استفاده می شود عملكرد یك مین دریایی ، به گونه ای است كه خاصیت آهنربایی كشتی بر آن اثر گذاشته و فرمان انفجار صادر می شود .

در یك مین دریایی ، عقربه ای مغناطیسی قرار داده اند كه هنگام عبور كشتی از بالای آن ، عقربه تحت تأثیر قرار گرفته و مین از سطح زیرین دریا ، به سطح دریا می رسد و سپس منفجر می شود . برای خنثی كردن این مین ها دو روش وجود دارد .

الف) مغناطیس نیرومندی را با كابل های سیمی از زیر هواپیما آویزان كرده و آن را نزدیك سطح آب ، حركت می دهند . آهنربای قوی روی مین ها اثر گذاشته و آنها را خنثی می كند . گاهی كابل سیمی دایره شكل را به طور شناور روی سطح آب قرار می دهند و جریانی را از آن می گذرانند ، كه بر اثر این میدان مغناطیسی یا جریان جریان ساز و كار ، مین ها عمل كرده ، بدون هیچ خسارتی منفجر می شوند .

ب) حلقه هایی از سیم عایق شده را به كشتی وصل كنند و جریانی را از آنها می گذرانند ؛ به طوری كه میدان مغناطیسی این جریان مساوی و در خلاف میدان مغناطیسی كشتی كشتی ( كه یك مغناطیس دائمی است ) باشد . وقتی این میدان ها با هم تركیب شوند ، یكدیگر را خنثی می كنند و كشتی بدون این كه ساز و كار مین را به كار اندازند ، از روی آن می گذرد .

۷) باستان شناسی مغناطیسی

میدان مغناطیسی زمین ، منظم و پایدار نیست ؛ بلكه با گذشت سال ها در یك محل معین ، مقدار متوسط زاویهٔ انحراف و میل تغییر می كند . این انحراف محور مغناطیسی و در نتیجه ، تغییرات زاویه انحراف و زاویه میل در یك محل نسبت به زمان ، شاخهٔ جدیدی را در « باستان شناسی » به نام «باستانو مغناطیسی» ایجاد كرده است كه توسط آن ، عمر كوره ها ، اجاق ها و آتشكده های قدیمی تعیین می شود .

اساس كار ، مبتنی بر این است كه بیشتر خاك رسهایی كه این اجسام از آنها ساخته شده اند ، حاوی مقدار كمی مواد مغناطیسی اند . سمتگیری این مواد مغناطیسی ، با گرم شدن در موقع استفادهٔ عادی تثبیت شده است . با مقایسهٔ جهت فعلی میدان مغناطیسی زمین با جهت میدان مغناطیسی این مواد ، می توان قدمت باستانی تقریبی آن ها را تعیین كرد .

در مقیاس طولانی تر زمان ( دوران زمین شناسی ) ، شواهدی وجود دارد كه نشان می دهد محور مغناطیسی زمین در مدت چهار میلیون سال گذشته ، نه بار كاملاً تغییر جهت داده است . این شواهد ، مبتنی بر اندازه گیری های خاصیت مغناطیسی ( ضعیف ) تثبیت شده در تخته سنگ های با عمر زمین شناسی معین هستند .

منبع :

آهنربا ( از مجموعه كتاب های دانش پایه ) ، نوشتهٔ محمد رضا خیاطان ، چاپ دوم ۱۳۸۲ ، از انشارات مدرسه