Magnetická interakcia objektov je jedným zo základných procesov, ktorými sa riadi všetko vo vesmíre. Jeho viditeľným prejavom sú magnetické javy. Medzi ne patrí polárna žiara, príťažlivosť magnetov, magnetické búrky atď. Ako vznikajú? Čo sú to?
Magnetizmus
Magnetické javy a vlastnosti sa súhrnne označujú ako magnetizmus. O ich existencii sa vie už veľmi dlho. Predpokladá sa, že už pred štyrmi tisíckami rokov Číňania použili tieto znalosti na vytvorenie kompasu a navigáciu na námorné výlety. Vykonávanie experimentov a seriózne štúdium fyzikálneho magnetického javu sa začalo až v 19. storočí. Hans Oersted je považovaný za jedného z prvých výskumníkov v tejto oblasti.
Magnetické javy sa môžu vyskytnúť vo vesmíre aj na Zemi a objavujú sa iba v magnetických poliach. Takéto polia vznikajú z elektrických nábojov. Keď sú náboje nehybné, vytvára sa okolo nich elektrické pole. Keď sa pohybujú - magnetické pole.
To znamená, že fenomén magnetického poľa nastáva s príchodomelektrický prúd alebo striedavé elektrické pole. Ide o oblasť priestoru, v ktorej pôsobí sila, ktorá ovplyvňuje magnety a magnetické vodiče. Má svoj vlastný smer a klesá, keď sa vzďaľuje od svojho zdroja - vodiča.
Magnety
Teleso, okolo ktorého sa vytvára magnetické pole, sa nazýva magnet. Najmenší z nich je elektrón. Príťažlivosť magnetov je najznámejší fyzikálny magnetický jav: ak k sebe pripojíte dva magnety, budú sa buď priťahovať, alebo odpudzovať. Všetko je to o ich vzájomnej pozícii. Každý magnet má dva póly: severný a južný.
Rovnomenné póly sa odpudzujú, opačné póly sa naopak priťahujú. Ak ho prerežete na dve časti, severný a južný pól sa neoddelia. V dôsledku toho získame dva magnety, z ktorých každý bude mať tiež dva póly.
Existuje množstvo materiálov, ktoré sú magnetické. Patria sem železo, kob alt, nikel, oceľ atď. Medzi nimi sú kvapaliny, zliatiny, chemické zlúčeniny. Ak magnety držíte blízko magnetu, samy sa nimi stanú.
Látky ako čisté železo túto vlastnosť ľahko získajú, no aj rýchlo sa s ňou rozlúčia. Iným (ako je oceľ) trvá magnetizácia dlhšie, no efekt si zachovajú dlhú dobu.
Magnetizing
Vyššie sme zistili, že magnetické pole vzniká pri pohybe nabitých častíc. O akom pohybe sa však môžeme baviť napríklad v kuse železa zaveseného na chladničke? Všetkylátky sa skladajú z atómov, ktoré obsahujú pohybujúce sa častice.
Každý atóm má svoje vlastné magnetické pole. Ale v niektorých materiáloch sú tieto polia nasmerované náhodne rôznymi smermi. Kvôli tomu sa okolo nich nevytvorí jedno veľké pole. Takéto látky nie sú schopné magnetizácie.
V iných materiáloch (železo, kob alt, nikel, oceľ) sú atómy schopné zoradiť sa tak, že všetky smerujú rovnakým spôsobom. Výsledkom je, že sa okolo nich vytvorí spoločné magnetické pole a telo sa zmagnetizuje.
Ukazuje sa, že magnetizácia tela je usporiadaním polí jeho atómov. Na porušenie tohto rozkazu stačí poriadne udrieť napríklad kladivom. Polia atómov sa začnú chaoticky pohybovať a stratia svoje magnetické vlastnosti. To isté sa stane, ak sa materiál zahreje.
Magnetická indukcia
Magnetické javy sú spojené s pohyblivými nábojmi. Takže okolo vodiča s elektrickým prúdom určite vznikne magnetické pole. Ale môže to byť aj naopak? Túto otázku si raz položil anglický fyzik Michael Faraday a objavil fenomén magnetickej indukcie.
Dospel k záveru, že konštantné pole nemôže spôsobiť elektrický prúd, ale premenné môže. Prúd sa vyskytuje v uzavretom okruhu magnetického poľa a nazýva sa indukcia. V tomto prípade sa elektromotorická sila zmení úmerne so zmenou rýchlosti poľa, ktoré preniká obvodom.
Faradayov objav bol skutočným prelomom a priniesol značné výhody výrobcom elektrických zariadení. Vďaka nemu bolo možné prijímať prúd z mechanickej energie. Použil sa zákon odvodený vedcom apoužívané v zariadeniach elektrických motorov, rôznych generátorov, transformátorov atď.
magnetické pole Zeme
Jupiter, Neptún, Saturn a Urán majú magnetické pole. Naša planéta nie je výnimkou. V bežnom živote si to takmer nevšimneme. Nie je hmatateľný, nemá chuť ani vôňu. Ale práve s ním sú spojené magnetické javy v prírode. Ako napríklad polárna žiara, magnetické búrky alebo magnetorecepcia u zvierat.
Zem je v podstate obrovský, no nie veľmi silný magnet, ktorý má dva póly, ktoré sa nezhodujú s geografickými. Magnetické čiary opúšťajú južný pól planéty a vstupujú na sever. To znamená, že v skutočnosti je južný pól Zeme severným pólom magnetu (preto je na západe južný pól označený modrou - S a červenou farbou severný pól - N).
Magnetické pole siaha stovky kilometrov od povrchu planéty. Slúži ako neviditeľná kupola, ktorá odráža silné galaktické a slnečné žiarenie. Pri zrážke častíc žiarenia so zemským obalom vznikajú mnohé magnetické javy. Pozrime sa na najznámejšie z nich.
Magnetické búrky
Slnko má silný vplyv na našu planétu. Dáva nám nielen teplo a svetlo, ale vyvoláva aj také nepríjemné magnetické javy, akými sú búrky. Ich vzhľad súvisí so zvýšením slnečnej aktivity a procesov, ktoré sa vyskytujú vo vnútri tejto hviezdy.
Zem je neustále ovplyvňovaná tokom ionizovaných častíc zo Slnka. Pohybujú sa srýchlosťou 300-1200 km/s a sú charakterizované ako slnečný vietor. Z času na čas však na hviezde dôjde k náhlemu vyvrhnutiu obrovského množstva týchto častíc. Pôsobia ako nárazy na zemský plášť a spôsobujú osciláciu magnetického poľa.
Takéto búrky zvyčajne trvajú až tri dni. V tomto čase sa niektorí obyvatelia našej planéty cítia zle. Vibrácie mušle sa u nás prejavujú bolesťami hlavy, zvýšeným tlakom a slabosťou. Za život zažije človek v priemere 2 000 búrok.
Northern Lights
V prírode sú aj príjemnejšie magnetické javy – polárna žiara alebo polárna žiara. Prejavuje sa vo forme žiary oblohy s rýchlo sa meniacimi farbami a vyskytuje sa hlavne vo vysokých zemepisných šírkach (67-70 °). Pri silnej aktivite Slnka je žiara pozorovaná ešte nižšia.
Približne 64 kilometrov nad pólmi sa nabité slnečné častice stretávajú so vzdialenými oblasťami magnetického poľa. Tu niektoré z nich smerujú k magnetickým pólom Zeme, kde interagujú s plynmi atmosféry, a preto sa objavuje polárna žiara.
Spektrum žiary závisí od zloženia vzduchu a jeho riedkosti. Červená žiara sa vyskytuje vo výške 150 až 400 kilometrov. Modré a zelené odtiene sú spojené s vysokým obsahom kyslíka a dusíka. Vyskytujú sa v nadmorskej výške 100 kilometrov.
Magnitorecepcia
Hlavnou vedou, ktorá študuje magnetické javy, je fyzika. Niektoré z nich však môžu súvisieť aj s biológiou. Napríklad magnetická citlivosť bývaniaorganizmy - schopnosť rozpoznať magnetické pole Zeme.
Mnohé zvieratá, najmä sťahovavé druhy, majú tento jedinečný dar. Schopnosť magnetorecepcie bola zistená u netopierov, holubov, korytnačiek, mačiek, jeleňov, niektorých baktérií atď. Pomáha zvieratám orientovať sa vo vesmíre a nájsť svoj domov, pričom sa od neho vzdiali na desiatky kilometrov.
Ak človek používa na orientáciu kompas, zvieratá používajú úplne prirodzené nástroje. Vedci zatiaľ nevedia presne určiť, ako a prečo magnetorecepcia funguje. Je však známe, že holuby dokážu nájsť svoj domov, aj keď ich odvezú stovky kilometrov od neho, pričom vtáka zatvoria do úplne tmavej schránky. Korytnačky nájdu svoje rodisko aj po rokoch.
Vďaka svojim „superschopnostom“zvieratá predvídajú sopečné erupcie, zemetrasenia, búrky a iné katastrofy. Sú citlivé na kolísanie magnetického poľa, čo zvyšuje schopnosť sebazáchovy.
