Что может являться источником магнитного поля: Что является источником магнитного поля? Как его можно обнаружить?

Содержание

Таинственные радиоимпульсы из глубин космоса – что это?

Автор фото, VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Начиная с 2007 г., астрономы зафиксировали около 20 таинственных радиоимпульсов, источники которых находились далеко за пределами нашей Галактики. Обозреватель BBC Earth решил разузнать поподробнее об этом явлении.

Во Вселенной нет недостатка в странных и до конца не понятых явлениях — от черных дыр до диковинных планет. Ученым есть над чем поломать голову.

Но одна загадка в последнее время особенно занимает астрономов — таинственные всплески радиоизлучения в космосе, известные как быстрые радиоимпульсы.

Они длятся лишь несколько миллисекунд, но при этом выделяется примерно в миллион раз больше энергии, чем производится за такой же промежуток времени Солнцем.

С момента обнаружения первого такого импульса в 2007 г. астрономам удалось зарегистрировать менее 20 подобных случаев — все их источники находились за пределами нашей Галактики и были равномерно распределены по небосводу.

Однако телескопы, как правило, в каждый конкретный момент времени наблюдают за небольшими участками неба.

Если экстраполировать полученные данные на весь небосвод, то, как предполагают астрономы, количество подобных радиоимпульсов может достигать 10 тысяч в день.

И никто не знает причину этого явления.

Автор фото, NASA/ESA

Подпись к фото,

Цепочка звездных скоплений между двумя сближающимися галактиками

У астрономов, разумеется, предостаточно возможных объяснений, некоторые из которых звучат весьма экзотично: столкновения нейтронных звезд, взрывы черных дыр, обрывы космических струн и даже результаты деятельности внеземного разума.

«Сейчас теорий, пытающихся объяснить природу быстрых радиоимпульсов, существует больше, чем зарегистрировано собственно импульсов, — говорит Данкан Лоример, сотрудник американского Университета Западной Виргинии и руководитель научной группы, которая обнаружила самый первый быстрый радиоимпульс (его еще называют импульсом Лоримера). — Это благодатная почва для теоретиков».

Но даже если объяснение природы быстрых радиоимпульсов окажется гораздо более банальным, все равно они могут принести науке большую пользу.

Эти радиосигналы подобны лазерным лучам, прошивающим Вселенную и встречающим на своем пути магнитные поля, плазму и другие космические явления.

Иными словами, они захватывают по дороге информацию о межгалактическом пространстве и могут представлять собой уникальный инструмент исследования Вселенной.

«Они, без сомнения, революционизируют наше понимание Вселенной, поскольку с их помощью можно производить очень точные измерения», — говорит Пэнь Уэ-Ли, астрофизик из Торонтского университета.

Но прежде чем это произойдет, ученым нужно добиться лучшего понимания природы быстрых радиоимпульсов.

За последние несколько месяцев астрономам удалось достигнуть в этой области многообещающего прогресса.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Радиотелескоп обсерватории в австралийском городе Паркс

Первым, что поразило Лоримера в обнаруженном им импульсе, была его интенсивность.

Лоример с коллегами просматривали архивные массивы данных, собранные при помощи радиотелескопа Паркс в Австралии. Они искали радиоимпульсы — например, те, что испускают быстро вращающиеся нейтронные звезды, так называемые пульсары.

Эти звезды, каждая диаметром с крупный город, обладают плотностью атомного ядра и могут вращаться со скоростью свыше 1000 оборотов в секунду.

При этом они испускают узконаправленные потоки радиоизлучения, в связи с чем их еще называют космическими маяками.

Радиосигналы, излучаемые пульсарами, для наблюдателя с Земли выглядят как пульсации.

Но сигнал, обнаруженный командой Лоримера, был очень странным.

«Его интенсивность была настолько велика, что подавила работу электронных компонентов телескопа, — вспоминает Лоример. — Для источника радиоизлучения это крайне необычно».

Импульс продолжался около 5 миллисекунд, после чего его интенсивность упала.

«Я помню, как в первый раз увидел диаграмму импульса, — говорит член команды Лоримера Мэтью Бэйлз, астроном австралийского Технологического университета Суинберна. — Я был настолько взволнован в ту ночь, что не мог заснуть».

В течение примерно пяти лет после открытия импульса Лоримера он оставался необъяснимой аномалией.

Некоторые ученые полагали, что речь идет просто об инструментальной помехе. А в исследовании, опубликованном в 2015 г., говорится, что сходные по параметрам импульсы регистрируются во время работы микроволновок, установленных в хозяйственной части обсерватории Паркс.

Однако начиная с 2012 г. астрономы, работавшие на других телескопах, засекли еще несколько подобных радиоимпульсов, таким образом подтвердив, что сигналы на самом деле приходят из космоса.

И не просто из космоса — их источники находятся за пределами нашей Галактики, возможно, в миллиардах световых лет от Земли. Это предположение было высказано на основании измерений явления, известного как эффект дисперсии.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Обсерватория Паркс в Австралии

За время своего путешествия по Вселенной радиоволны вступают во взаимодействие с электронами плазмы, встречающейся им на пути. Такое взаимодействие вызывает замедление в распространении волн, зависящее от частоты радиосигнала.

Радиоволны более высокой частоты прибывают к наблюдателю чуть быстрее, чем радиоволны низкой частоты.

Замеряя разницу в этих значениях, астрономы могут вычислить, через какое количество плазмы пришлось пройти сигналу на пути к наблюдателю, что дает им приблизительное представление об удаленности источника радиоимпульса.

Радиоволны, приходящие к нам из других галактик, — не новость. Просто до открытия быстрых радиоимпульсов ученые не наблюдали сигналы такой высокой интенсивности.

Так, квазары — активные ядра галактик, внутри которых, как полагают ученые, находятся массивные черные звезды, — излучают огромное количество энергии, в том числе в радиодиапазоне.

Но квазары, расположенные в других галактиках, находятся настолько далеко от нас, что принимаемые от них радиосигналы чрезвычайно слабы.

Их легко мог бы заглушить даже радиосигнал от мобильного телефона, помещенного на поверхность Луны, отмечает Бэйлз.

Другое дело быстрые радиоимпульсы. «Существование сигнала, интенсивность которого в миллион раз превышает что-либо обнаруженное ранее, будоражит воображение», — говорит Бэйлз.

Особенно учитывая тот факт, что быстрые радиоимпульсы могут свидетельствовать о новых, неизученных физических феноменах.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Так может выглядеть космическая струна

Одно из наиболее неоднозначных объяснений их происхождения имеет отношение к так называемым космическим струнам — гипотетическим одномерным складкам пространства-времени, которые могут тянуться по меньшей мере на десятки парсеков.

Некоторые из этих струн могут обладать сверхпроводящими свойствами, и по ним может течь электрический ток.

Согласно гипотезе, предложенной в 2014 году, космические струны иногда обрываются, что приводит к выбросу электромагнитного излучения.

Или же, говорит Пэнь, объяснением этих вспышек могут быть взрывы черных дыр.

Гравитационное поле черной дыры настолько массивно, что даже свет, попав в нее, не способен вырваться обратно.

Однако в 1970-х гг. известный британский физик-теоретик Стивен Хокинг предположил, что энергия может испаряться с поверхности стареющих черных дыр.

Если предположить, что на раннем этапе развития Вселенной в ней формировались черные дыры небольших размеров, то сейчас они, возможно, как раз испаряются и в конечном счете взрываются, что приводит к мгновенному выбросу радиоизлучения.

В феврале 2016 г. астрономы объявили о том, что им, возможно, удалось сделать прорыв в исследованиях.

Автор фото, NASA/ESA

Подпись к фото,

В центре галактики NGC 1600 находится гигантская черная дыра

Коллектив ученых под руководством Эвана Киэна, работающий в штаб-квартире радиоинтерферометра «Квадратная километровая решетка» (Square Kilometre Array) в британском Астрофизическом центре Джодрелл Бэнк, проанализировала параметры одного быстрого радиоимпульса, зарегистрированного в апреле 2015 г.

Согласно выводам астрономов, источник радиоимпульса находился в галактике, расположенной в 6 млрд световых лет от нас и состоящей из старых звезд.

Впервые исследователям удалось определить расположение источника радиоизлучения с точностью до галактики, что было воспринято в научном сообществе как чрезвычайно важное открытие.

«Установление галактики, в которой находится источник быстрого радиоимпульса, — это решающий элемент головоломки, — говорит Бэйлз, который работал и в команде Киэна. — Если удается определиться с галактикой, мы способны узнать, насколько далеко от нас расположен источник».

После этого можно точно замерить объем энергии импульса и начать отбрасывать самые неправдоподобные теории относительно его происхождения.

В данном случае параметры наблюдаемого радиоимпульса свидетельствовали о вероятности по крайней мере одного сценария: столкновения парных нейтронных звезд, вращавшихся друг вокруг друга.

Казалось, что загадка природы быстрых радиоимпульсов почти раскрыта. «Меня очень взволновали результаты этого исследования», — говорит Лоример.

Но всего через несколько недель ученые Эдо Бергер и Питер Уильямс из Гарвардского университета поставили эту теорию под сомнение.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Радиотелескоп «Сверхбольшая антенная решетка» (Very Large Array), расположенный в американском штате Нью-Мексико

Выводы команды Киэна основывались на наблюдении явления, которое ученые интерпретировали как затухание радиосигнала по окончании быстрого радиоимпульса.

Источник затухающего сигнала достоверно находился в галактике, расположенной в 6 млрд световых лет от Земли, и исследователи полагали, что быстрый радиоимпульс пришел оттуда же.

Однако, по мнению Бергера и Уильямса, то, что Киэн принял за остаточный — затухающий — радиосигнал, к быстрому радиоимпульсу никакого отношения не имело.

Они тщательно проанализировали характеристики остаточного сигнала, направив на удаленную галактику американский радиотелескоп «Сверхбольшая антенная решетка» (Very Large Array).

Обнаружилось, что речь идет об отдельном явлении, вызванном колебанием яркости самой галактики за счет того, что в ее центре находится сверхмассивная черная дыра, поглощающая космические газы и пыль.

Иными словами, мерцающая галактика не являлась местом, из которого был выпущен быстрый радиоимпульс. Просто в поле зрения телескопа она оказалась случайно — или за истинным источником, или перед ним.

А если радиоимпульс не был послан из этой галактики, то, возможно, и причиной его стало не столкновение двух нейтронных звезд.

У нейтронного сценария есть еще одно слабое место. «Частота излучения быстрых радиоимпульсов гораздо выше, чем частота излучения, ожидаемая при столкновении нейтронных звезд», — говорит Максим Лютиков из американского Университета Пердью.

Кроме того, столкновения нейтронных звезд происходят на несколько порядков реже вероятной частотности быстрых радиоимпульсов, так что все зарегистрированные случаи объяснить только этим явлением нельзя.

А вскоре новые научные данные снизили еще больше вероятность такого объяснения.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

В Крабовидной туманности находится пульсар

В марте 2016 г. группа астрономов сообщила об ошеломительном открытии. Они изучали радиоимпульс, зарегистрированный в 2014 г. обсерваторией Аресибо в Пуэрто-Рико. Выяснилось, что речь идет не о единичном явлении — импульс повторялся 11 раз на протяжении 16 дней.

«Это стало самым крупным открытием с момента регистрации первого быстрого радиоимпульса, — говорит Пэнь. — Оно ставит крест на огромном числе предложенных до сих пор гипотез».

Все регистрировавшиеся прежде быстрые радиоимпульсы были единичными — повторения сигналов из того же сектора неба не фиксировалось.

Поэтому ученые предполагали, что они могут являться следствием космических катаклизмов, в каждом отдельном случае происходящих лишь однажды — например, взрывов черных дыр или столкновений нейтронных звезд.

Но такая теория не объясняет возможности (в некоторых случаях) повторения радиоимпульсов в быстрой последовательности. Что бы ни было причиной таких серий импульсов, условия для их возникновения должны сохраняться в течение определенного времени.

Это обстоятельство значительно сужает список возможных гипотез.

Одна из них, исследованием которой занимается Лютиков, гласит, что источниками быстрых радиоимпульсов могут быть молодые пульсары — нейтронные звезды, вращающиеся со скоростью до одного оборота в миллисекунду.

Со временем вращение пульсаров замедляется, а часть энергии вращения может выбрасываться в космос в виде радиоизлучения.

Не вполне ясно, каким именно образом пульсары могут испускать быстрые радиоимпульсы, но известно, что они способны излучать короткие импульсы радиоволн.

Так, пульсару, расположенному в Крабовидной туманности, предположительно около 1000 лет. Он относительно молод и является одним из самых мощных известных нам пульсаров.

Автор фото, VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Подпись к фото,

Так может выглядеть пульсар

Чем моложе пульсар, тем быстрее он вращается и большей энергией обладает. Лютиков называет такие объекты «пульсарами на стероидах».

И хотя пульсар в Крабовидной туманности сейчас не обладает достаточной энергией для того, чтобы излучать быстрые радиоимпульсы, не исключено, что сразу после возникновения он мог это делать.

Еще одна гипотеза гласит, что источник энергии для быстрых радиоимпульсов — не вращение нейтронной звезды, а ее магнитное поле, которое может быть в тысячу триллионов раз сильнее земного.

Нейтронные звезды, обладающие исключительно сильным магнитным полем, так называемые магнетары, могут излучать быстрые радиоимпульсы за счет процесса, сходного с тем, в результате которого возникают вспышки на Солнце.

По мере вращения магнетара магнитные поля в его короне — тонком внешнем слое атмосферы — меняют конфигурацию и теряют стабильность.

В какой-то момент линии этих полей ведут себя как при щелчке кнутом. Высвобождается поток энергии, ускоряющий заряженные частицы, которые и излучают радиоимпульсы.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Магнетары — это нейронные звезды с очень сильным магнитным полем

«Магнетаров во Вселенной достаточно много, — говорит Бэйлз. — Они отличаются нестабильностью, что, возможно, и объясняет возникновение быстрых радиоимпульсов».

Гипотезы, связанные с нейтронными звездами, более консервативны и основаны на относительно хорошо изученных явлениях, поэтому представляются более вероятными.

«Все гипотезы возникновения быстрых радиоимпульсов, которые я считаю сколько-нибудь серьезными и которые всерьез обсуждаю с коллегами, имеют отношение к нейтронным звездам», — говорит Бэйлз.

Впрочем, он признает, что такой подход может быть несколько однобоким. Многие астрономы, изучающие быстрые радиоимпульсы, изучают также и нейтронные звезды, так что их склонность рассматривать первые сквозь призму вторых понятна.

Имеются и более нетрадиционные объяснения. Например, ряд исследователей высказывает предположение, что быстрые радиоимпульсы возникают в результате столкновений пульсаров с астероидами.

Не исключено, что верными являются сразу несколько гипотез, и каждая из них объясняет какой-то определенный случай возникновения быстрых радиоимпульсов.

Возможно, одни импульсы повторяются, а другие нет, что не до конца исключает гипотезы столкновений нейтронных звезд и других катаклизмов космического масштаба.

«Может оказаться, что ответ очень прост, — говорит Лютиков. — Но может статься и так, что мы имеем дело с неизученными аспектами физики, с новыми астрофизическими явлениями».

Вне зависимости от того, чем в действительности окажутся быстрые радиоимпульсы, они могут принести большую пользу космической науке.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Пульсар есть и в галактике Messier 82

Например, их можно было бы использовать для измерения объема вещества во Вселенной.

Как уже было сказано, радиоволны встречают на своем пути межгалактическую плазму, которая замедляет их скорость в зависимости от частоты волны.

Кроме возможности замерить расстояние до источника сигнала, разница в скорости волн также дает представление о том, сколько электронов находится между нашей галактикой и источником излучения.

«В радиоволнах закодирована информация об электронах, из которых состоит Вселенная», — говорит Бэйлз.

Это дает ученым возможность приблизительно оценить количество обычной материи в космосе, что в дальнейшем поможет им при расчете моделей возникновения Вселенной.

Уникальность быстрых радиоимпульсов заключается в том, что они являются своего рода космическими лазерными лучами, говорит Пэнь.

Они прошивают космическое пространство в определенном направлении и обладают достаточно высокой интенсивностью, чтобы обеспечить превосходную точность измерений.

«Это самый точный из доступных нам измерительных инструментов при изучении далеких объектов в пределах прямой видимости», — объясняет он.

Так, по его словам, быстрые радиоимпульсы могут рассказать о структуре плазмы и магнитных полей вблизи источника излучения.

При прохождении плазмы радиоимпульсы могут мерцать — точно так же, как мерцают звезды, если наблюдать их сквозь земную атмосферу.

Измерение характеристик этого мерцания позволит астрономам измерять размеры областей плазмы с точностью до нескольких сотен километров.Благодаря высокому научному потенциалу, и не в последнюю очередь из-за необъяснимости явления, в последние несколько лет интерес ученых к быстрым радиоимпульсам существенно вырос.

«Раньше этой тематикой ученые в основном занимались в свободное от основных исследований время», — отмечает Лоример.

Теперь же астрономы усиленно ищут быстрые радиоимпульсы в еще неисследованных областях небосклона и продолжают наблюдения за секторами неба, где уже были зафиксированы эти явления — в надежде их зарегистрировать.

При этом задействуются мощности телескопов по всему миру, поскольку при наблюдении одного импульса из нескольких обсерваторий вероятность более точного вычисления координат источника существенно повышается.

Так, уже в ближайшие несколько лет радиотелескопы, подобные канадскому CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, или Канадский водородный интенсивный картографический эксперимент), смогут наблюдать за обширными участками неба и регистрировать сотни быстрых радиоимпульсов.

Чем больше будет собрано данных, тем более понятным станет феномен быстрых радиоимпульсов. Возможно, когда-нибудь их тайна будет раскрыта.

Соленоид как источник магнитного поля

Соленоид является разновидностью электромагнита. Единицей измерения силового показателя магнитного поля, которое создается соленоидом, является тесла, названная так в честь Николы Тесла, физика и изобретателя.
Соленоид — это стержень, имеющий обмотку. Магнитное поле в соленоиде возникнет только в том случае, если длина стрежня соленоида будет больше его диаметра. Соленоид может быть как источником магнитного поля внутри себя, так и являться внешним магнитопроводом. Имеет особое значение и вызывает интерес ученых именно магнитное поле, которое создается внутри соленоида, так как благодаря именно соленоиду появилась возможность создавать переменное и постоянное магнитное поле большой силы. Рекордное значение постоянного магнитного поля, полученное людьми, составило 91,4 Тл, а импульсного магнитного поля — 2,8×103 Тл. К примеру, сила магнитной индукции в солнечных пятнах имеет величину 10 Тл, а в обычном магните на холодильнике она равна 0,05 Тл. После того, как в лабораторных условиях были получены рекордные показатели магнитной индукции, создаваемой соленоидом, стали проводить исследования, связанные с влиянием магнитного поля на человека и материалы. Так, при разработке сверхпроводниковых материалов и электронных устройств, исследовали влияние магнитного поля в 100 Тл на медь. Оказывается, при воздействии на медь магнитным полем такой силы в материале создается поверхностное напряжение, которое в сорок тысяч раз превышает давление атмосферное. В результате чего медный объект такой силой просто разрывается.

Согласно теории Максвелла переменное электрическое поле является источником магнитного поля. Поэтому понятно как влияет переменный ток на биоритм человека в частности и на организм в целом. А создание мощного магнитного поля может стать оружием массового уничтожения. Не потому ли Никола Тесла уничтожил большую часть своих трудов, посвященных исследованиям магнитных полей?

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Ученые назвали средство от магнитных бурь — Российская газета

Чем опасны изменения космической погоды? И можно ли снизить негативное влияние магнитных бурь на человека? Об этом корреспондент «РГ» беседует с руководителем лаборатории метеопатологии и магнитобиологии Научного клинического центра доктором медицинских наук Юрием Гурфинкелем.

Юрий Ильич, магнитными бурями нас пугают с завидной регулярностью. Они действительно так опасны для здоровья?

Юрий Гурфинкель: На возмущение геомагнитного поля реагируют абсолютно все. Другое дело — как. Если человек молод и здоров, то в дни магнитных бурь он может почувствовать лишь легкую сонливость. Гораздо хуже пожилым и хроникам. В группе риска прежде всего пациенты с сердечной патологией и перенесшие нарушения мозгового кровообращения.

Механизмы влияния космической погоды на человека до конца еще не изучены. Однако есть данные из Франции, Германии, Китая, Израиля, Литвы, Грузии, ряда российских клиник — везде, где наблюдались больные с ишемией сердца, во время магнитных бурь возрастало примерно в два раза не только число инфарктов, но и смертность от них.

Что происходит с человеком?

Юрий Гурфинкель: Наш организм — это своего рода биокомпьютер, чувствительность которого наиболее высока в диапазоне магнитного поля Земли (до 50 микротесл). Джозеф Киршвинк и его коллеги из Калифорнийского технологического института установили наличие кристаллов магнетита в тканях мозга приматов и в надпочечниках человека. Количество этих наночастиц, восприимчивых к магнитному полю, составляет от одного до 10 миллионов на один грамм ткани. Они «улавливают» колебания в магнитосфере Земли. А это приводит, например, к выбросу адреналина и глюкокортикоидов (гормонов надпочечников).

Адреналин, в свою очередь, повышает свертываемость крови. Во время магнитных бурь она возрастает. Замедляется течение крови в капиллярах. А эритроциты, выражаясь научным языком, агрегируют, то есть склеиваются. Это увеличивает риск образования тромбов. Ухудшается общее состояние, нарушается работа сердечно-сосудистой системы и кровотока в мозгу. Наши исследования показали: движущаяся по сосудам кровь сама по себе может являться сенсором магнитных полей, поскольку красные кровяные клетки содержат гемоглобин и в силу этого обладают магнитным моментом.

Поэтому во время бури нарушается сон и возрастает число психических нарушений?

Юрий Гурфинкель: Геомагнитные возмущения организм человека воспринимает как стресс. Меняется гормональный фон в организме, нарушается работа сосудистой системы, в том числе и в сосудах головного мозга. При этом резко снижается выработка мелатонина, который продуцирует шишковидная железа, располагающаяся в центре головного мозга и управляющая процессами бодрствования и сна. В это время даже здоровый человек может пережить перепады настроения, а у некоторых это сопровождается всплесками агрессии.

Кто особенно подвержен влиянию магнитных бурь?

Юрий Гурфинкель: От 10 до 20 процентов молодых людей имеют повышенную чувствительность к геомагнитным возмущениям. Но чем старше человек, тем болезненней организм реагирует на плохую космическую погоду. Примерно 40 процентов 60-летних плохо себя чувствуют из-за волнения магнитного поля Земли. А среди 70-летних- уже больше чем у половины.

А как я могу понять, что источник моего недуга — повышенная солнечная активность?

Юрий Гурфинкель: Если «земная» причина ухудшения состояния исключена, специалисты советуют последить за прогнозом космической погоды. Например, есть портал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН. Если вы заметили, что вечером «прихватило» сердце, стоит проверить: не было ли в это время магнитной бури. Когда таких совпадений будет 8 из десяти, можно говорить о том, что у вас повышенная восприимчивость. Однако не стоит ориентироваться на долгосрочные прогнозы, которые печатают некоторые СМИ. Достаточно достоверную картину можно составить только на неделю вперед.

Можно ли избежать влияния магнитных бурь на организм?

Юрий Гурфинкель: Нет. Однако можно соблюдать нехитрые правила, чтобы минимизировать негативный эффект. Например, в тяжелые дни лучше ограничить физическую нагрузку, избегать нарушений режима сна, командировок с длительными перелетами. Желательно чаще находиться на свежем воздухе, употреблять достаточное количество жидкости, овощей и фруктов. Важно измерять артериальное давление, вовремя принимать лекарства. Пожилым людям крепкие алкогольные напитки лучше исключить вообще. Но если здоровье позволяет, можно выпить бокал натурального красного вина. Из-за интенсивной выработки адреналина магнитные бури могут вызвать повышенный аппетит. В таком случае не надо увлекаться мясной пищей, лучше обратить внимание на овощи, фрукты, рыбу.

А что делать, если во время магнитной бури «прихватило» прямо на работе?

Юрий Гурфинкель: Самое простое средство — принять обычный аспирин. Во время магнитной бури наиболее эффективен прием 150-200 мг этого препарата. Или комбинацию аспирина и плавикса (75 мг). Но только в том случае, если это пациенту не противопоказано, так как бесконтрольный прием этих препаратов может спровоцировать эрозии и даже язву желудка. Можно рекомендовать прием глицина. Эта незаменимая аминокислота благоприятно действует на головной мозг, уменьшает повышенную возбудимость.

Справка «РГ»

Во время солнечной вспышки всего за несколько минут происходит гигантский выброс энергии и к Земле отправляются потоки заряженных частиц. А через два-три дня нашей планеты достигают облака плазмы, которые и провоцируют бури — возмущение магнитного поля Земли. Периоды солнечной активности повторяются в среднем раз в 11 лет. И сейчас мы переживаем как раз один из них. По оценкам специалистов, в среднем магнитные бури случаются 5-6 раз в год и длятся 2-3 дня.

Индукция магнитного поля

Магнитное поле – особая форма материи, существующая вокруг движущихся электрических зарядов – токов. Источниками магнитного поля являются постоянные магниты, проводники с током. Обнаружить магнитное поле можно по действию на магнитную стрелку, проводник с током и движущиеся заряженные частицы. Для исследования магнитного поля используют замкнутый плоский контур с током (рамку с током). Впервые поворот магнитной стрелки […]

Принцип суперпозиции магнитных полей

Если магнитное поле получается в результат наложения нескольких магнитных полей то, магнитная индукция поля (), может быть найдена как векторная сумма магнитных индукций отдельных полей ():

   

Основные уравнения[править | править код]

Поскольку вектор магнитной индукции является одной из основных фундаментальных физических величин в теории электромагнетизма, он входит в огромное множество уравнений, иногда непосредственно, иногда через связанную с ним напряжённость магнитного поля. По сути, единственная область в классической теории электромагнетизма, где он отсутствует, это пожалуй разве только чистая электростатика.

  • (Здесь формулы приведем в СИ, в виде для вакуума[3], где есть варианты для вакуума — для среды; запись в другом виде и подробности — см. по ссылкам).

В магнитостатике[править | править код]

В магнитостатическом пределе[4] наиболее важными являются:

В общем случае[править | править код]

Основные уравнения (классической) электродинамики общего случая (то есть независимо от ограничений магнитостатики), в которых участвует вектор магнитной индукции B → {displaystyle {vec {B}}} :

  • Три из четырех уравнений Максвелла (основных уравнений электродинамики)

d i v E → = ρ ε 0 ,       r o t E → = − ∂ B → ∂ t {displaystyle mathrm {div} ,{vec {E}}={frac {rho }{varepsilon _{0}}}, mathrm {rot} ,{vec {E}}=-{frac {partial {vec {B}}}{partial t}}} d i v B → = 0 ,         r o t B → = μ 0 j → + 1 c 2 ∂ E → ∂ t {displaystyle mathrm {div} ,{vec {B}}=0, ,mathrm {rot} ,{vec {B}}=mu _{0}{vec {j}}+{frac {1}{c^{2}}}{frac {partial {vec {E}}}{partial t}}} а именно:

  • Закон отсутствия монополя:

d i v B → = 0 , {displaystyle mathrm {div} ,{vec {B}}=0,}

  • Закон электромагнитной индукции Фарадея:

r o t E → = − ∂ B → ∂ t , {displaystyle mathrm {rot} ,{vec {E}}=-{frac {partial {vec {B}}}{partial t}},}

  • Закон Ампера — Максвелла:

r o t B → = μ 0 j → + 1 c 2 ∂ E → ∂ t .{2}}}{frac {partial {vec {E}}}{partial t}}.}

  • Формула силы Лоренца:

F → = q E → + q [ v → × B → ] , {displaystyle {vec {F}}=q{vec {E}}+qleft[{vec {v}}times {vec {B}}right],} Следствия из неё, такие как

  • Выражение для силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля на ток (участок провода с током)

d F → = [ I d l → × B → ] , {displaystyle d{vec {F}}=left[I{vec {dl}}times {vec {B}}right],} d F → = [ j → d V × B → ] , {displaystyle d{vec {F}}=left[{vec {j}}dVtimes {vec {B}}right],}

  • выражение для момента силы, действующего со стороны магнитного поля на магнитный диполь (виток с током, катушку или постоянный магнит):

M → = m → × B → , {displaystyle {vec {M}}={vec {m}}times {vec {B}},}

  • выражение для потенциальной энергии магнитного диполя в магнитном поле:

U = − m → ⋅ B → , {displaystyle U=-{vec {m}}cdot {vec {B}},}

  • а также следующих из них выражения для силы, действующей на магнитный диполь в неоднородном магнитном поле и т.{2}}{2mu _{0}}}}

    • Оно в свою очередь входит (вместе с энергией электрического поля) и в выражение для энергии электромагнитного поля и в лагранжиан электромагнитного поля и в его действие. Последнее же с современной точки зрения является фундаментальной основой электродинамики (как классической, так в принципе и квантовой).

    Взаимодействие магнитов

    Постоянные магниты – это тела, длительное время сохраняющие намагниченность, то есть создающие магнитное поле.

    Основное свойство магнитов: притягивать тела из железа или его сплавов (например стали). Магниты бывают естественные (из магнитного железняка) и искусственные, представляющие собой намагниченные железные полосы. Области магнита, где его магнитные свойства выражены наиболее сильно, называют полюсами. У магнита два полюса: северный ​( N )​ и южный ​( S )​.

    Важно!
    Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный полюс.

    Разделить полюса магнита нельзя.

    Объяснил существование магнитного поля у постоянных магнитов Ампер. Согласно его гипотезе внутри молекул, из которых состоит магнит, циркулируют элементарные электрические токи. Если эти токи ориентированы определенным образом, то их действия складываются и тело проявляет магнитные свойства. Если эти токи расположены беспорядочно, то их действие взаимно компенсируется и тело не проявляет магнитных свойств.

    Магниты взаимодействуют: одноименные магнитные полюса отталкиваются, разноименные – притягиваются.

    Физический смысл магнитной индукции

    Физически это явление объясняется следующим образом. Металл имеет кристаллическую структуру (катушка состоит из металла). В кристаллической решетке металла расположены электрические заряды — электроны. Если на металл не оказывать ни какое магнитное воздействие, то заряды (электроны) находятся в покое и никуда не движутся.

    Васильев Дмитрий Петрович

    Профессор электротехники СПбГПУ

    Если же металл попадает под действие переменного магнитного поля (из-за перемещения постоянного магнита внутри катушки – именно перемещения), то заряды начинают двигаться под действием этого магнитного поля.

    В результате чего в металле возникает электрический ток. Сила этого тока зависит от физических свойств магнита и катушки и скорости перемещения одного относительно другого.

    При помещении металлической катушки в магнитное поле заряженные частицы металлический решетки (в кашутке) поворачиваются на определенный угол и размещаются вдоль силовых линий магнитного поля.

    Чем выше сила магнитного поля, тем больше количество частиц поворачиваются и тем более однородным будет являться их расположение.

    Магнитные поля, ориентированные в одном направлении не нейтрализуют друг друга, а складываются, формируя единое поле.

    Расчет электрических цепей

Расчет различных параметров электрических цепей постоянного и переменного тока
Расчет электрических цепей
  

Магнитное поле проводника с током

Электрический ток, протекающий по проводнику с током, создает в окружающем его пространстве магнитное поле. Чем больше ток, проходящий по проводнику, тем сильнее возникающее вокруг него магнитное поле.

Магнитные силовые линии этого поля располагаются по концентрическим окружностям, в центре которых находится проводник с током.

Направление линий магнитного поля вокруг проводника с током всегда находится в строгом соответствии с направлением тока, проходящего по проводнику.

Направление магнитных силовых линий можно определить по правилу буравчика: если поступательное движение буравчика (1) совпадает с направлением тока (2) в проводнике, то вращение его рукоятки укажет направление силовых линий (4) магнитного поля вокруг проводника.

При изменении направления тока линии магнитного поля также изменяют свое направление.

По мере удаления от проводника магнитные силовые линии располагаются реже. Следовательно, индукция магнитного поля уменьшается.

Направление тока в проводнике принято изображать точкой, если ток идет к нам, и крестиком, если ток направлен от нас.

Для получения сильных магнитных полей при небольших токах обычно увеличивают число проводников с током и выполняют их в виде ряда витков; такое устройство называют катушкой.

В проводнике, согнутом в виде витка, магнитные поля, образованные всеми участками этого проводника, будут внутри витка иметь одинаковое направление. Поэтому интенсивность магнитного поля внутри витка будет больше, чем вокруг прямолинейного проводника. При объединении витков в катушку магнитные поля, созданные отдельными витками, складываются. При этом концентрация силовых линий внутри катушки возрастает, т. е. магнитное поле внутри нее усиливается.

Чем больше ток, проходящий через катушку, и чем больше в ней витков, тем сильнее создаваемое катушкой магнитное поле. Магнитное поле снаружи катушки также складывается из магнитных полей отдельных витков, однако магнитные силовые линии располагаются не так густо, вследствие чего интенсивность магнитного поля там не столь велика, как внутри катушки.

Магнитное поле катушки с током имеет такую же форму, как и поле прямолинейного постоянного магнита: силовые магнитные линии выходят из одного конца катушки и входят в другой ее конец. Поэтому катушка с током представляет собой искусственный электрический магнит. Обычно для усиления магнитного поля внутрь катушки вставляют стальной сердечник; такую катушку называют электромагнитом.

Направление линий магнитной индукции катушки с током находят по правилу правой руки:

если мысленно обхватить катушку с током ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца указывали направление тока в ее витках, тогда большой палец укажет направление вектора магнитной индукции.

Для определения направления линий магнитного поля, создаваемого витком или катушкой, можно использовать также правило буравчика:

если вращать ручку буравчика по направлению тока в витке или катушке, то поступательное движение буравчика укажет направление вектора магнитной индукции.

Электромагниты нашли чрезвычайно широкое применение в технике. Полярность электромагнита (направление магнитного поля) можно определить и с помощью правила правой руки.

Закон Био-Савара-Лапласа, как формула для вычисления величины индукции магнитного поля

Закон Био-Савара – Лапласа является одним из распространенных законов, который позволяет вычислить вектор магнитной индукции () в любой точке магнитного поля, создаваемого в вакууме элементарным проводником с током:

   

где I – сила тока; – вектор элементарный проводник по модулю он равен длине проводника, при этом его направление совпадает с направлением течения тока; – радиус-вектор, который проводят от элементарного проводника к точке, в которой находят поле; – магнитная постоянная. Вектор является перпендикулярным к плоскости, в которой расположены и , конкретное направление вектора магнитной индукции определяют при помощи правила буравчика (правого винта).

Для однородного и изотропного магнетика, заполняющего пространство, вектор магнитной индукции в вакууме( и в веществе (), при одинаковых условиях, связывает формула:

   

где – относительная магнитная проницаемость вещества.

Частные случаи формул для вычисления модуля вектора магнитной индукции

Формула для вычисления модуля вектора индукции в центре кругового витка с током (I):

   

где R – радиус витка.

Модуль вектора магнитной индукции поля, которое создает бесконечно длинный прямой проводник с током:

   

где r – расстояние от оси проводника до точки, в которой рассматривается поле.

В средней части соленоида магнитная индукция поля вычисляется при помощи формулы:

   

где n – количество витков соленоида на единицу длины; I – сила тока в витке.

См. также[править | править код]

  • Векторный потенциал
  • Уравнения Максвелла
  • Электромагнитное поле
  • Тензор электромагнитного поля
  • Напряжённость магнитного поля

Закон электромагнитной индукции. ЭДС индукции в движущихся проводниках.

ЭДС индукции в проводниках, которые движутся в постоянном магнитном поле , соответствует 2му типу электромагнитной индукции , который обусловлен не переменным внешним магнитным полем, а действием сил Лоренца на свободные заряды проводника.
Закон электромагнитной индукции. ЭДС индукции в движущихся проводниках.

Действие магнитного поля на рамку с током

Когда в наружное поле помещают рамку из проводникового материала (проволоки), и в ней создается электроток, со стороны поля на нее будет воздействовать сила Ампера. При однородности поля равнодействующая амперовых сил получится нулевой. При этом их момент таковым не будет. Вследствие этого рамка будет поворачиваться вокруг своей оси. Индукционный вектор будет образовывать прямой угол с рамочной плоскостью.

Основные формулы раздела «Магнитное поле»

Магнитное поле

3.2

(63.6%)

50

votes

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.2. Всего получено оценок: 62.

Применение силы Лоренца

Данное явление используется в датчиках, применяемых для непрямого замера электротока в локаторах, кабелях, выявления скорости транспорта или турбины. Масс-спектрометры, работая с данной силой, вычисляют удельные заряды элементарных частиц. Лоренцово воздействие заставляет заряды двигаться по кругу. Замерив радиус траектории движения, можно вычислить удельную величину, представляющую собой отношение заряда к массе. Выглядит выражение так:

Q/m=v/(B*r).

Масс-спектрометр

Магнитосфера Земли

Магнитосферой называется пространство, прилежащее к небесному телу и обладающее особыми свойствами, которые определяются взаимодействием МП планеты с заряженными частицами из внешнего пространства. Для Земли диаметр этой сферы составляет более 90 тысяч километров.

Наша планета обладает основным и переменным магнитными полями. Первое формируется электротоками, образующимися на плотном ядре вследствие разницы температур. Второе образуется из-за действия внешних сил (электротоков в атмосфере) и отличается большой нестабильностью. С ним связаны такие явления, как магнитные бури и северное сияние.

Полевое пространство Земли может быть описано рядом показателей, например, его напряженность описывает силу и привязана к географической широте. Магнитное склонение показывает разницу между меридианом (с вектором, направленным на север) и соответствующей позицией магнитной стрелки.

Резонансный метод в испытаниях на восприимчивость к высокочастотному магнитному полю

Рис. 1. Катушка Гельмгольца

Для получения однородного магнитного поля используют катушки Гельмгольца (рис. 1) — две одинаковые и расположенные на одной оси радиальные катушки, расстояние между центрами которых равно их среднему радиусу. В центре такой системы колец образуется зона однородного магнитного поля.

Как известно, плотность магнитного потока, или магнитная индукция, пропорциональна электрическому току:

где B, [Тл] — магнитная индукция; µ0, Н×А–2 — магнитная постоянная; n — количество витков; I, [А] — сила электрического тока; r — радиус катушки.

Следовательно, для генерации мощного магнитного поля необходим большой ток. Однако на высоких частотах импеданс катушки становится высоким, как известно:

где XL — реактивное сопротивление катушки; f, [Гц] — частота; L, [Гн] — индуктивность катушки.

Если рабочая частота катушки Гельмгольца близка к частоте собственного резонанса, в эквивалентную схему (рис. 2) включаются паразитные емкости (рис. 3). Они подключаются параллельно индуктивности и собственному активному сопротивлению катушки.

Рис. 2. Эквивалентная схема катушки Гельмгольца

Частоту собственного резонанса определяют паразитная емкость и индуктивность катушки. Однако при проведении испытаний желательно использовать рабочую частоту значительно меньшего значения. В этом случае можно пренебречь влиянием паразитных емкостей и пойти другим путем.

Рис. 3. Эквивалентная схема высокочастотной катушки Гельмгольца

 

Метод прямого управления

Если испытания проводятся на постоянном токе, на низких частотах, или если катушки Гельмгольца имеют малую индуктивность, а паразитными емкостями C1 и C2 можно пренебречь, то в таком случае ток можно подавать непосредственно на контакты катушки. Источником может являться генератор, используемый совместно с внешним усилителем мощности или отдельно от него. В испытательной лаборатории ЭМС АО «ТЕСТПРИБОР» в зависимости от назначения испытаний используются комплексы имитации кондуктивных помех (КИКП‑1) или комплекс имитации бортовой сети (КИБС‑7).

На рис. 4 представлены типичные схемы их подключения к катушке Гельмгольца в режиме прямого управления. При испытаниях на частотах до 1,5 кГц применяется комплекс КИБС‑7. На частотах выше 1,5 кГц используется оборудование из состава КИКП‑1. При этом параметры катушки выбираются исходя из требований к частоте и величине плотности магнитного потока.

Рис. 4. Прямое управление катушками Гельмгольца с помощью комплексов КИКП 1 и КИБС 7

Напряжение U на контактах катушки при протекании через нее тока силой I можно представить следующим выражением [2]:

где I — пиковый ток; f — частота возбуждения; L1, L2 — индуктивности колец катушки Гельмгольца; R1, R2 — собственное сопротивление колец катушки Гельмгольца.

Тогда, с учетом (1), можно вычислить напряжение на контактах катушки Гельмгольца, необходимое для создания поля с магнитной индукцией B:

 

Метод последовательного резонанса

Импеданс катушки Гельмгольца возрастает пропорционально частоте. На высоких частотах возрастает реактивное сопротивление катушки. Так, например, для катушки с индуктивностью 45 мГн на частоте 10 кГц ее полное сопротивление будет равно 2827 Ом. Соответственно, при напряжении на контактах катушки 100 В по ней будет протекать ток в 35 мА. А чтобы получить ток в 2 А, необходимо подать напряжение 5,7 кВ, что неприемлемо с практической точки зрения.

Для решения данной проблемы с током в цепи катушки Гельмгольца можно использовать явление последовательного резонанса [1, 3]. Схема электрического подключения катушки представлена на рис. 5. Известно, что при последовательном резонансе полное сопротивление последовательного колебательного контура минимально и равно активному сопротивлению, так как реактивные сопротивления конденсатора и индуктивности имеют одинаковую величину, но противоположны по знаку.

Рис. 5. Схема подключения катушки Гельмгольца в режиме последовательного резонанса

Величина емкости конденсатора вычисляется выражением:

где fрез — частота резонанса, C — емкость компенсирующего конденсатора.

На частоте резонанса полное сопротивление катушки Гельмгольца равно ее активному сопротивлению R1+R2. Например, для катушки с активным сопротивлением, равным 3,3 Ом, чтобы создать в ней ток в 40 А, необходим генератор с выходным напряжением всего 132 В.

Основным недостатком резонансного метода является необходимость перестройки компенсирующего конденсатора при изменении резонансной частоты. Кроме того, при конструировании катушки и выборе конденсатора необходимо учитывать высокие напряжения, возникающие на их контактах, которые могут достигать единиц и даже десятков тысяч вольт. Поэтому необходимо применять меры по защите от электрического пробоя оборудования и требования в части обеспечения безопасности персонала.

 

Метод резонансного усиления тока

При испытаниях на восприимчивость к магнитному полю может не хватать мощности источника тока (генератора или усилителя). Однако существует способ увеличения тока в катушке Гельмгольца в два раза без замены источника тока. Этот метод называется методом резонансного усиления тока [1, 4]. На рис. 6 представлена схема подключения оборудования в указанном режиме.

Рис. 6. Схема генерации магнитного поля в режиме резонансного усиления тока

Емкости конденсаторов принимаются равными и вычисляются по формуле:

На резонансной частоте fрез импеданс катушек Гельмгольца имеет чисто активный характер и в четыре раза превышает сопротивление катушки в режиме последовательного резонанса [4]. Так, например, для катушки с активным сопротивлением, равным 3,3 Ом, чтобы создать в ней ток в 40 А, необходимо использовать генератор с выходным напряжением 264 В и током 20 А. Так же, как и в методе последовательного резонанса, здесь необходимо учитывать, что катушки, которые должны использоваться именно в схеме резонансного усиления тока, необходимо конструировать так, чтобы их сопротивление было, по возможности, минимальным. Кроме того, следует помнить и о том, что не только по причине наличия индуктивности, а также и из-за скин-эффекта сопротивление катушек переменному току больше, чем по постоянному.

 

Заключение

Рассмотрены три способа подключения катушки Гельмгольца для получения высокочастотных магнитных полей. Показано, что основным недостатком метода прямого подключения на высоких частотах является необходимость иметь высоковольтный источник переменного тока, что с практической точки зрения не всегда возможно. Метод последовательного резонанса имеет преимущество в активном характере сопротивления катушки на частоте резонанса, а величина сопротивления определяется только параметрами провода катушки. При этом способе не требуется высоковольтного источника переменного тока. Преимущество метода резонансного усиления тока (в сравнении с методом последовательного резонанса) заключается в увеличении в два раза тока (и магнитной индукции поля), протекающего через катушку Гельмгольца при одинаковом токе источника. Недостатком является большее полное сопротивление катушки, а значит, и необходимость источника с более высоким выходным напряжением. Преимуществом резонансных методов является возможность получения высокочастотных магнитных полей большой плотности магнитного потока, а также работа аппаратуры на чисто активное сопротивление. Недостатком является необходимость перестройки резонансного контура на требуемую для проверки аппаратуры резонансную частоту.

 

Российские физики и их зарубежные коллеги обнаружили «горячее пятно» на карте космических лучей ультравысоких энергий

Группа из 125 физиков, в которую вошли ученые и из России, обнаружила и изучила «горячее пятно» в созвездии Большой Медведицы. Этой работой физики стали на шаг ближе к обнаружению загадочных источников самых энергичных частиц во Вселенной.

Обсерватория Telescope Array, расположенная в штате Юта (США) и эксплуатируемая международной коллаборацией ученых из Бельгии, Кореи, России, США и Японии, обнаружила так называемое горячее пятно – область на небе, из которой приходит неожиданно много космических лучей ультравысоких энергий. Согласно сообщению ученых, открытие является шагом вперед в понимании природы загадочных источников наиболее энергичных частиц во Вселенной. В работе обсерватории активно участвует российская научная группа из Института ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН).

close

100%

«Горячее пятно» на карте космических лучей // Telescope Array

Telescope Array

Страны и институты, входящие в обсерваторию Telescope Array

Бельгия: Свободный университет Брюсселя.

«Это приближает нас к обнаружению источников, хотя задача еще не решена, – сообщил Гордон Томсон, профессор Университета Юты, один из руководителей обсерватории Telescope Array – крупнейшего детектора космических лучей в Северном полушарии. – Мы видим сгусток на небе, но внутри него – множество объектов различных типов, которые могут являться источниками космических лучей ультравысоких энергий. Но теперь мы знаем, где искать».

Результаты исследования приняты в печать в журнал Astrophysical Journal Letters.

По словам Томсона, многие астрофизики предполагают, что космические лучи ультравысоких энергий рождаются в активных ядрах галактик, в которых часть материи засасывается черной дырой, а другая часть выбрасывается наружу в форме направленной струи.

Другая популярная гипотеза состоит в том, что космические лучи рождаются при сверхмощных взрывах звезд – гамма-всплесках.

Источниками космических лучей более низких энергий являются Солнце, другие звезды и взрывы сверхновых, в то время как происхождение наиболее энергичных космических лучей остается загадкой в течение десятилетий.

Российские участники Telescope Array

Ткачев Игорь Иванович, д.ф.-м.н., член-корреспондент РАН (руководитель российской научной группы, член совета директоров обсерватории Telescope Array)

Исследование выполнено коллективом из 125 ученых, включая 6 исследователей из ИЯИ РАН.

Частицы из-за пределов нашей Галактики

Открытые в 1912 году космические лучи на самом деле представляют собой не лучи, а частицы: либо протоны (ядра атомов водорода), либо ядра более тяжелых химических элементов. Среди возможных источников космических лучей кроме активных ядер галактик и взрывов сверхновых называют радиогалактики, ударные волны от столкновений галактик и мощные магнетары, расположенные в других галактиках. Космические лучи также могли образоваться в результате медленного распада гипотетических сверхтяжелых частиц, оставшихся от Большого взрыва, происшедшего 13,8 млрд лет назад, которые сегодня, возможно, составляют темную материю.

Установка Telescope Array регистрирует космические лучи с энергией выше чем 1018 электрон-вольт. Эта энергия всего лишь одной частицы примерно равна кинетической энергии теннисного мячика, в котором триллионы триллионов атомов.

Космические лучи таких высоких энергий приходят к нам из-за пределов нашей Галактики – Млечного Пути, размер которой составляет 100 тыс. световых лет (около миллиарда миллиардов километров). Согласно предсказанию Грейзена, Зацепина и Кузьмина (ГЗК), частицы высочайших энергий должны терять энергию во взаимодействиях с реликтовым излучением. Этот эффект, предсказанный в 1966 году, сегодня подтвержден в экспериментах HiRes, Pierre Auger и Telescope Array. Поэтому такие частицы не могут приходить из слишком удаленных частей Вселенной — более 90% из них должны рождаться на расстояниях, не превышающих 300 млн световых лет.

«Из того, что космические лучи не концентрируются явно вокруг источников, а приходят достаточно изотропно, следует, что таких источников должно быть достаточно много.

Это требование трудно согласовать с ограничениями на физические свойства источников, требующими исключительных характеристик ускоряющих объектов. Сейчас существует только одна модель, удовлетворяющая всем наблюдательным данным, она предложена участниками нашей группы два года назад), – сообщил Сергей Троицкий, ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН. – С ростом статистики источники должны рано или поздно обнаружить себя. Наиболее близкий к нам мощный источник должен проявиться первым, и он может выглядеть как «горячее пятно».

«По пути к нам космические лучи отклоняются в галактических и внегалактических магнитных полях. Величина магнитного поля в нашей Галактике может быть определена из измерений вращения плоскости поляризации радиоизлучения от далеких источников, а за пределами Галактики точных измерений магнитных полей нет, – говорит руководитель российской группы Telelscope Array член-корреспондент РАН Игорь Ткачев. – Для космических лучей относительно низких энергий отклонения в магнитном поле приводят к потере информации об исходном направлении распространения, поэтому такие частицы не указывают на свои источники. Самые энергичные космические лучи привлекательны тем, что для них отклонения в галактическом магнитном поле не так велики, что в принципе открывает двери для новой области науки – астрономии заряженных частиц. Полная величина отклонения от направления на источник должна зависеть от неизвестных сегодня внегалактических магнитных полей. Идентификация источников позволит заодно измерить эти поля».

По словам Григория Рубцова, научного сотрудника ИЯИ РАН, задача поиска источников космических лучей напрямую связана с не решенной пока задачей точного определения их состава.

«Протоны – ядра водорода – отклоняются магнитными полями слабее, чем ядра других химических элементов, так как для ультрарелятивистских частиц определенной энергии отклонение пропорционально заряду, но не зависит от массы, – отмечает Рубцов. – Таким образом, идентифицировав источник, можно будет оценить заряд частицы по величине отклонения от направления на источник. Точное знание состава позволит исследовать процессы взаимодействия таких частиц внутри источников, а также с межзвездной средой и атмосферой. Эти процессы идут при энергиях, более чем в десять раз превышающих максимальные энергии столкновения, достижимые на современных коллайдерах».

12 сентября 14:13

Обсерватория Telescope Array использует два метода регистрации космических лучей. Установка имеет четыре комплекса телескопов, расположенных на расстоянии нескольких десятков километров друг от друга, каждый из которых фиксирует слабые вспышки ультрафиолетового флуоресцентного излучения атомов азота и кислорода, вызванные взаимодействием космических частиц с атмосферой. Такие частицы, попадая в атмосферу, рождают каскад вторичных частиц, называемый широким атмосферным ливнем (ШАЛ). ШАЛ регистрируется 523 наземными сцинтилляционными детекторами, которые покрывают площадь около 700 кв. км. Флуоресцентные детекторы использовались для более точного определения энергии частиц.

«Горячее пятно» на карте космических лучей

В новом исследовании обсерватории Telescope Array группа ученых рассмотрела космические лучи с энергиями выше 57 миллиардов миллиардов электрон-вольт (5,7•1019). Эти космические частицы были зарегистрированы с 11 мая 2008 года по 4 мая 2013 года. Несмотря на большую площадь установки, за пять лет было зафиксировано всего 72 таких события.

Оказалось, что 19 из этих частиц пришли из одной области неба, которая и получила название «горячее пятно».

Если бы космические лучи были распределены изотропно, от «горячего пятна» ожидалось бы в среднем 4,5 события. Обнаруженное «горячее пятно» – круг радиусом около 20 градусов, расположенный под созвездием Большой Медведицы. Экваториальные координаты его центра: склонение – 43,2 градуса, прямое восхождение – 146,6 градусов. «Горячее пятно» находится вблизи сверхгалактической плоскости, связанной со Сверхскоплением Девы, в которое входит и наша Галактика. Ученые сообщили, что вероятность того, что «горячее пятно» является случайной флуктуацией, составляет приблизительно 1 к 3000.

«Неизвестный пока ближайший источник космических лучей может быть также источником нейтрино сверхвысоких энергий, недавно обнаруженных на установке IceCube, – считает Сергей Троицкий. – Актуальным направлением теоретических исследований сегодня является построение модели, которая смогла бы одновременно описать и происхождение нейтрино, и происхождение заряженных частиц. Такие исследования ведутся в нашей группе».

Финансирующие организации

Финансирование исследования осуществляется Японским обществом развития науки, Институтом космических лучей Университета Токио, Национальным научным фондом (США), Национальным исследовательским фондом Кореи, Российской академией наук…

Расширение поиска

19 частиц являются статистически значимым указанием на присутствие «горячего пятна». Тем не менее такой статистики недостаточно для того, чтобы провести дополнительные исследования наблюдаемого явления. Так, интересными представляются исследование изменения размера «горячего пятна» с ростом энергии, сравнение характеристик событий с предсказаниями конкретных моделей, исследование химического состава космических лучей из «горячего пятна». Для этих задач потребуется значительное увеличение статистики, которое будет возможно с планируемым увеличением эффективной площади установки в четыре раза.

Ученые планируют удвоить число наземных детекторов, при этом увеличив расстояние между ними так, чтобы общая площадь увеличилась в четыре раза.

По словам Гордона Томсона, «территория для расширения расположена к северу и к югу от существующей установки». Он добавил, что ученые планируют получить $6,4 млн от правительств США и Японии в конце этого года и завершить расширение в 2016 году.

Профессор Университета Юты Джон Мэттьюс сообщил: «Обсерватория Telescope Array, построенная за $17 млн, начала наблюдения в 2008 году. Позже установка была модернизирована, что увеличило ее стоимость до $25 млн, из которых Япония внесла примерно 2/3, а США – примерно 1/3».

Диссертации к защите 2021 | Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова

13 сентября 2021 г.

Наумова Ольга Вячеславовна

МОЛЕКУЛЯРНО-БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ ЭНДОТЕЛИАЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
РТУТИ

диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 3.2.4 — Медицина труда. Диссертационный Совет 24.1.176.01
(Д.001.012.01). Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

105275, г. Москва, проспект Буденного, 31, тел. +7(495)365-02-09; e-mail: [email protected]


16 сентября 2021 г.

Объявление о защите Русановой Дины Владимировны

Диссертационный совет 24.1.176.01 (Д.001.012.01) при Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова» (105275, г. Москва, проспект Буденного, 31; тел. 365-02-09; web: www.irioh.ru; e-mail: [email protected]) объявляет, что Русанова Дина Владимировна представила диссертацию «МЕХАНИЗМЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОРАЖЕНИЙ ПРОВОДЯЩИХ ПУТЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РТУТИ (КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)» на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 3.2.4 — Медицина труда.

Защита диссертации состоится 22 декабря 2021 года в конференц-зале института.

Председатель диссертационного совета 24.1.176.01 (Д.001.012.01) — Бухтияров Игорь Валентинович.

 

28 июня 2021 г.

Русанова Дина Владимировна

МЕХАНИЗМЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
ПОРАЖЕНИЙ ПРОВОДЯЩИХ ПУТЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И
ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ
МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РТУТИ
(КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)

диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 3.2.4 — Медицина труда. Диссертационный Совет 24.1.176.01 (Д.001.012.01). Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

105275, г. Москва, проспект Буденного, 31, тел. +7(495)365-02-09; e-mail: [email protected]


15 сентября 2021 г.

Объявление о защите Брылёвой Марии Сергеевны

Диссертационный совет 24.1.176.01 (Д.001.012.01) при Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова» (105275, г. Москва, проспект Буденного, 31; тел. 365-02-09; web: www.irioh.ru; e-mail: [email protected]) объявляет, что Брылёва Мария Сергеевна представила диссертацию «СОЦИАЛЬНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕРТНОСТИ НАСЕЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ МОНОГОРОДОВ АРКТИКИ» на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 3.2.4 — Медицина труда.

Защита диссертации состоится 22 ноября 2021 года в конференц-зале института.

Председатель диссертационного совета 24.1.176.01 (Д.001.012.01) — Бухтияров Игорь Валентинович.

 

28 июня 2021 г.

Брылёва Мария Сергеевна

СОЦИАЛЬНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕРТНОСТИ НАСЕЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ МОНОГОРОДОВ АРКТИКИ

диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 3.2.4 — Медицина труда. Диссертационный Совет 24.1.176.01 (Д.001.012.01). Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

105275, г. Москва, проспект Буденного, 31, тел. +7(495)365-02-09; e-mail: [email protected]


16 сентября 2021 г.

Объявление о защите Финагиной Елизаветы Андреевны

Диссертационный совет 24.1.176.01 (Д.001.012.01) при Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова» (105275, г. Москва, проспект Буденного, 31; тел. 365-02-09; web: www.irioh.ru; e-mail: [email protected]) объявляет, что Финагина Елизавета Андреевна представила диссертацию «АНДРОГЕННЫЙ ДЕФИЦИТ И ПОКАЗАТЕЛИ МУЖСКОГО ЗДОРОВЬЯ У МАШИНИСТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА» на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 3.2.4 — Медицина труда.

Защита диссертации состоится 22 ноября 2021 года в конференц-зале института.

Председатель диссертационного совета 24.1.176.01 (Д.001.012.01) — Бухтияров Игорь Валентинович.

 

24 июня 2021 г.

Финагина Елизавета Андреевна

АНДРОГЕННЫЙ ДЕФИЦИТ И ПОКАЗАТЕЛИ МУЖСКОГО ЗДОРОВЬЯ У МАШИНИСТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 3.2.4 — Медицина труда. Диссертационный Совет 24.1.176.01 (Д.001.012.01). Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

105275, г. Москва, проспект Буденного, 31, тел. +7(495)365-02-09; e-mail: [email protected]


 

17 марта 2021 г.

Объявление о защите Кузьминой Светланы Валерьевны

Диссертационный совет Д 001.012.01 при Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова» (105275, г. Москва, проспект Буденного, 31; тел. 365-02-09; web: www.irioh.ru; e-mail: [email protected]) объявляет, что Кузьмина Светлана Валерьевна представила диссертацию «РИСКИ НАРУШЕНИЯ МЕНТАЛЬНОГО ЗДОРОВЬЯ РАБОТНИКОВ ПРОИЗВОДСТВ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ. КЛИНИКО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ И ПРОФИЛАКТИКИ» на соискание ученой степени доктора  медицинских наук по специальности 14.02.04 — Медицина труда.

Защита диссертации состоится 28 июня 2021 года в конференц-зале института.

Председатель диссертационного совета Д 001.012.01 Бухтияров Игорь Валентинович.

 

10 февраля 2021 г.

Кузьмина Светлана Валерьевна

РИСКИ НАРУШЕНИЯ МЕНТАЛЬНОГО ЗДОРОВЬЯ РАБОТНИКОВ ПРОИЗВОДСТВ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ. КЛИНИКО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ И ПРОФИЛАКТИКИ

диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук по специальности 14.02.04 — Медицина труда. Диссертационный Совет Д.001.012.01. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»

105275, г. Москва, проспект Буденного, 31, тел. +7(495)365-02-09; e-mail: [email protected]


12: Источники магнитных полей

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
Без заголовков

В этой главе мы исследуем, как магнитные поля создаются произвольным распределением электрического тока, используя закон Био-Савара.Затем мы рассмотрим, как токоведущие провода создают магнитные поля, и вычислим силы, возникающие между двумя токоведущими проводами из-за этих магнитных полей. Мы также изучаем крутящие моменты, создаваемые магнитными полями токовых петель. Затем мы обобщаем эти результаты на важный закон электромагнетизма, называемый законом Ампера.

  • 12.1: Введение к источникам магнитных полей
    В предыдущей главе мы видели, что движущаяся заряженная частица создает магнитное поле.Эта связь между электричеством и магнетизмом используется в электромагнитных устройствах, таких как жесткий диск компьютера. Фактически, это основной принцип, лежащий в основе большинства технологий в современном обществе, включая телефоны, телевидение, компьютеры и Интернет.
  • 12.2: Закон Био-Савара
    Мы видели, что масса создает гравитационное поле, а также взаимодействует с этим полем. Заряд создает электрическое поле, а также взаимодействует с этим полем.Поскольку движущийся заряд (то есть ток) взаимодействует с магнитным полем, можно ожидать, что он также создает это поле — и это так.
  • 12.3: Магнитное поле из-за тонкого прямого провода
    Как форма проводов, по которым проходит ток, влияет на форму создаваемого магнитного поля? Мы знаем, что токовая петля создавала магнитное поле, подобное магнитному полю, но как насчет прямого провода? Мы можем использовать закон Био-Савара, чтобы ответить на все эти вопросы, включая определение магнитного поля длинного прямого провода.
  • 12.4: Магнитная сила между двумя параллельными токами
    Можно ожидать, что два токоведущих провода создают между собой значительные силы, поскольку обычные токи создают магнитные поля, и эти поля оказывают значительные силы на обычные токи. Но вы не могли ожидать, что сила между проводами используется для определения силы тока. Вы также можете удивиться, узнав, что эта сила имеет какое-то отношение к тому, почему большие автоматические выключатели сгорают, когда они пытаются прервать большие токи.
  • 12.5: Магнитное поле токовой петли
    Мы можем использовать закон Био-Савара, чтобы найти магнитное поле, обусловленное током. Сначала мы рассмотрим произвольные сегменты на противоположных сторонах петли, чтобы качественно показать с помощью векторных результатов, что чистое направление магнитного поля проходит вдоль центральной оси петли. Отсюда мы можем использовать закон Био-Савара, чтобы получить выражение для магнитного поля.
  • 12.6: Закон Ампера
    Фундаментальное свойство статического магнитного поля состоит в том, что, в отличие от электростатического, оно не является консервативным.Консервативное поле — это поле, которое выполняет одинаковую работу с частицей, движущейся между двумя разными точками, независимо от выбранного пути. Магнитные поля таким свойством не обладают. Вместо этого существует связь между магнитным полем и его источником, электрическим током. Он выражается через линейный интеграл B и известен как закон Ампера.
  • 12.7: Соленоиды и тороиды
    Два наиболее распространенных и полезных электромагнитных устройства называются соленоидами и тороидами.В той или иной форме они являются частью множества инструментов, больших и малых. В этом разделе мы исследуем типичное для этих устройств магнитное поле.
  • 12.8: Магнетизм в материи
    Почему одни материалы магнитны, а другие нет? И почему одни вещества намагничиваются полем, а другие не подвержены влиянию? Чтобы ответить на такие вопросы, нам нужно понимание магнетизма на микроскопическом уровне. Внутри атома каждый электрон движется по орбите и вращается вокруг внутренней оси.Оба типа движения создают токовые петли и, следовательно, магнитные диполи. Для конкретного атома чистый магнитный дипольный момент представляет собой векторную сумму магнитных дипольных моментов.
  • 12.A: Источники магнитных полей (ответы)
  • 12.E: Источники магнитных полей (упражнение)
  • 12.S: Источники магнитных полей (Резюме)

электромагнетизм — Что является источником магнитного поля Земли?

электромагнетизм — Что является источником магнитного поля Земли? — Обмен физическими стеками
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Подписаться

Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 12к раз

$ \ begingroup $

Я видел на канале Discovery, что источником магнитного поля Земли является расплавленное железо и металлы в ядре Земли.Вращение этих жидких металлов производит тот же эффект, что и электрический ток в катушке, создающей магнитное поле. Ученый, участвовавший в программе, доказал эту концепцию, проведя эксперимент, в котором большая металлическая сфера была обмотана металлической трубкой, по которой закачивался расплавленный натрий, поэтому он циркулировал вокруг сферы так же, как это происходит внутри Земли. Эксперимент показал, что магнитное поле было успешно создано.

Мой вопрос:

Каким образом циркулирующие нейтрально заряженные частицы могут создавать магнитное поле?

Это похоже на наличие двух электрических токов: один из-за отрицательных зарядов (электронов), а другой из-за положительных зарядов (ядра) с одинаковым значением и в противоположном направлении, поэтому магнитного поля быть не должно.так как же это происходит?

Марк Эйхенлауб

50.6k1313 золотых знаков123123 серебряных знака225225 бронзовых знаков

Создан 24 авг.

М. Самир, М. Самир

51711 золотой знак55 серебряных знаков1111 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ 1 $ \ begingroup $

Циркулирующие нейтральные частицы сами по себе не создают магнитного поля.Однако, если нейтральные частицы движутся через существующее магнитное поле, а нейтральная среда является проводящей, то магнитное поле будет индуцировать ток через силу Лоренца. Этот индуцированный ток, в свою очередь, создаст собственное магнитное поле, которое может усилить существующее магнитное поле. Если все работает правильно, у вас есть самоусиливающаяся динамо-машина, в которой движение через магнитные поля вызывает токи, а эти токи, в свою очередь, поддерживают магнитное поле. Однако для того, чтобы все началось с самого начала, должно было быть какое-то «начальное» поле.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.