Магнитное поле

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Классическая электродинамика

Электричество · Магнетизм

[показать]Электростатика [показать]Магнитостатика [показать]Электродинамика [показать]Электрическая цепь [показать]Ковариантная формулировка [показать]Известные учёные

См. также: Портал:Физика

Картина силовых линий магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом в форме стержня. Железные опилки на листе бумаги.

См. также: Электромагнитное поле

См. также: Магнетизм

Магни́тное по́ле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды

и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения^[1]; магнитная составляющая электромагнитного поля^[2].

Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты).

Кроме этого, оно появляется при наличии изменяющегося во времени электрического поля.

Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции (вектор индукции магнитного поля)^[3][4]. С математической точки зрения  — векторное поле, определяющее и конкретизирующее физическое понятие магнитного поля. Нередко вектор магнитной индукции называется для краткости просто магнитным полем (хотя, наверное, это не самое строгое употребление термина).

Ещё одной фундаментальной характеристикой магнитного поля (альтернативной магнитной индукции и тесно с ней взаимосвязанной, практически равной ей по физическому значению) является векторный потенциал.

• Нередко в литературе в качестве основной характеристики магнитного поля в вакууме (то есть в отсутствие магнитной среды) выбирают не вектор магнитной индукции а вектор напряжённости магнитного поля , что формально можно сделать, так как в вакууме эти два вектора совпадают^[5]; однако в магнитной среде вектор не несет уже того же физического смысла^[6], являясь важной, но всё же вспомогательной величиной. Поэтому при формальной эквивалентности обоих подходов для вакуума, с систематической точки зрения следует считать основной характеристикой магнитного поля именно

Магнитное поле можно назвать особым видом материи^[7], посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.

Магнитные поля являются необходимым (в контексте специальной теории относительности) следствием существования электрических полей.

Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются, в частности, свет и все другие электромагнитные волны.

Электрический ток(I), проходя по проводнику, создаёт магнитное поле (B) вокруг проводника.

• С точки зрения квантовой теории поля магнитное взаимодействие — как частный случай электромагнитного взаимодействия переносится фундаментальным безмассовым

  бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля), часто (например, во всех случаях статических полей) — виртуальным.

Содержание

• 1 Источники магнитного поля

• 2 Вычисление

• 3 Проявление магнитного поля

• 4 Математическое представление

• 5 Энергия магнитного поля

• 6 Магнитные свойства веществ

• 7 Токи Фуко

• 8 История развития представлений о магнитном поле

• 9 См. также

• 10 Примечания

• 11 Ссылки

Источники магнитного поля

Магнитное поле создаётся (порождается)

током заряженных частиц, или изменяющимся во времени электрическим полем, или собственными магнитными моментами частиц (последние для единообразия картины могут быть формальным образом сведены к электрическим токам).

Вычисление

В простых случаях магнитное поле проводника с током (в том числе и для случая тока, распределённого произвольным образом по объёму или пространству) может быть найдено из закона Био — Савара — Лапласа или теоремы о циркуляции (она же — закон Ампера). В принципе, этот способ ограничивается случаем (приближением) магнитостатики — то есть случаем постоянных (если речь идёт о строгой применимости) или достаточно медленно меняющихся (если речь идёт о приближенном применении) магнитных и электрических полей.

В более сложных ситуациях ищется как решение уравнений Максвелла.

Проявление магнитного поля

Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током). Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к векторам v и B^[3]. Она пропорциональна заряду частицы q, составляющей скорости v, перпендикулярной направлению вектора магнитного поля B, и величине индукции магнитного поля B. В Международной системе единиц (СИ) сила Лоренца выражается так:

в системе единиц СГС:

где квадратными скобками обозначено векторное произведение.

Также (вследствие действия силы Лоренца на движущиеся по проводнику заряженные частицы) магнитное поле действует на проводник с током. Сила, действующая на проводник с током называется силой Ампера.

Эта сила складывается из сил, действующих на отдельные движущиеся внутри проводника заряды.

Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Магнитное поле Земли 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком

Постоянные магниты

 

Что же такое постоянный магнит? Постоянным магнитом называется тело, способное долгое время сохранять намагничивание. В результате многократных исследований, проведенных многочисленных опытов, мы можем сказать, что только три вещества на Земле могут быть постоянными магнитами (рис. 1).

 

Рис. 1. Постоянные магниты (Источник)

Только эти три вещества и их сплавы могут быть постоянными магнитами, только они могут намагничиваться и сохранять такое состояние долгое время.

Постоянные магниты использовались очень давно, и в первую очередь это приборы ориентирования в пространстве – первый компас был изобретен в Китае для того, чтобы ориентироваться в пустыне. На сегодняшний день о магнитных стрелках, о постоянных магнитах уже никто не спорит, их используют повсеместно в телефонах и в радиопередатчиках и просто в различных электротехнических изделиях. Они могут быть разными: есть полосовые магниты (рис. 2)

Рис. 2. Полосовой магнит (Источник)

А есть магниты, которые называются дугообразными или подковообразными (рис. 3)

                                    

Рис. 3. Дугообразный магнит (Источник)

 

Магнитное поле постоянных магнитов

 

 

Исследование постоянных магнитов связано исключительно с их взаимодействием. Магнитное поле может создаваться электрическим током и постоянным магнитом, поэтому первое, что было проведено, – это исследования с магнитными стрелками. Если поднести магнит к стрелке, то мы увидим взаимодействие – одноименные полюса будут отталкиваться, а разноименные будут притягиваться. Такое взаимодействие наблюдается со всеми магнитами.

 

Расположим вдоль полосового магнита маленькие магнитные стрелки (рис. 4), южный полюс будет взаимодействовать с северным, а северный будет притягивать южный. Магнитные стрелки будут располагаться вдоль линии магнитного поля. Принято считать, что магнитные линии направлены вне постоянного магнита от северного полюса к южному, а внутри магнита от южного полюса к северному. Таким образом, магнитные линии замкнуты точно так же, как и у электрического тока, это концентрические окружности, они замыкаются внутри самого магнита. Получается, что вне магнита магнитное поле направлено от севера к югу, а внутри магнита от юга к северу.

Рис. 4. Лини магнитного поля полосового магнита (Источник)

Для того чтобы пронаблюдать форму магнитного поля полосового магнита, форму магнитного поля дугообразного магнита, воспользуемся следующими приборами или деталями. Возьмем прозрачную пластину, железные опилки и проведем эксперимент. Посыплем железными опилками пластину, находящуюся на полосовом магните (рис. 5):

Рис. 5. Форма магнитного поля полосового магнита (Источник)                                                   

Мы видим, что линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный полюс, по густоте линий можно судить о полюсах магнита, где линии гуще – там находятся полюса магнита (рис. 6).

Рис. 6. Форма магнитного поля дугообразного магнита (Источник)

Аналогичный опыт проведем с дугообразным магнитом. Мы видим, что  магнитные линии начинаются на северном и заканчиваются на южном полюсе по всему магниту.

 

Магнитное поле Земли

 

 

Нам уже известно, что магнитное поле образуется только вокруг магнитов и электрических токов. Как же нам определить магнитное поле Земли? Любая стрелка, любой компас в магнитном поле Земли строго ориентированы. Раз магнитная стрелка строго ориентируется в пространстве, следовательно, на нее действует магнитное поле, и это магнитное поле Земли. Можно сделать вывод о том, что наша Земля – это большой магнит (рис. 7) и, соответственно, этот магнит создает в пространстве достаточно мощное магнитное поле. Когда мы смотрим на стрелку магнитного компаса, мы знаем, что красная стрелочка показывает на юг, а синяя на север. Как же располагаются магнитные полюсы Земли? В этом случае необходимо помнить о том, что на северном географическом полюсе Земли располагается южный магнитный полюс и на южном географическом полюсе располагается северный магнитный полюс Земли. Если рассмотреть Землю как тело, находящееся в пространстве, то можно говорить о том, что, когда мы идем по компасу на север, мы придем на южный магнитный полюс, а когда идем на юг – мы попадем на северный магнитный полюс. На экваторе стрелочка компаса будет располагаться практически горизонтально относительно поверхности Земли, и чем ближе мы будем находиться к полюсам, тем вертикальнее будет расположение стрелки. Магнитное поле Земли могло изменяться, были времена, когда полюсы менялись относительно друг друга, то есть южный был там, где северный, и наоборот. По предположению ученых, это было предвестником больших катастроф на Земле. Последние несколько десятков тысячелетий этого не наблюдалось.

 

Рис. 7. Магнитное поле Земли (Источник)

Магнитные и географические полюса не совпадают. Внутри самой Земли тоже существует магнитное поле, и, как в постоянном магните, оно направлено от южного магнитного полюса к северному.

Откуда же берется магнитное поле в постоянных магнитах? Ответ на этот вопрос дал французский ученый Андре-Мари Ампер. Он высказал идею о том, что магнитное поле постоянных магнитов объясняется элементарными, простейшими токами, протекающими внутри постоянных магнитов. Эти простейшие элементарные токи определенным образом усиливают друг друга и создают магнитное поле. Отрицательно заряженная частица – электрон – движется вокруг ядра атома, это движение можно считать направленным, и, соответственно, вокруг такого движущегося заряда создается магнитное поле. Внутри любого тела количество атомов и электронов просто огромно, соответственно, все эти элементарные токи принимают упорядоченное направление, и мы получаем достаточно значительное магнитное поле. То же самое мы можем сказать о Земле, то есть магнитное поле Земли очень напоминает магнитное поле постоянного магнита. А постоянный магнит – это достаточно яркая характеристика любого проявления магнитного поля.

 

Заключение

 

 

Кроме существования магнитных бурь, существуют еще магнитные аномалии. Они связаны с солнечным магнитным полем. Когда на Солнце происходят достаточно мощные взрывы или выбросы, они происходят не без помощи проявления магнитного поля Солнца. Это эхо достигает Земли и сказывается на ее магнитном поле, в результате мы с вами наблюдаем магнитные бури. Магнитные аномалии связаны с залежами железных руд в Земле, огромные залежи в течение долгого времени намагничиваются магнитным полем Земли, и все тела, находящиеся вокруг, будут испытывать действие магнитного поля со стороны этой аномалии, стрелки компасов будут показывать неправильное направление.

 

На следующем уроке мы с вами рассмотрим другие явления, связанные с магнитными действиями.

 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «Class-fizika. narod.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «Class-fizika.narod.ru» (Источник)
3. Интернет-портал «Files.school-collection.edu.ru» (Источник)

 

Домашнее задание

1. Какой из концов стрелки компаса притягивается к северному полюсу Земли?
2. В каком месте Земли нельзя верить магнитной стрелке?
3. О чем говорит густота линий на магните?

 

Где существует магнитное поле физика?

Содержание

• — Что такое магнитное поле где оно возникает?
• — Какие есть источники магнитного поля?
• — Как найти магнитное поле?
• — Где используется магнитное поле?
• — Откуда магнитное поле в магните?
• — Как можно объяснить что магнитное поле создается не только?
• — Как можно наглядно показать магнитное поле?
• — Какие характеристики магнитного поля?
• — Как обозначаются линии магнитного поля?
• — Как магнитное поле проявляет себя?
• — Чем отличается электрическое и магнитное поле?
• — Как определить что данное тело имеет магнитное поле?

Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, т. е. вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.

Что такое магнитное поле где оно возникает?

Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля.

Какие есть источники магнитного поля?

Источники магнитного поля

Электрическое поле, меняющееся во времени. Подвижные заряды. Постоянные магниты.

Как найти магнитное поле?

обнаружить магнитное поле можно по действию на движущийся электрический заряд (или проводник с током) с некоторой силой; магнитное поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.

Где используется магнитное поле?

электромагнитные поля широко применяются в научных и прикладных целях: в физике твёрдого тела для изучения энергетических спектров электронов в металлах, полупроводниках и сверхпроводниках; для исследования ферро- и антиферромагнетизма, для получения сверхнизких температур, в электронных микроскопах для фокусировки . ..

Откуда магнитное поле в магните?

Любая движущаяся заряженная частица создает магнитное поле. Если таких частиц много и движутся они вокруг одной и той же оси, то получается магнит. … А поскольку электрон — как раз заряженная частица, вращающиеся вокруг атома в одну и ту же сторону электроны создают магнитное поле.

Как можно объяснить что магнитное поле создается не только?

Магнитное поле создается не только электрическим током, но и постоянными магнитами. На основании своих опытов Ампер выдвинул гипотезу, что взаимодействие токов с магнитом и магнитов между собой можно объяснить, если предположить, что внутри магнита существуют незатухающие молекулярные круговые токи, — гипотеза Ампера.

Как можно наглядно показать магнитное поле?

Чтобы наглядно показать магнитное поле, используют магнитные линии. Воображаемые линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются магнитные стрелки, называются магнитными линиями. В любой точке поля магнитная стрелка располагается по касательной к его магнитным линиям.

Какие характеристики магнитного поля?

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток и магнитная проницаемость.

Как обозначаются линии магнитного поля?

На концах источника магнитного поля часто подписаны буквы N (север) и S (юг), хотя, строго говоря, эти обозначения произвольны и там ничего особенного нет. … Железные опилки выстраиваются вдоль силовых линий прямоугольного магнита. Рисунок 3. Железные опилки выстраиваются вдоль силовых линий прямоугольного магнита.

Как магнитное поле проявляет себя?

Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток.

Чем отличается электрическое и магнитное поле?

Магнитное поле создаётся движущимися зарядами (проводником с током) , электростатическое — неподвижными. Магнитное поле является вихревым (силовые линии замкнуты) , электростатическое — потенциальным (силовые линии разомкнуты) .

Как определить что данное тело имеет магнитное поле?

А самый простой способ обнаружить магнитное поле, это компас. Это намагниченная узкая полоска металла называемая стрелкой. Она всегда направлена в доль линий напряженности магнитного поля земли.

Интересные материалы:

Как работает черный список на Xiaomi?
Как работает чеснок?
Как работает датчик освещения на телефоне?
Как работает датчик уровня топлива Глонасс?
Как работает датчик уровня топлива?
Как работает дефрагментация?
Как работает динамо фонарь?
Как работает дизель без свечей?
Как работает домен Windows?
Как работает Донат в ВК?

Презентация «Магнитное поле и его графическое изображение»

Слайд 1

Презентация к уроку физики по теме Магнитное поле и его графическое изображение . Выполнили ученики 11 «Б» класса Алексеев Александр Барбашов Андрей 2013г.

Слайд 2

Теория электромагнитного поля Согласно теории Максвелла, переменные электрические и магнитные поля не могут существовать по отдельности: изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле, а изменяющееся электрическое поле порождает магнитное.

Слайд 3

Магни́тное по́ле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно появляется при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции (вектор индукции магнитного поля). С математической точки зрения — векторное поле, определяющее и конкретизирующее физическое понятие магнитного поля. Нередко вектор магнитной индукции называется для краткости просто магнитным полем (хотя, наверное, это не самое строгое употребление термина).

Слайд 4

Верно ли утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле? Покоящийся заряд создает электрическое поле. Но ведь заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета. Относительно других он может двигаться и, следовательно, создавать магнитное поле. Лежащий на столе магнит создает только магнитное поле. Но движущийся относительно него наблюдатель обнаружит и электрическое поле

Слайд 5

Утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле бессмысленно, если не указать, по отношению к какой системе отсчета эти поля рассматриваются. Вывод: электрические и магнитные поля – проявление единого целого: электромагнитного поля. Источником электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды.

Слайд 6

Постоянные магниты N – северный полюс магнита S – южный полюс магнита Постоянные магниты – тела, сохраняющие длительное время намагниченность. Дугообразный магнит Полосовой магнит N N S S Полюс — место магнита, где обнаруживается наиболее сильное действие

Слайд 7

Искусственные и естественные магниты. Искусственные магниты — полученные намагничиванием железа при внесении его в магнитное поле. Естественные магниты — магнитный железняк . Природные магниты, т.е. кусочки магнитного железняка — магнетита

Слайд 8

Разноименные магнитные полюса притягиваются, одноименные отталкиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что любой магнит имеет магнитное поле, и эти магнитные поля взаимодействуют между собой.

Слайд 9

Гипотеза Ампера + е — S N Согласно гипотезы Ампера (1775- 1836г.) в атомах и молекулах в результате движения электронов возникают кольцевые токи. В 1897г. гипотезу подтвердил английский учёный Томсон, а в 1910г. измерил токи американский учёный Милликен. В чем же причины намагничивания? При внесении куска железа во внешнее магнитное поле все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле. Так кусок железа становится магнитом.

Слайд 10

Магнитное поле постоянных магнитов Магнитное поле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц. Представление о виде магнитного поля можно получить с помощью железных опилок. Стоит лишь положить на магнит лист бумаги и посыпать его сверху железными опилками.

Слайд 11

Магнитные поля изображаются с помощью магнитных линий . Это воображаемые линии , вдоль которых располагаются магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле. Магнитные линии можно провести через любую точку магнитного поля, они имеют направление и всегда замкнуты. Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.

Слайд 12

По картине магнитных линий можно судить не только о направлении, но и о величине магнитного поля. В тех областях пространства, где магнитное поле более сильное, магнитные линии изображают ближе друг у другу, гуще, чем в тех местах, где поле слабее.

Слайд 13

НЕОДНОРОДНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ Сила, с которой действует поле магнита может быть различной как по модулю, так и по направлению. Такое поле называют неоднородным. Характеристики неоднородного магнитного поля: магнитные линии искривлены; густота магнитных линий различна; сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, различна в разных точках этого поля по величине и направлению.

Слайд 14

Где существует неоднородное магнитное поле ? Вокруг прямого проводника с током. На рисунке изображен участок такого проводника, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа. Ток направлен от нас. Видно, что магнитные линии представляют собой концентрические окружности, расстояние между которыми увеличивается по мере удаления от проводника

Слайд 15

Где существует неоднородное магнитное поле? вокруг полосового магнита вокруг соленоида (катушки с током).

Слайд 16

ОДНОРОДНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ Характеристики однородного магнитного поля: магнитные линии параллельные прямые; густота магнитных линий везде одинакова; сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, одинакова во всех точках этого поля по величине и направлению.

Слайд 17

Где существует однородное магнитное поле? Внутри полосового магнита и внутри соленоида , если его длина много больше, чем диаметр

Слайд 18

Это интересно Магнитные полюсы Земли много раз менялись местами (инверсии). За последний миллион лет это случалось 7 раз. 570 лет назад магнитные полюса Земли были расположены в районе экватора

Слайд 19

Если на Солнце происходит мощная вспышка, то усиливается солнечный ветер. Это вызывает возмущение земного магнитного поля и приводит к магнитной буре. Пролетающие мимо Земли частицы солнечного ветра создают дополнительные магнитные поля. Магнитные бури причиняют серьёзный вред: они оказывают сильное влияние на радиосвязь, на линии электросвязи, многие измерительные приборы показывают неверные результаты. Это интересно

Слайд 20

Земное магнитное поле надежно защищает поверхность Земли от космического излучения, действие которого на живые организмы разрушительно. В состав космического излучения, кроме электронов, протонов, входят и другие частицы, движущиеся в пространстве с огромными скоростями. Это интересно

Слайд 21

Результатом взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли является полярное сияние. Вторгаясь в земную атмосферу, частицы солнечного ветра (в основном электроны и протоны) направляются магнитным полем и определённым образом фокусируются. Сталкиваясь с атомами и молекулами атмосферного воздуха, они ионизируют и возбуждают их, в результате чего возникает свечение, которое называют полярным сиянием. Это интересно

Слайд 22

Изучением влияния различных факторов погодных условий на организм здорового и больного человека занимается специальная дисциплина — биометрология. Магнитные бури вносят разлад в работу сердечно -сосудистой, дыхательной и нервной системы, а также изменяют вязкость крови; у больных атеросклерозом и тромбофлебитом она становится гуще и быстрее свёртывается, а у здоровых людей, напротив, повышается . Это интересно

Слайд 23

Какие тела называют постоянными магнитами? Чем порождается магнитное поле постоянного магнита? Что называют магнитными полюсами магнита? Чем отличаются однородные магнитные поля от неоднородных? Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов? Объясните, почему иголка притягивает скрепку? (см. рис) Закрепление

Слайд 24

Спасибо за работу и внимание!

ученые раскрыли, как магнитное поле могло появиться «из ничего»

Анастасия Никифорова Новостной редактор

Естественное происхождение магнитных полей во Вселенной долгие годы оставалось загадкой. В ходе недавнего исследования ученые разгадали часть этой головоломки. «Хайтек» рассказывает главное.

Читайте «Хайтек» в

Все астрофизические объекты, которые наблюдают люди, окружены магнитными полями. И не только в окрестностях звезд и планет, но и в глубоком космосе между галактиками и скоплениями. Да, эти поля очень слабые — обычно намного слабее, чем у магнита холодильника. Однако их динамическое значение оказывает глубокое влияние на жизнь Вселенной. Несмотря на десятилетия исследований, происхождение этих космических магнитных полей остается одной из самых глубоких загадок в космологии.

Магнитные поля повсюду

Естественные магнитные поля наблюдаются повсюду во Вселенной. Впервые их обнаружили на Земле тысячи лет назад благодаря их взаимодействию с намагниченными минералами. Они использовались для навигации задолго до того, как люди поняли их природу или происхождение. Магнетизм на Солнце открыли в начале ХХ века благодаря его влиянию на спектр света, излучаемого звездой. С тех пор, используя более мощные телескопы, наблюдавшие глубокий космос, ученые обнаружили, что эти поля повсюду.

И, хотя ученые уже давно научились изготавливать и использовать постоянные магниты и электромагниты, естественное происхождение этих полей во Вселенной оставалось загадкой. В ходе недавнего исследования ученые разгадали часть этой головоломки, однако многие аспекты этого вопроса все еще обсуждаются.

В предыдущих исследованиях ученые поняли, как турбулентность может усиливать ранее существовавшие магнитные поля посредством так называемого динамо-процесса. Но это открытие лишь вызвало больше вопросов.  Если турбулентное динамо могло только усиливать существующее, то откуда взялось первичное, «зародышевое» магнитное поле?

В рамках новой работы ученые показали основные процессы, которые генерируют поле от полностью ненамагниченного состояния до точки, где оно достаточно сильное, чтобы механизм динамо усилил его до величин, которые можно наблюдать.

Эффект динамо и Вселенная без проводов

Ученые рассматривали способ создания электрических и магнитных полей в лаборатории. Когда проводники, такие как медная проволока, движутся в них, появляются электрические поля. Затем они могут управлять электрическими токами. Так вырабатывается электричество, которое люди используют каждый день. Благодаря этому процессу индукции большие генераторы или динамо-машины преобразуют механическую энергию в электромагнитную, питающую наши дома и офисы. Ключевой особенностью динамо-машин является то, что для их работы необходимы магнитные поля.

Но во Вселенной нет никаких проводов или больших стальных конструкций, так как же возникают поля? Прогресс в решении этой проблемы начался около века назад, когда ученые задумались над источником магнитного поля Земли. К тому времени исследования распространения сейсмических волн показали, что большая часть планет под более холодными поверхностными слоями мантии была жидкой. Также ученые поняли, что в Земле существовало ядро, состоящее из расплавленного никеля и железа. Исследователи предположили, что конвективное движение этой горячей электропроводящей жидкости и вращение планеты каким-то образом объединяются для создания земного поля.

В конце концов появились модели, которые показали, как конвективное движение может усиливать существующее поле. Это пример самоорганизации — свойства, часто наблюдаемого в сложных динамических системах, — где крупномасштабные структуры спонтанно вырастают из мелкомасштабной динамики. Но, как и на электростанции, вам нужно магнитное поле, чтобы создать магнитное поле.

Подобный процесс происходит во всей Вселенной. Однако в звездах и галактиках, а также в пространстве между ними, электропроводящей жидкостью является не расплавленный металл, а плазма. Это состояние вещества возникает, когда электроны отрываются от их атомов. На Земле плазму можно увидеть в виде молнии. В такой среде динамо-эффект может усиливать существующее магнитное поле, если оно начинается на каком-то минимальном уровне.

Моделирование первичных магнитных полей

Откуда взялось это первичное или минимальное магнитное поле? Чтобы это выяснить, ученые провели исследование, результаты которого публикует PNAS. Автор исследования, аспирант Массачусетского технологического института (МIT) Муни Чжоу разработала основную теорию и провела численное моделирование на мощных суперкомпьютерах, чтобы понять, какие фундаментальные процессы отвечают за появление минимального поля. 

Визуализация нитевидных первичных магнитных полей, возникающих в результате крупномасштабных движений ненамагниченной плазмы. 
Предоставлено: Муни Чжоу и др.

Одно из важных свойств плазмы, которая существует между звездами и галактиками, — она сильно рассеяна, около одной частицы на кубический метр. При этом внутри звезд плотность частиц примерно на 30 порядков выше.  Низкая плотность указывает на то, что частицы в космологической плазме никогда не сталкиваются, что оказывает важное влияние на их поведение.

Ученые отследили динамику в плазме, которая развивалась из хорошо упорядоченных волн, но становилась турбулентной по мере роста амплитуды, и взаимодействия становились сильно нелинейными. Включив детальное влияние динамики плазмы в малых масштабах на макроскопические астрофизические процессы, они продемонстрировали, что первичные магнитные поля могут спонтанно создаваться из-за общих крупномасштабных движений, таких простых, как сдвиговые потоки. Как и на Земле, механическая энергия преобразовывалась в магнитную.

Важным результатом их вычислений была амплитуда ожидаемого спонтанно генерируемого магнитного поля. Оказалось, она может вырастать с нуля до уровня, при котором плазма становится «намагниченной», то есть когда присутствие поля сильно влияет на ее динамику. В этот момент традиционный динамо-механизм может поднять поля до наблюдаемых уровней. Таким образом, новая работа представляет собой самосогласованную модель генерации магнитных полей в космологическом масштабе и объясняет, как они могли появиться «из ничего».

Что в итоге?

Профессор Эллен Цвейбель из Висконсинского университета в Мэдисоне, соавтор исследования, отмечает: «Несмотря на десятилетия прогресса в космологии, происхождение магнитных полей во Вселенной остается неизвестным. Приятно видеть современную теорию физики плазмы и численное моделирование, которое направлено на решение этой фундаментальной проблемы».

Чжоу и ее коллеги продолжат совершенствовать модель и изучать переход от генерации исходного поля к фазе усиления динамо-машины. Также ученые хотят выяснить, может ли этот процесс работать в масштабе времени, согласующемся с астрономическими наблюдениями. Цитируя исследователей, «эта работа представляет собой первый шаг в построении новой парадигмы для понимания магнитогенеза во Вселенной».

Читать далее

Гравитации и темной материи не существует: главное о новой работе физиков

Во Вселенной происходит что-то странное: как объяснить нестыковки в постоянной Хаббла

Почему Болонскую систему образования хотят отменять в России на самом деле

Магнитное поле, действие магнитного поля на электрический презентация, доклад, проект

Слайд 1Текст слайда:

Презентация на тему: Магнитное поле, действие магнитного поля на электрический заряд и опыты, иллюстрирующее это действие. Магнитная индукция.

Подготовил студент группы 672
Гилязов Фаниль

---

Слайд 2Текст слайда:

Титульный лист

Понятие магнитного поля
Источники магнитного поля и вычисление
Проявление магнитного поля
Единицы измерения
Опыты, подтверждающие действие магнитного поля на электрически заряд.
Магнитная индукция
Список литературы

---

Слайд 3Текст слайда:

Понятие магнитного поля

Магнитное по́ле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля.
Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени) (постоянные магниты.
Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля.
Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции   (вектор индукции магнитного поля)[3]. С математической точки зрения   — векторное поле, определяющее и конкретизирующее физическое понятие магнитного поля

---

Слайд 4Текст слайда:

Источники магнитного поля и вычисление

Магнитное поле создаётся (порождается) током заряженных частиц, или изменяющимся во времени электрическим полем, или собственными магнитными моментами частиц (последние для единообразия картины могут быть формальным образом сведены к электрическим токам).

В простых случаях магнитное поле проводника с током (в том числе и для случая тока, распределённого произвольным образом по объёму или пространству) может быть найдено из закона Био — Савара — Лапласа или теоремы о циркуляции (она же — закон Ампера). Этот способ ограничивается случаем (приближением) магнитостатики — то есть случаем постоянных (если речь идёт о строгой применимости) или достаточно медленно меняющихся (если речь идёт о приближенном применении) магнитных и электрических полей.

---

Слайд 5Текст слайда:

Картина силовых линий магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом в форме стержня. Железные опилки на листе бумаги.

Электрический ток(I), проходя по проводнику, создаёт магнитное поле (B) вокруг проводника.

---

Слайд 6Текст слайда:

Проявление магнитного поля

Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током). Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к векторам v и B. Она пропорциональна заряду частицы q, составляющей скорости v, перпендикулярной направлению вектора магнитного поля B, и величине индукции магнитного поля B. В Международной системе единиц (СИ) сила Лоренца выражается так:

в системе единиц СГС:

где квадратными скобками обозначено векторное произведение.
Также (вследствие действия силы Лоренца на движущиеся по проводнику заряженные частицы) магнитное поле действует на проводник с током. Сила, действующая на проводник с током называется силой Ампера. Эта сила складывается из сил, действующих на отдельные движущиеся внутри проводника заряды.

---

Слайд 7Текст слайда:

Единицы измерения

Величина B в системе единиц СИ измеряется в теслах (русское обозначение: Тл; международное: T), в системе СГС — в гауссах (русское обозначение: Гс; международное: G). Связь между ними выражается соотношениями: 1 Гс = 1·10−4 Тл и 1 Тл = 1·104 Гс.
Векторное поле H измеряется в амперах на метр (А/м) в системе СИ и в эрстедах (русское обозначение: Э; международное: Oe) в СГС. Связь между ними выражается соотношением: 1 эрстед = 1000/(4π) A/м ≈ 79,5774715459 А/м.

---

Слайд 8Текст слайда:

Опыты, подтверждающие действие магнитного поля на электрически заряд.

В 1820 г. датский физик Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка поворачивается при пропускании электрического тока через проводник, находящийся около нее . В том же году французский физик Ампер установил, что два проводника, расположенные параллельно друг другу, испытывают взаимное притяжение, если ток течет по ним в одном направлении, и отталкивание, если токи текут в разных направлениях. Явление взаимодействия токов Ампер назвал электродинамическим взаимодействием. Магнитное взаимодействие движущихся электрических зарядов, согласно представлениям теории близкодействия, объясняется следующим образом: всякий движущийся электрический заряд создает в окружающем пространстве магнитное поле. Магнитное поле — особый вид материи. Его источником является любое переменное электрическое поле.

---

Слайд 9Текст слайда:

Магнитная индукция

Магнитная индукция — это векторная физическая величина, равная максимальной силе, действующей со стороны магнитного поля на единичный элемент тока:    . Единичный элемент тока — это проводник длиной 1 м и силой тока в нем 1 А. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл). 
Магнитное поле является вихревым полем. Для графического изображения магнитных полей вводятся силовые линии, или линии магнитной индукции, — это такие линии, в каждой точке которых вектор магнитной индукции направлен по касательной. Направление силовых линий находится по правилу буравчика. Если буравчик ввинчивать по направлению тока в проводнике, то направление вращения рукоятки совпадет с направлением силовых линий. Линии магнитной индукции прямого провода с током представляют собой концентрические окружности, расположенные в плоскости, перпендикулярной проводнику (рис. 20).

---

Слайд 10Текст слайда:

Ампер установил, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила. Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, прямо пропорциональна силе тока, длине проводника в магнитном поле, модулю вектора магнитной индукции и   , где   — угол между направлением тока в проводнике и вектором магнитной индукции. Это и есть формулировка закона Ампера, который записывается так:   . Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки. Если левую руку расположить так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции (    ) входила в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера(рис. 21).

---

Слайд 11Текст слайда:

В конце XIX в. была создана электронная теория проводимости, и тогда стал ясен механизм возникновения силы Ампера. Он состоит в следующем. Магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицы, создающие электрический ток. Их импульс меняется. При столкновении с узлами кристаллической решетки проводника заряженные частицы — электроны — передают им импульс. В соответствии со и вторым законом Ньютона это и означает, что на проводник действует сила. Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущуюся заряженную частицу, называют силой Лоренца.
 .

---

Слайд 12Текст слайда:

Список литературы

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5
http://poznayka.org/s34543t1.html
https://studopedia.ru/9_181600_magnitnoe-pole-deystvie-magnitnogo-polya-na-elektricheskie-zaryadi-i-opiti-podtverzhdayushchie-eto-deystvie.html

---

Скачать презентацию

Физики могут сделать «невозможное»: создавать и уничтожать магнитные поля издалека

(Изображение предоставлено Shutterstock)

Ученые нашли способ создавать и гасить магнитные поля на расстоянии.

Этот метод заключается в пропускании электрического тока через специальное расположение проводов для создания магнитного поля , которое выглядит так, как будто оно исходит из другого источника. У этой иллюзии есть реальное применение: представьте себе лекарство от рака, которое можно доставить прямо в опухоль глубоко в теле с помощью капсул, сделанных из магнитных наночастиц. Невозможно воткнуть магнит в опухоль, чтобы направить наночастицы в их путешествии, но если бы вы могли создать магнитное поле снаружи тела, сосредоточенное прямо на этой опухоли, вы могли бы доставить лекарство без инвазивной процедуры.

Напряженность магнитного поля уменьшается по мере удаления от магнита, и теорема Эрншоу, доказанная в 1842 году, гласит, что невозможно создать точку с максимальной напряженностью магнитного поля в пустом пространстве.

«Если у вас не может быть максимума магнитного поля в пустом пространстве, это означает, что вы не можете создать поле магнитного источника удаленно, не размещая реальный [магнитный] источник в целевом месте», — сказала Роза Мах-Батль, физик. в Центре биомолекулярных нанотехнологий Istituto Italiano Di Tecnologia в Италии, который руководил новым исследованием.

Связанные: 9 интересных фактов о магнитах

Создание гипотетического реального

Мах-Батль и ее коллеги, тем не менее, думали, что смогут обойти эту проблему. Они были вдохновлены работой в области оптики, в которой используются искусственные материалы, известные как метаматериалы (разработанные так, чтобы иметь свойства, которых нет ни у одного природного материала), чтобы обойти ограничения разрешения, установленные длиной волны света. Точно так же они думали, что гипотетические магнитные материалы могут сделать невозможное в мире магнитных полей.

Исследователи представили материал с отрицательной магнитной проницаемостью 1. Магнитная проницаемость материала показывает, насколько этот материал увеличивает или уменьшает магнитное поле при воздействии этого поля. В материале с отрицательной магнитной проницаемостью 1 направление магнетизма , индуцированного в материале , будет противоположно направлению исходного магнитного поля.

Конечно, новый метод создания магнитных полей, основанный на несуществующих материалах, не был бы особенно полезен. Но хотя этого гипотетического материала с отрицательной магнитной проницаемостью не существует, физики могут создать что-то вроде временного «материала» из электрического тока, проходящего по определенной схеме проводов. Это потому, что ток индуцирует магнетизм и наоборот, что является следствием уравнений электромагнетизма Максвелла.

Родственный: Магнитные поля размером с черную дыру могут быть созданы на Земле, говорится в исследовании

активный метаматериал», — сказал Мах-Батль в интервью Live Science.

Чтобы создать поле на расстоянии, Мах-Батль и ее команда создали полый цилиндр, состоящий примерно из 20 проволок, окружающих одну длинную внутреннюю проволоку. Когда ток проходит по этим проводам, он создает магнитное поле, которое выглядит так же, как если бы длинный внутренний провод находился снаружи устройства. Это электромагнитный эквивалент голоса чревовещателя; источник поля на самом деле не находится вне устройства, но само поле неотличимо от поля, которое возникло бы, если бы источник находился вне устройства.

«Мы создаем иллюзию того, что этот источник находится на расстоянии», — сказал Мах-Батле. Исследователи опубликовали свои выводы 23 октября в журнале Physical Review Letters

Биомедицинские приложения

Связанный контент

До сих пор остаются вопросы о том, насколько хорошо этот метод будет работать в реальных приложениях. Одна из особенностей системы заключается в том, что между проволочным цилиндром и полем на расстоянии существует область очень сильных магнитных полей. Этот регион может помешать некоторым приложениям исследования, сказал Мах-Батле, хотя будет ли это проблематично или нет, вероятно, зависит от того, что вы пытаетесь сделать с этой областью.

Возможные применения, помимо доставки лекарств, включают подавление магнитных полей издалека, метод, который может быть полезен в квантовых вычислениях для уменьшения «шума» от внешних полей, которые могут мешать измерениям. Другим применением может быть улучшение транскраниальной магнитной стимуляции, при которой магниты используются для стимуляции нейронов в мозге для лечения депрессии . Возможность управлять магнитными полями на расстоянии может улучшить таргетинг транскраниальной магнитной стимуляции, чтобы врачи могли лучше сосредоточиться на определенных областях мозга.0005 человеческий мозг .

Исследователи надеются построить конфигурацию проводов, которая позволит создавать трехмерные магнитные поля издалека.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Стефани Паппас — автор статей для журнала Live Science, освещающего самые разные темы — от геонаук до археологии, человеческого мозга и поведения. Ранее она была старшим автором журнала Live Science, но теперь работает внештатным сотрудником в Денвере, штат Колорадо, и регулярно публикует статьи в журналах Scientific American и The Monitor, ежемесячном журнале Американской психологической ассоциации. Стефани получила степень бакалавра психологии в Университете Южной Каролины и диплом о высшем образовании в области научной коммуникации в Калифорнийском университете в Санта-Круз.

Сильнейшие магнитные поля во Вселенной: насколько сильными они могут стать?

1. Введение

Крупномасштабная динамика Вселенной определяется общим космическим расширением и гравитационным полем массивных объектов. Считается, что в первом магнитные поля не играют существенной роли [1, 2]. Считается, что магнитные поля не присутствовали или, по крайней мере, не имели заметной силы при Большом взрыве и в последующий инфляционный период. Если они и присутствовали, то в виде ложных магнитных монополей. Они становятся важными в меньших масштабах. В масштабах компактных намагниченных объектов они начинают становиться непренебрежимо малыми, а для ряда процессов [3] даже становятся доминирующей силой.

Магнитные поля связаны с протеканием электрического тока и, таким образом, в отличие от электрических полей, источниками которых являются элементарные заряды и разности зарядов, генерируются процессами, вызывающими электрические токи. Токи предполагают неамбиполярный перенос зарядов. Таким образом, вопрос о том, насколько сильными могут быть магнитные поля, сводится к вопросу о том, насколько сильными могут стать любые токи. В классической электродинамике из закона Ампера для стационарных магнитных полей следует, что

∇×B=µ0J,    J=e(NiVi−NeVe)≈−eN(Ve−Vi)(1)

, если ограничиться только переносом заряда и принять немагнитные среды (для простоты однозарядные) ионов и электронов плотности и объемные скорости N _i,e , V _i,e соответственно. В противном случае можно было бы добавить член намагниченности M , который зависит от свойств материи. Определение M требует квантово-механической обработки в рамках физики твердого тела.

Предполагая без ограничений квазинейтральность N _e ≈ N _i = N , вклад вносят только разности скоростей. Поскольку электроны значительно более подвижны, чем ионы, ток можно разумно аппроксимировать электронным током Дж ≈ — eN В _e , условие строго выполняется в ионной системе отсчета. Поскольку скорости ограничены скоростью света c , магнитное поле классически ограничено

∇×B<μ0eNc,    или    B<μ0eNcL≈6×10−8NccLkm(2)

, что позволяет предположить, что магнитное поле растет с плотностью л Здесь N _куб.см выражено в единицах электронов на см ^-3 , а L _км — масштаб длины нити тока в единицах км. В коре нейтронной звезды, например, мы имеем L _км ~ 1. Если бы примерно все электроны в коре участвовали в протекании тока, мы имели бы N _куб.см × ~ 10 ³⁰ . Следовательно, напряженность магнитного поля может достигать B ~ 10 ²⁸ Гаусс, огромное число по сравнению с максимальным значением B ~ 10 ¹⁵ − 10 ¹⁶ Гаусс, наблюдаемым в магнетарах.

Эту грубую оценку необходимо прокомментировать во избежание недоразумений. Считается, что магнитные поля генерируются преимущественно действием динамо-машины. Такие действия предположительно не действуют в белых карликах, нейтронных звездах, магнетарах или любых других компактных объектах. Поля производятся в их дифференциально вращающихся прародителях. Возьмем в качестве примера Солнце с динамо-действием в зоне конвекции толщиной L ^☉ ~ 2 × 10 ⁵ км и средней плотностью N ^☉ _{куб. см} ~ 8 × 10 ^{23 90. Использование общей ширины зоны конвекции сильно завышает текущую ширину нити. Абсолютный верхний предел составит л ☉ _км ≲ 2 × 10 4 . Очевидно, что скорости также намного меньше, чем c . Таким образом, использование c дает крайний абсолютный верхний предел магнитного поля B < 10 21 T. Сравнительно сильные поля в нейтронных звездах возникают впоследствии при быстром коллапсе намагниченной тяжелой звезды-прародителя, не успевшей за время коллапса рассеять магнитную энергию, которая сжимается в крошечные объем нейтронной звезды. Коэффициент сжатия порядка ~ 10 12 , что дает предельные поля B ≲ 10 35 Гаусса. Классическая электродинамическая оценка явно не дает верхнего предела напряженности магнитного поля, который соответствовал бы данным наблюдений.}

Другие не менее серьезные расхождения получаются, если положить энергию магнитного поля нейтронной звезды равной полной доступной энергии вращения как в прародителе, так и в нейтронной звезде, предполагая равное распределение вращательной и магнитной энергии — явно мало обоснованное предположение в обоих случаях. Магнитная энергия не может стать больше, чем первоначально доступная динамическая энергия ее причины, частью которой она является. По-видимому, принципиально сомнительно, чтобы магнитные поля когда-либо создавались каким-либо классическим механизмом, значительно более сильным, чем наблюдаемые в нейтронных звездах (за исключением короткой фазы динамо-усиления после коллапса продолжительностью ~ 10 с, в лучшем случае дающей еще один множитель ~ 10–10). 100 [8]) и, за счет дальнейшей концентрации магнитной энергии в меньших объемах, группирования магнитных силовых трубок, как считается, происходит в магнетарах. Если вообще генерировались гораздо более сильные поля, то это должно было происходить во времена и в объектах, где магнитные поля могли создаваться процессами, отличными от классического динамо. Таким образом, нужно войти в квантовую электродинамику, соответственно квантовую теорию поля, чтобы сделать вывод о принципиальные физические ограничения на генерацию любых магнитных полей. Следующее исследование мотивировано не столько наблюдениями, сколько этим фундаментальным теоретическим вопросом.

2. Элементы потока

Квантовая механика предлагает способ получения первого предела магнитного поля из решения уравнения Шредингера, первоначально найденного Ландау [4] в 1930 году, для электрона, вращающегося по орбите в однородном магнитном поле. Физическая интерпретация этого решения была дана значительно позже в теории Ааронова-Бома [5]. Из требования, чтобы магнитный поток Ф поля B , удерживаемый на орбите вращения электрона, должен быть однозначным, Ааронов и Бом сделали вывод, что Φ = ν Φ ₀ квантуется с элементом потока Φ ₀ = 2πħ/e, e — элементарный заряд, а ν = 1, 2, …. Поскольку ν = Φ/Φ ₀ — число элементарных потоков, переносимых полем, а B = Φ/π l ² , полагая ν = 1, мы определяем наименьшую магнитную длину

ℓB=(Φ0πB )12=(2ℏeB)12(3)

Эту длину, представляющую собой гирорадиус электрона на низшем энергетическом уровне Ландау, можно интерпретировать как радиус силовой линии магнитного поля в магнитном поле Б . Силовые линии становятся уже, чем сильнее магнитное поле. С другой стороны, переписывая уравнение (3), получаем выражение для магнитного поля

Bc=2ℏeℓc2(4)

, из которого для данной кратчайшей «критической» длины l _B ≡ l _c максимальное магнитное поле B _c , соответствующее l _c , в принципе можно оценить. Ставим, например, л _с = 2πħ/ MC , равная длине электрона Compton λ ₀ = 2πħ/ MC , один получает критический пульсар (нейтронная звезда). 3 × 10 ⁹ T = 3 × 10 ¹³ Гаусс. Представляет значительный интерес тот факт, что примерно такая напряженность поля была действительно получена из наблюдения основной (ν = 1) электронной циклотронной рентгеновской линии, обнаруженной пульсаром HerX1 [7], примерно через два десятилетия после Ааронова и Бома, и через полвека. столетие после теории Ландау.

3. Обобщение

Использование длины волны Комптона связывает предельную напряженность поля в нейтронных звездах с квантовой электродинамикой. Это ставит вопрос о более точном теоретическом определении квантовой электродинамической предельной напряженности поля с учетом релятивистских эффектов. Это также поднимает вопрос, может ли ссылка на другие фундаментальные масштабы длины дать другие принципиальные ограничения на магнитные поля, если только такие поля могут быть созданы каким-либо образом, т. Е. Если электрические токи достаточной силы могут протекать при других условиях, как, например, в квантовой хромодинамике. .

Очень формально, за исключением учета релятивистских эффектов, уравнение (4) дает модельное уравнение для предельного поля в зависимости от любого заданного фундаментального масштаба длины l _c . При этом упрощающем предположении критическое магнитное поле B _c масштабируется просто обратно пропорционально квадрату соответствующей фундаментальной длины. Формально это графически показано на рис. 1 в предположении справедливости скейлинга Ааронова-Бома при более высоких энергиях.

Рис. 1. График логарифмической шкалы максимально возможной напряженности магнитного поля, B _c , нормированный на (фиктивное) планковское магнитное поле, B _Pl , как функция масштабов фундаментальной длины на основе уравнения (3) . Масштабы длины l по оси абсцисс нормированы на планковскую длину l _Pl . Красный пунктирный крест указывает точку пересечения комптоновской длины с линией критического магнитного поля Ааронова-Бома в так называемом квантовом предельном поле B ^q ≈ 10 ⁹ Тл, критическое поле замагниченных нейтронных звезд (пульсаров) согласуется с наблюдением сильнейших циклотронных линий. Горизонтальные линии показывают связь между другими шкалами длины и критическими магнитными полями при допущении справедливости шкалы Ааронова-Бома. Космические магнитные поля соответствуют масштабам ~ 1 мм. Сильнейшие обнаруженные магнитарные поля соответствуют релятивистской поправке первого порядка на самом низком уровне Ландау с энергией E _LLL (показан в виде графика справа с α = α/2π приведенной постоянной тонкой структуры). Включение поправок более высокого порядка позволило бы учитывать поля до B ^qed ~ 10 ²⁸ Тл глубоко в (заштрихованной) релятивистской области, которые не наблюдались. Интересно, что этот предел примерно совпадает с измеренным [6] абсолютным верхним пределом на радиус электрона (вертикальная синяя пунктирная линия). В масштабах ТВО поля теоретически могут достигать значений ~ 10 ⁴⁵ T, согласно простой шкале Ааронова-Бома. Черная пунктирная кривая указывает на возможное отклонение скейлинга Ааронова-Бома вблизи квантового электродинамического предела.

Комптоновский предел магнитных полей был известен из прямых энергетических соображений [ср. например, 8 для обзора], которые предсказывают распад вакуума до образования пар в магнитных полях сильнее, чем B _нс . По этой причине обнаружение магнитных полей, превышающих квантовый предел до трех порядков в магнетарах, было первоначальным сюрпризом. Однако более точные релятивистские электродинамические расчеты, включая графики Фейнмана более высокого порядка, легко показали, что предел Комптона вполне может быть превышен. В первом приближении по аномальному магнитному моменту электронов [9] нижний уровень Ландау смещается согласно

ELLL≈mc2(1−α¯B/Bq)12(5)

с α = α/2π приведенной постоянной тонкой структуры. Эта формула действительна для B < B ^q . Это предполагает уменьшение низшего уровня энергии Ландау для увеличения полей, очевидно, с сильными нефизическими последствиями для астрофизических объектов [10]. Таким образом, необходимо учитывать диаграммы Фейнмана, включающие самопритяжение электронов высших порядков, особенно при больших полях. В полях B ≫ B ^q существенно превышающих B ^q , электроны становятся релятивистски массивными, а нижний уровень Ландау после прохождения минимума возрастает [11, 12] как

ELLL ≈ mc + α¯[log2BBq−2,077]2+3,9α¯},    B≫Bq(6)

Отсюда следует, что энергия нижнего уровня Ландау удваивается только при магнитных полях порядка B ~ 10 ²⁸ T (~ 10 ³² Гаусс), намного выше магнитных полей поверхности любой нейтронной звезды или магнетара. Таким образом, релятивистские поправки на собственную энергию, вызывающие затухание магнитного поля, будут действовать только при этих энергиях, которые могут быть окончательным пределом напряженности магнитного поля.

Примечательно, что этот предел примерно совпадает с лучшими последними экспериментальными определениями верхнего предела радиуса электрона [6]. Ниже этой шкалы должны проявляться дополнительные эффекты, в основном препятствующие дальнейшему увеличению напряженности магнитного поля или даже существованию магнитных полей. Таким образом, кажется, что до этого масштаба масштаб Ааронова-Бома, на котором основан рисунок 1, не является полностью необоснованным. Это наиболее интересно еще и с той точки зрения, что шкалы как электрослабого, так и сильного взаимодействия находятся в разрешенной области просто потому, что электроны сохраняют свою природу во всех этих шкалах. Исключается только пустынный диапазон энергий соответственно масштабов. Он включает в себя, в частности, диапазон великого объединения ТВО, а также квантовую гравитацию, области, которые играли роль только в очень ранней Вселенной. Любые рудиментарные магнитные поля того времени были разбавлены инфляцией и космологическим расширением только до низких значений [1, 2], расположенных внизу рисунка 1.

4. Обсуждение и выводы

Если бы во Вселенной не существовало и не сохранилось магнитных монополей, то магнитные поля всегда должны были создаваться путем генерации электрических токов. Поля, созданные в ранней Вселенной, впоследствии были разбавлены до сегодняшних низких крупномасштабных значений, как обсуждалось в других работах [1, 2]. Они могли быть сильными изначально, и в этом случае их сильные стороны также могут быть ограничены. Однако все разумные силы, оцененные по динамо и другим моделям в классической и хромодинамической теориях [1], скорее всего, не достигают ни одного из указанных квантово-электродинамических пределов. По-видимому, нет необходимости призывать к дополнительным хромодинамическим ограничениям. Это утверждение может быть основано на роли электронов в генерации тока, которая лежит в основе любого крупномасштабного производства магнитного поля. Электроны и их спины также ответственны за магнетизм в твердом веществе. До сих пор считается, что электроны не имеют структуры. Во всяком случае, на масштабах «внутри» электрона, т. е. ниже фиктивного радиуса электрона r _e , токи должны либо утратить всякий смысл, либо вообще не существовать и, следовательно, понятие магнитного поля, вероятно, уже не будет иметь особого смысла. Таким образом, можно полагать, что верхний квантово-электродинамический предел устанавливает абсолютную границу любой реалистичной напряженности магнитного поля.

Применение масштабирования Ааронова-Бома на Рисунке 1 к магнитным полям во Вселенной, по-видимому, дает разумное представление об ожидаемых абсолютных ограничениях напряженности магнитного поля на квантово-электродинамических шкалах. Ясно, что вакуум меняет свой характер на малых масштабах и высоких энергиях, поскольку фотоны становятся тяжелыми, переключаясь на электрослабые бозоны, а в материю вступают в игру кварки. Электроны остаются неизменными, по крайней мере, до r _e ~ 10 ⁻²² м, текущий верхний предел радиуса электрона [6]. Это предлагает записать уравнение критического магнитного поля (4) как

Bc(ℓc)=Bmax/[1+(ℓc/ℓ0−1)2],    Bmax=2ℏ/eℓ02(7)

, где l _c ≥ l ₀ и l ₀ ≳ r _e — соответствующая минимальная длина, выше которой магнитные поля имеют смысл. На рис. 1 это поведение обозначено пунктирной черной кривой, отклоняющейся от диагонали. Однако устойчивость вакуума не столь очевидна, как в квантово-электродинамическом диапазоне при наличии сверхсильных магнитных полей в электрослабом и хромодинамическом диапазонах. Проблема остается в том, что магнитные поля должны генерироваться либо в этих малых масштабах, либо в гораздо больших электродинамических масштабах, от которых они коллапсируют до этих малых масштабов.

Что касается генерации магнитных полей до коллапса с помощью общепринятых эффектов динамо или батареи, напряженность магнитного поля строго ограничена доступной динамической энергией, которая намного ниже любого квантово-электродинамического предела. Можно утверждать, что до тех пор, пока шкала радиуса электрона не достигается во время коллапса, квантовое электродинамическое масштабирование обеспечивает разумное абсолютное ограничение на любую возможную напряженность магнитного поля. Нейтронные звезды и магнетары имеют масштабы, значительно превышающие электронные масштабы. Более тяжелые объекты при уменьшении их масштаба могли бы обладать значительно более сильными полями, но допустимый диапазон сужается из-за того, что такие объекты при схлопывании легко становятся черными дырами, которые, согласно знаменитой теореме об отсутствии волос, не содержат никаких магнитных полей. Неизвестно, что произойдет с полем при пересечении горизонта, поскольку никакая информация о поле не останется для внешнего наблюдателя. Теорема об отсутствии волос предполагает, что поле просто засасывается в дыру и исчезает вместе с коллапсирующей массой. Обычное рассуждение, предполагающее сохранение вмороженного состояния, предполагает, что поле внутри горизонта должно еще больше возрасти в предположительно продолжающемся гравитационном коллапсе.

Доступные сильные поля, приближающиеся к квантовым электродинамическим пределам, обнаружены в нейтронных звездах и магнетарах. До сих пор никаких странных магнитных полей звезд не обнаружено. Было даже показано [13], что такие поля, возможно, присутствующие в сверхпроводящих странных звездах, будут вращательно затухать за времена, меньшие ~20 млн лет. В магнетарах присутствие полей сильнее, чем B _ns = B ^q , в настоящее время хорошо изучено [обзор многих аспектов см., 8] как следствие коровых эффектов, вызывающих локальную концентрацию магнитных полей. и протяженные магнитные петли, имеющие некоторое сходство с известными солнечными пятнами [см. также сборник статей в 3]. Воздействие на вещество в сверхсильных полях впервые было исследовано Рудерманом [14] и рассмотрено в [15, 16] и других.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

1. Widrow LM, Ryu D, Schleicher DRG, Subramanian K, Tsagas CG, Treumann RA. Первые магнитные поля. Космическая наука, версия . (2012) 116 : 37–70. doi: 10.1007/s11214-011-9833-5

Полный текст CrossRef | Академия Google

2. Ryu D, Schleicher DRG, Treumann RA, Tsagas CG, Widrow LM. Магнитные поля в крупномасштабной структуре Вселенной. Космическая наука, версия . (2012) 166 : 1–35. doi: 10.1007/s11214-011-9839-z

Полный текст CrossRef | Google Scholar

3. Балог А., Бескин В.С., Фаланга М., Лютиков М., Мерегетти С., Пиран Т. Сильнейшие магнитные поля во Вселенной, ISSI Space Science Series . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer (в печати).

4. Ландау Л. Диамагнетизм металла. Z. Physik (1930) 64 : 629–37. doi: 10.1007/BF01397213

Google Scholar

5. Ааронов Ю., Бом Д. Значение электромагнитных потенциалов в квантовой теории. Физическая версия . (1959) 115 : 485–91. doi: 10.1103/PhysRev.115.485

Полный текст CrossRef | Google Scholar

6. Габриэль Г., Ханнеке Д., Киношита Т., Нио М., Одом Б. Новое определение постоянной тонкой структуры электрона г Значение и QED. Phys Rev Lett . (2006) 97 :030802. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.030802

Pubmed Abstract | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

7. Трюмпер Дж., Питч В., Реппин С., Сакко Б. Доказательства сильного циклотронного излучения в жестком рентгеновском спектре Her X-1 (Восьмой Техасский симпозиум по релятивистской астрофизике). Ann NY Acad Sci . (1977) 302 : 538–44. doi: 10.1111/j.1749-6632.1977.tb37072.x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

8. Дункан Р.С. Физика в сверхсильных магнитных полях. В: Гамма-всплески, 5-й Хантсвиллский симпозиум , Vol. 526, Хантсвилл, Алабама (2000). п. 830–41.

Опубликован Аннотация | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

9. Швингер Дж. Квантово-электродинамика и магнитный момент электрона. Физическая версия . (1948) 73 : 416–7. doi: 10.1103/PhysRev.73.416

Полный текст CrossRef | Академия Google

10. Чиу Х.Л., Кануто В. Проблемы интенсивных магнитных полей при гравитационном коллапсе. Астрофиз J . (1968) 153 : 157–61. doi: 10.1086/180243

Полный текст CrossRef | Google Scholar

11. Янковичи Б. Радиационная поправка к энергии основного состояния электрона в сильном магнитном поле. Физическая версия . (1969) 187 : 2275–6. doi: 10.1103/PhysRev.187.2275

Полный текст CrossRef | Google Scholar

12. Гепрагс Р., Рифферт Х., Герольд Х., Рудер Х., Вуннер Г. Собственная энергия электрона в однородном магнитном поле. Phys Rev D (1994) 49 :5582–9. doi: 10.1103/PhysRevD.49.5582

Pubmed Abstract | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

13. Чау Х.Ф. Об эволюции вращения и магнитного поля сверхпроводящих странных звезд. Астрофиз J . (1997) 479 : 886–901. doi: 10.1086/303898

CrossRef Полный текст | Google Scholar

14. Рудерман М. Вещество в сверхсильных магнитных полях. В: Hansen CJ, редактор. Физика плотной материи, Материалы симпозиума IAU , Том. 53. Дордрехт; Бостон (1974). п. 117–31.

Google Scholar

15. Lai D, Salpeter EE, Shapiro SL. Молекулы и цепочки водорода в сверхсильном магнитном поле. Phys Rev A (1992) 45 : 4832–47. doi: 10.1103/PhysRevA.45.4832

Pubmed Abstract | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

16. Лай Д. Вещество в сильных магнитных полях. Rev Mod Phys . (2001) 73 : 629–62. doi: 10.1103/RevModPhys.73.629

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

1. Введение в электромагнитные поля

Языки: английский [en]

Электромагнитные поля » Уровень 2 » Вопрос 1

 

Уровень 2 Вопросы

Следующий вопрос

• Уровень 1: Сводка
• Уровень 2: Сведения
• Уровень 3: Источник
•  
• О
• Ссылки

Следующий подвопрос

1. Введение в электромагнитные поля

• 1.1 Что такое электромагнитные поля?
• 1.2 Как была проведена переоценка рисков для здоровья, связанных с электромагнитными полями?

1.

1 Что такое электромагнитные поля?

Электромагнитные поля представляют собой комбинацию невидимых электрических и силовые магнитные поля. Они порождены природными явлениями, такими как магнитное поле Земли, но также деятельностью человека, в основном за счет использования электричество.

Мобильные телефоны, линии электропередач и экраны компьютеров являются примерами оборудования, которое производит электромагнитные поля.

Самый рукотворный электромагнитные поля меняют свое направление через равные промежутки времени, начиная от высокой радиочастоты (мобильные телефоны) через промежуточных частот (компьютер экраны) до крайне низких частот (мощность линии).

Термин статический относится к полям, которые не меняются со временем (т.е. с частотой 0 Гц). Статический магнитные поля используются в медицинские изображения и генерируются приборами, использующими постоянный ток. Подробнее…

Типичные источники электромагнитных полей

Диапазон частот	Частоты	Некоторые примеры источников облучения
Статическая	0 Гц	видеодисплеев; МРТ (медицинская изображения) и другие диагностические или научные приборостроение; промышленный электролиз; сварка устройства
ELF [Чрезвычайно низкие частоты]	0–300 Гц	линий электропередач; внутренние распределительные линии; одомашненный Техника; электрические двигатели в автомобилях, поездах и трамваи; сварочные аппараты
ПЧ [Промежуточные частоты]	300 Гц — 100 кГц	видеодисплеев; противоугонные устройства в магазинах; системы контроля доступа без помощи рук, считыватели карт и металлоискатели; МРТ; сварка устройства
РФ [радиочастоты]	100 кГц — 300 ГГц	мобильные телефоны; радиовещание и телевидение; микроволновые печи; радиолокационные и радиоприемопередатчики; портативные радиоприемники; МРТ

Источник & ©: Возможное воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на здоровье человека

<-- Назад на уровень 1

Дополнительная информация на уровне 3 —>

 

Вопросы уровня 2

Top

• Уровень 1: Сводка
• Уровень 2: Детали
• Уровень 3: Источник
•  
• О
• Ссылки

Следующий вопрос

1.

2 Как проводилась переоценка рисков для здоровья, связанных с электромагнитными полями?

Был проведен обзор соответствующих научных отчетов, внимание на статьи, опубликованные в 2007 и 2008 годах, и исследования признаны соответствующими, прокомментированы в заключении. Районы, где литературы особенно мало, указываются, и дается объяснение, почему результаты некоторых исследований не добавить полезную информацию в базу данных. Эта оценка оценивает оба возможных воздействия на группы людей, подвергся воздействию электромагнитные поля в их повседневная жизнь (эпидемиологические данные) и потенциальные эффекты, наблюдаемые в лабораторных экспериментах, проведенных на людях-добровольцах, животных и клеточные культуры (экспериментальные доказательство).

Основываясь на этих объединенных доказательствах, оценка оценивает существует ли причинно-следственная связь между воздействием электромагнитные поля и некоторые неблагоприятные последствия для здоровья. Ответ на этот вопрос не обязательно является окончательным да или нет, но выражает вес доказательства ссылки между экспозицией и эффектом. Если такая ссылка будет найдена, оценка оценки риска насколько сильно влияние на здоровье и насколько велик риск для здоровья будет для разных уровней воздействия и моделей воздействия (зависимость доза-реакция). Характер и степень подчеркиваются неопределенности и то, как электромагнитные поля могут вызывать эффекты (правдоподобный механизм) оцениваются. Подробнее…

<-- Назад на уровень 1

Дополнительная информация на уровне 3 —>

 

Вопросы уровня 2

Следующий вопрос

Трехуровневая структура, используемая для передачи этого мнения SCENIHR, защищена авторским правом GreenFacts asbl/vzw.

Что такое магнитное поле?

Все знают, какими забавными могут быть магниты. Кому из нас в детстве не нравилось смотреть, сможем ли мы склеить столовое серебро? А как насчет тех маленьких магнитных камней, которым мы могли придать любую форму, потому что они слипались? Что ж, магнетизм — это не просто бесконечный источник удовольствия или полезность для научных экспериментов; это также один из основных физических законов, на которых основана Вселенная.

Притяжение, известное как магнетизм, возникает, когда присутствует магнитное поле, представляющее собой силовое поле, создаваемое магнитным объектом или частицей. Он также может быть вызван изменяющимся электрическим полем и обнаруживается по силе, которую оно оказывает на другие магнитные материалы. Поэтому область изучения магнитов известна как электромагнетизм.

Определение:

Магнитные поля можно определить несколькими способами, в зависимости от контекста. Однако в общих чертах это невидимое поле, которое оказывает магнитное воздействие на вещества, чувствительные к магнетизму. Магниты также воздействуют друг на друга силами и крутящими моментами через создаваемые ими магнитные поля.

Визуализация солнечного ветра, встречающегося с магнитосферой Земли. Подобно дипольному магниту, он имеет силовые линии и северный и южный полюса. Фото: JPL

Они могут генерироваться вблизи магнита, электрического тока или изменяющегося электрического поля. Они диполярны по своей природе, что означает, что у них есть как северный, так и южный магнитные полюса. Для измерения магнитных полей используется международная стандартная единица (СИ), а меньшие магнитные поля измеряются в гауссах (1 тесла = 10 000 гаусс).

Математически магнитное поле определяется силой, действующей на движущийся заряд. Измерение этой силы согласуется с законом силы Лоренца, который может быть выражен как F = qvB , где F — магнитная сила, q — заряд, v — скорость, а магнитное поле поле B . Это отношение представляет собой векторное произведение, где F перпендикулярно (->) ко всем другим значениям.

Field Lines:

Магнитные поля могут быть представлены непрерывными силовыми линиями (или магнитными потоками), которые выходят из северных магнитных полюсов и входят в южные полюса. Плотность линий указывает на величину поля: они более сконцентрированы у полюсов (где поле сильное) и разветвляются и ослабевают по мере удаления от полюсов.

Однородное магнитное поле представлено равноотстоящими параллельными прямыми линиями. Эти линии непрерывны, образуя замкнутые петли, идущие с севера на юг и снова зацикливаясь. Направление магнитного поля в любой точке параллельно направлению близлежащих силовых линий, а локальную плотность силовых линий можно сделать пропорциональной его напряженности.

Линии магнитного поля напоминают поток жидкости в том смысле, что они обтекаемые и непрерывные, и появляется больше (или меньше) линий в зависимости от того, насколько близко наблюдается поле. Линии поля полезны как представление магнитных полей, позволяя упростить многие законы магнетизма (и электромагнетизма) и выразить их в математических терминах.

Простой способ наблюдать за магнитным полем — поместить железные опилки вокруг железного магнита. Расположение этих напильников будет тогда соответствовать силовым линиям, образуя полосы, которые соединяются на полюсах. Они также появляются во время полярных сияний, когда видимые полосы света совпадают с локальным направлением магнитного поля Земли.

История изучения:

Изучение магнитных полей началось в 1269 году, когда французский ученый Петрус Перегринус де Марикур нанес на карту магнитное поле сферического магнита с помощью железных игл. Места, где эти линии пересекались, он назвал «полюсами» (по отношению к полюсам Земли), которыми, как он утверждал, обладали все магниты.

В XVI веке английский физик и естествоиспытатель Уильям Гилберт из Колчестера повторил эксперимент Перегрина. В 1600 году он опубликовал свои выводы в трактатах ( De Magnete ), в котором он заявил, что Земля является магнитом. Его работа была неотъемлемой частью становления магнетизма как науки.

Вид на восточную часть неба во время пика утреннего сияния. Фото: Боб Кинг

В 1750 году английский священник и философ Джон Мичелл заявил, что магнитные полюса притягиваются и отталкиваются друг от друга. Он заметил, что сила, с которой они это делают, обратно пропорциональна квадрату расстояния, иначе известному как закон обратных квадратов.

В 1785 году французский физик Шарль-Огюстен де Кулон экспериментально проверил магнитное поле Земли. За этим последовал французский математик и геометр 19-го века Симеон Дени Пуассон, создавший первую модель магнитного поля, которую он представил в 1824 году. Например, в 1819 году датский физик и химик Ганс Христиан Орстед обнаружил, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. В 1825 году Андре-Мари Ампер предложил модель магнетизма, в которой эта сила была вызвана постоянно текущими петлями тока, а не диполями магнитного заряда.

В 1831 году английский ученый Майкл Фарадей показал, что изменяющееся магнитное поле порождает огибающее электрическое поле. По сути, он открыл электромагнитную индукцию, которая характеризовалась законом индукции Фарадея (он же Закон Фарадея).

Клетка Фарадея на электростанции в Хаймбахе, Германия. Фото: Wikipedia Commons/Frank Vincentz

Между 1861 и 1865 годами шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл опубликовал свои теории электричества и магнетизма, известные как уравнения Максвелла. Эти уравнения не только указали на взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, но и показали, что свет сам по себе является электромагнитной волной.

Область электродинамики получила дальнейшее развитие в конце 19-го и 20-го веков. Например, Альберт Эйнштейн (предложивший закон специальной теории относительности в 1905 г.) показал, что электрические и магнитные поля являются частью одних и тех же явлений, рассматриваемых в разных системах отсчета. Появление квантовой механики также привело к развитию квантовой электродинамики (КЭД).

Примеры:

Классическим примером магнитного поля является поле, создаваемое железным магнитом. Как упоминалось ранее, магнитное поле можно проиллюстрировать, окружив его железными опилками, которые будут притягиваться к его силовым линиям и образовывать петлю вокруг полюсов.

Более крупные примеры магнитных полей включают магнитное поле Земли, которое напоминает поле, создаваемое простым стержневым магнитом. Считается, что это поле является результатом движения ядра Земли, которое разделено между твердым внутренним ядром и расплавленным внешним ядром, которое вращается в противоположном направлении от Земли. Это создает эффект динамо, который, как считается, приводит в действие магнитное поле Земли (также известное как магнитосфера).

Компьютерное моделирование поля Земли в период нормальной полярности между инверсиями.[1] Линии представляют собой линии магнитного поля, синие, когда поле направлено к центру, и желтые, когда от него. Предоставлено: НАСА Такое поле называется полем диполя, потому что оно имеет два полюса — северный и южный, расположенные на обоих концах магнита — где напряженность поля максимальна. В средней точке между полюсами сила составляет половину ее полярного значения и распространяется на десятки тысяч километров в космос, образуя магнитосферу Земли.

Было показано, что у других небесных тел есть собственные магнитные поля. Сюда входят газовые и ледяные гиганты Солнечной системы – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Магнитное поле Юпитера в 14 раз мощнее, чем у Земли, что делает его самым сильным магнитным полем любого планетарного тела. Спутник Юпитера Ганимед также имеет магнитное поле и является единственным известным спутником в Солнечной системе, имеющим его.

Считается, что Марс когда-то имел магнитное поле, похожее на земное, что также было результатом динамо-эффекта в его недрах. Однако либо из-за массивного столкновения, либо из-за быстрого охлаждения внутри Марс потерял свое магнитное поле миллиарды лет назад. Считается, что именно из-за этого Марс потерял большую часть своей атмосферы и способность поддерживать жидкую воду на своей поверхности.

Когда дело доходит до сути, электромагнетизм является фундаментальной частью нашей Вселенной, наряду с ядерными силами и гравитацией. Понимание того, как это работает и где возникают магнитные поля, является не только ключом к пониманию того, как возникла Вселенная, но также может помочь нам когда-нибудь найти жизнь за пределами Земли.

Мы написали много статей о магнитном поле для Universe Today. Вот что такое магнитное поле Земли, Готово ли магнитное поле Земли к перевороту?, Как работают магниты?, Картографирование магнитных полей Млечного Пути — Фарадеевское небо, Магнитные поля в спиральных галактиках — наконец-то объяснено?, Астрономия без телескопа — Космос Магнитные поля.

Если вам нужна дополнительная информация о магнитном поле Земли, ознакомьтесь с Руководством НАСА по исследованию Солнечной системы на Земле. А вот ссылка на Земную обсерваторию НАСА.

Мы также записали серию Astronomy Cast о планете Земля. Послушайте, Эпизод 51: Земля.

Источники:

• Википедия – Магнитное поле
• Гиперфизика – магнитное поле
• Министерство природных ресурсов Канады – Магнитное поле Земли
• Британская энциклопедия – Магнитное поле
• Живая наука – что такое магнетизм?

Вот так:

Нравится Загрузка…

Жизненно важные признаки планеты

Магнитосфера Земли, как бы она выглядела, если бы у нас были «очки магнитного поля». Форма создается взаимодействием солнечного ветра с собственным магнитным полем Земли. Предоставлено: Калифорнийский университет Риджентс

Алан Буис,
Лаборатория реактивного движения НАСА

Среди четырех скалистых планет в нашей Солнечной системе можно сказать, что «магнитная» индивидуальность Земли вызывает зависть у ее межпланетных соседей.

В отличие от Меркурия, Венеры и Марса, Земля окружена огромным магнитным полем, называемым магнитосферой. Созданная мощными динамическими силами в центре нашего мира, наша магнитосфера защищает нас от эрозии нашей атмосферы солнечным ветром (заряженные частицы, которые наше Солнце постоянно извергает в нас), эрозии и излучения частиц от выбросов корональной массы (массивные облака энергетических намагниченная солнечная плазма и излучение), а также космические лучи из дальнего космоса. Наша магнитосфера играет роль привратника, отталкивая эту нежелательную энергию, вредную для жизни на Земле, удерживая большую ее часть на безопасном расстоянии от поверхности Земли в двойных зонах в форме пончиков, называемых поясами Ван Аллена.

Воздействие космической погоды. 1 кредит

Но магнитосфера Земли не является идеальной защитой. Изменения солнечного ветра могут нарушить его, что приведет к «космической погоде» — геомагнитным бурям, которые могут проникать в нашу атмосферу, угрожая космическим кораблям и астронавтам, нарушая работу навигационных систем и нанося ущерб энергосистемам. С положительной стороны, эти бури также производят эффектное северное сияние на Земле. Солнечный ветер создает временные трещины в щите, позволяя некоторой энергии ежедневно проникать на поверхность Земли. Однако, поскольку эти вторжения кратковременны, они не вызывают серьезных проблем.

Это изображение красочного полярного сияния было получено в Дельта-Джанкшн, Аляска, 10 апреля 2015 года. Все полярные сияния создаются энергичными электронами, которые падают дождем из магнитного пузыря Земли и взаимодействуют с частицами в верхних слоях атмосферы, создавая светящиеся огни, которые тянутся через небо. Предоставлено: Изображение предоставлено Себастьяном Саарлоосом.

Получить новости НАСА об изменении климата: Подписаться на информационный бюллетень »

Поскольку силы, генерирующие магнитное поле Земли, постоянно меняются, само поле также находится в постоянном движении, его сила то растет, то ослабевает со временем. Это приводит к тому, что положение северного и южного магнитных полюсов Земли постепенно смещается и полностью меняется примерно каждые 300 000 лет или около того. Вы можете узнать, почему изменения и сдвиги полярности магнитного поля не влияют на климат во временных масштабах человеческой жизни и не являются причиной недавнего наблюдаемого потепления Земли 9.0819 здесь .

Запущенная в ноябре 2013 года Европейским космическим агентством (ЕКА) группировка из трех спутников Swarm позволяет по-новому взглянуть на работу глобального магнитного поля Земли. Магнитное поле, создаваемое движением расплавленного железа в ядре Земли, защищает нашу планету от космического излучения и заряженных частиц, испускаемых нашим Солнцем. Он также обеспечивает основу для навигации с помощью компаса.

Основанное на данных Swarm, верхнее изображение показывает среднюю напряженность магнитного поля Земли на поверхности (измеряемую в нанотеслах) в период с 1 января по 30 июня 2014 года. Второе изображение показывает изменения этого поля за тот же период. Хотя цвета на втором изображении такие же яркие, как и на первом, обратите внимание, что самые большие изменения были плюс-минус 100 нанотесла в поле, которое достигает 60 000 нанотесла. Предоставлено: Европейское космическое агентство/Технический университет Дании (ESA/DTU Space).

Чтобы понять силы, управляющие магнитным полем Земли, полезно сначала отделить четыре основных слоя земной «луковицы» (твердой Земли):

1. Кора, в которой мы живем, составляет около 19 миль (31 километров) в среднем на суше и около 3 миль (5 километров) на дне океана.
2. Мантия, горячая вязкая смесь расплавленной породы толщиной около 1800 миль (2900 километров).
3. Внешнее ядро ​​толщиной около 1400 миль (2250 километров), состоящее из расплавленного железа и никеля.
4. Внутреннее ядро, твердая сфера толщиной примерно 759 миль (1221 км) из железа и никеля, примерно такая же горячая, как поверхность Солнца.

Внутренняя структура Земли: плотное твердое металлическое ядро, вязкое металлическое внешнее ядро, мантия и силикатная кора. Кредит: НАСА

Почти все геомагнитное поле Земли создается в жидком внешнем ядре. Подобно кипящей воде в печи, конвективные силы (которые перемещают тепло из одного места в другое, обычно через воздух или воду) постоянно взбивают расплавленные металлы, которые также закручиваются водоворотами, движимыми вращением Земли. Когда эта вращающаяся масса металла движется вокруг, она генерирует электрические токи шириной в сотни миль, которые текут со скоростью тысячи миль в час по мере вращения Земли. Этот механизм, отвечающий за поддержание магнитного поля Земли, известен как геодинамо.

Иллюстрация динамо-механизма, создающего магнитное поле Земли: конвекционные потоки жидкого металла во внешнем ядре Земли, приводимые в движение тепловым потоком из внутреннего ядра, организованные в рулоны силой Кориолиса, создают циркулирующие электрические токи, которые генерируют магнитное поле. Предоставлено: Эндрю З. Колвин, CC BY-SA 4.0, через Викисклад.

На поверхности Земли магнитное поле образует два полюса (диполь). Северный и южный магнитные полюса имеют противоположные положительные и отрицательные полярности, как стержневой магнит. Невидимые линии магнитного поля движутся по замкнутой непрерывной петле, втекая в Землю на северном магнитном полюсе и выходя на южном магнитном полюсе. Солнечный ветер сжимает форму поля на стороне Земли, обращенной к Солнцу, и вытягивает его в длинный хвост на стороне, обращенной к ночи.

Изучение прошлого магнетизма Земли называется палеомагнетизмом. Прямые наблюдения магнитного поля ведутся всего несколько столетий назад, поэтому ученые полагаются на косвенные доказательства. Магнитные минералы в древних ненарушенных вулканических и осадочных породах, озерных и морских отложениях, потоках лавы и археологических артефактах могут выявить силу и направления магнитного поля, когда произошла инверсия магнитных полюсов и многое другое. Изучая глобальные свидетельства и данные со спутников и геомагнитных обсерваторий, а также анализируя эволюцию магнитного поля с помощью компьютерных моделей, ученые могут построить историю того, как поле менялось в течение геологического времени.

Простая визуализация магнитосферы Земли во время равноденствия. Авторы и права: Студия научной визуализации НАСА. Земля окружена системой магнитных полей, называемой магнитосферой. Магнитосфера защищает нашу родную планету от вредного солнечного и космического излучения, но она может менять форму в ответ на поступающую от Солнца космическую погоду. Предоставлено: Студия научной визуализации НАСА.

срединно-океанических хребтов Земли, где формируются тектонические плиты, предоставляют палеомагнетикам данные примерно на 160 миллионов лет назад. Поскольку лава постоянно извергается из хребтов, она растекается и остывает, а содержащиеся в ней богатые железом минералы выравниваются с геомагнитным полем, указывая на север. Как только лава остывает примерно до 1300 градусов по Фаренгейту (700 градусов по Цельсию), сила и направление магнитного поля в это время «вмораживаются» в скалу. Эта запись магнитного поля может быть обнаружена путем отбора проб и радиометрического датирования породы.

Исследования магнитного поля Земли раскрыли большую часть ее истории.

Магнитные полосы вокруг срединно-океанических хребтов раскрывают историю магнитного поля Земли на протяжении миллионов лет. Изучение прошлого магнетизма Земли называется палеомагнетизмом. 1 кредит

Например, мы знаем, что за последние 200 лет магнитное поле ослабло примерно на 9 процентов в среднем по миру. Тем не менее, палеомагнитные исследования показывают, что это поле на самом деле является самым сильным за последние 100 000 лет и в два раза превышает его среднее значение за миллион лет.

Мы также знаем, что в магнитосфере есть известное «слабое место», которое присутствует круглый год. Расположенная над Южной Америкой и южной частью Атлантического океана, Южно-Атлантическая аномалия (ЮАА) представляет собой область, где солнечный ветер проникает ближе к поверхности Земли. Он создается комбинированным влиянием геодинамо и наклона магнитной оси Земли. Хотя заряженные солнечные частицы и частицы космических лучей внутри САА могут поджарить электронику космического корабля, они не влияют на жизнь на поверхности Земли.

Мы знаем, что положение магнитных полюсов Земли постоянно меняется. С тех пор, как в 1831 году он был впервые точно обнаружен офицером британского Королевского флота и полярным исследователем сэром Джеймсом Кларком Россом, положение северного магнитного полюса постепенно сместилось на северо-северо-запад более чем на 600 миль (1100 километров), а его поступательная скорость увеличилась с примерно от 10 миль (16 километров) в год до примерно 34 миль (55 километров) в год.

Магнитное поле Земли действует как защитный щит вокруг планеты, отталкивая и улавливая заряженные частицы от Солнца. Но над Южной Америкой и южной частью Атлантического океана необычно слабое место в поле, называемое Южно-Атлантической аномалией, или ЮАА, позволяет этим частицам опускаться ближе к поверхности, чем обычно. В настоящее время SAA не оказывает видимого влияния на повседневную жизнь на поверхности. Однако недавние наблюдения и прогнозы показывают, что регион расширяется на запад и его интенсивность продолжает ослабевать. Южноатлантическая аномалия также представляет интерес для ученых НАСА, занимающихся изучением Земли, которые следят за изменениями магнитной силы там, как с точки зрения того, как такие изменения влияют на атмосферу Земли, так и как показатель того, что происходит с магнитными полями Земли глубоко внутри земного шара. Предоставлено: Студия научной визуализации НАСА.

Магнитные полюса Земли не совпадают с ее геодезическими полюсами, с которыми большинство людей более знакомы. Расположение геодезических полюсов Земли определяется осью вращения, вокруг которой вращается наша планета. Эта ось не вращается равномерно, как глобус на вашем столе. Вместо этого он слегка качается. Это приводит к тому, что положение истинного северного полюса со временем немного смещается. Этому блужданию способствуют многочисленные процессы на поверхности Земли и в ее недрах, но в первую очередь это связано с движением воды вокруг Земли. С тех пор, как начались наблюдения, положение оси вращения Земли сместилось в сторону Северной Америки примерно на 37 футов (12 метров), но не более чем на 7 дюймов (17 сантиметров) в год. Эти колебания не влияют на нашу повседневную жизнь, но их необходимо учитывать для получения точных результатов от глобальных навигационных спутниковых систем, спутников наблюдения Земли и наземных обсерваторий. Колебания могут рассказать ученым о прошлых климатических условиях, но они являются следствием изменений в континентальных запасах воды и ледяных щитов с течением времени, а не их причиной.

Северные полюса падения, наблюдаемые в период с 1831 по 2007 год, обозначены желтыми квадратами. Смоделированные положения полюсов с 1590 по 2020 год представляют собой круги, меняющиеся от синего до желтого. Наблюдаемые южные полюса падения в период с 1903 по 2000 год отмечены желтыми квадратами. Смоделированные положения полюсов с 1590 по 2020 год представляют собой круги, меняющиеся от синего до желтого. Кредит: NOAA/NCEI

Безусловно, самые драматические изменения, влияющие на магнитосферу Земли, — это инверсия полюсов. Во время инверсии полюсов северный и южный магнитные полюса Земли меняются местами. Хотя это может показаться чем-то большим, на самом деле смена полюсов в геологической истории Земли — обычное дело. Палеомагнитные записи, в том числе те, которые показывают изменения напряженности магнитного поля, говорят нам, что магнитные полюса Земли менялись местами 183 раза за последние 83 миллиона лет и по крайней мере несколько сотен раз за последние 160 миллионов лет. Временные интервалы между обращениями сильно колебались, но в среднем составляют около 300 000 лет, причем последнее произошло около 780 000 лет назад. Ученые не знают, что влияет на частоту инверсий полюсов, но это может быть связано с конвекционными процессами в мантии Земли.

Положения Северного магнитного полюса Земли. Показанные полюса представляют собой наклонные полюса, определяемые как положения, в которых направление магнитного поля является вертикальным. Красными кружками отмечены положения магнитного северного полюса, определенные прямым наблюдением; синими кружками отмечены позиции, смоделированные с использованием модели GUFM (1590–1890 гг.) и модели IGRF-12 (1900–2020 гг.) с шагом в один год. Для 1890–1900 годов была выполнена гладкая интерполяция между двумя моделями. Смоделированные местоположения после 2015 года являются прогнозами. Предоставлено: Cavit, CC BY 4.0, через Викисклад.

При смене полюса магнитное поле ослабевает, но не исчезает полностью. Магнитосфера вместе с земной атмосферой по-прежнему продолжают защищать нашу планету от космических лучей и заряженных солнечных частиц, хотя небольшое количество твердых частиц может достигать поверхности Земли. Магнитное поле перемешивается, и на неожиданных широтах может появиться несколько магнитных полюсов.

Земля не всегда вращается вокруг оси, проходящей через ее полюса. Вместо этого он неравномерно колеблется с течением времени, дрейфуя в сторону Северной Америки на протяжении большей части 20-го века (зеленая стрелка). Это направление резко изменилось из-за изменения массы воды на Земле. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт. Примерно до 2000 года ось вращения Земли смещалась в сторону Канады (зеленая стрелка, левый глобус). Ученые Лаборатории реактивного движения рассчитали влияние изменений массы воды в разных регионах (в центре земного шара) на смещение направления дрейфа на восток и ускорение скорости (правый глобус). Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт. Взаимосвязь между массой континентальной воды и колебанием оси вращения Земли с востока на запад. Потери воды из Евразии соответствуют колебаниям на восток в общем направлении оси вращения (вверху), а притоки Евразии сдвигают ось вращения на запад (внизу). Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

Никто точно не знает, когда может произойти следующая инверсия полюсов, но ученые знают, что это не произойдет за одну ночь. Вместо этого они происходят в течение сотен или тысяч лет. У ученых нет оснований полагать, что переворот неизбежен.

Геомагнитная полярность за последние 169 миллионов лет, уходящая в юрскую тихую зону. Темные области обозначают периоды нормальной полярности, светлые области обозначают обратную полярность. Кредит: общественное достояние Суперкомпьютерные модели магнитного поля Земли. Слева — нормальное диполярное магнитное поле, типичное для долгих лет между сменами полярности. Справа — своего рода сложное магнитное поле Земли во время инверсии. Предоставлено: Калифорнийский университет в Санта-Круз/Гэри Глатцмайер.

Наконец, существуют «геомагнитные экскурсии»: кратковременные, но значительные изменения напряженности магнитного поля, длящиеся от нескольких столетий до нескольких десятков тысяч лет. Экскурсии происходят примерно в 10 раз чаще, чем инверсии полюсов. Экскурсия может переориентировать магнитные полюса Земли на целых 45 градусов по сравнению с их предыдущим положением и уменьшить силу поля до 20 процентов. Экскурсионные мероприятия, как правило, носят региональный, а не глобальный характер. За последние 70 000 лет произошло три значительных экскурса: событие Норвежско-Гренландского моря около 64 500 лет назад, событие Лашампа между 42 000 и 41 000 лет назад и событие озера Моно около 34 500 лет назад.

Электроэнергия магнитного поля Земли

3 августа 2016 г. • Физика 9, 91

Лазейка в результате классического электромагнетизма может позволить простому устройству на поверхности Земли генерировать крошечный электрический ток из магнитного поля планеты.

П. Рейд/Унив. of Edinburgh

Подключение к вращению Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, существует составляющая поля, симметричная относительно этой оси. Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, будет извлекать энергию из вращения Земли для производства электроэнергии. Подключение к вращению Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, существует составляющая поля, симметричная относительно этой оси. Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, может… Показать больше

P. Reid/Univ. Эдинбурга

Использование вращения Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, существует составляющая поля, симметричная относительно этой оси. Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, будет извлекать энергию из вращения Земли для производства электроэнергии.

×

Может показаться, что классическая электромагнитная теория преподнесет мало сюрпризов, но два исследователя утверждают, что один аспект общепринятой мудрости неверен. Они теоретически показывают, что устройство, пассивно находящееся на поверхности Земли, может генерировать электрический ток посредством взаимодействия с магнитным полем Земли. Мощность предлагаемого устройства будет измеряться в нановаттах, но, в принципе, ее можно увеличить.

Опыт вековой давности показал, что если любой электромагнит с цилиндрической симметрией (симметрия стержневого магнита) вращается вокруг своей длинной оси, то его магнитное поле не вращается [1]. Существует составляющая магнитного поля Земли, симметричная относительно оси вращения (которая не совмещена с магнитными полюсами), поэтому согласно этому старому принципу осесимметричная составляющая не вращается. Любой неподвижный объект на поверхности Земли проносится через эту составляющую поля, постоянную на любой заданной широте.

Другой основной результат электромагнетизма гласит, что внутри проводящего объекта, движущегося через однородное магнитное поле, не возникает электрического тока. На заряды в материале действует боковая сила, которая в принципе может создавать ток. Но смещения электронов и атомных ядер быстро создают статическое электрическое поле, противодействующее магнитной силе. Равновесие между электрическими и магнитными силами устанавливается быстро, поэтому чистого движения заряда после небольшой начальной перестройки не происходит.

Этот принцип, кажется, опровергает любую идею о том, что стационарное устройство на поверхности Земли, движущееся с постоянной скоростью через невращающуюся часть земного поля, может генерировать любую электроэнергию. Но Крис Чайба из Принстонского университета и Кевин Хэнд из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, увидели путь вперед.

Чтобы произвести ток в проводнике, им нужно было создать магнитную силу на электронах, которая не могла быть полностью нейтрализована электрической силой. В том, что они называют лазейкой в ​​традиционном аргументе о невозможности, теоретики показывают, что существуют конфигурации магнитных полей, которые не могут быть электрически аннулированы; однако эти конфигурации требуют особых условий.

Исследователи показывают, что такая конфигурация магнитного поля возможна в проводящей цилиндрической оболочке из материала с необычными магнитными свойствами. Во-первых, они указывают, что (как показали другие) магнитное поле внутри такой оболочки, расположенной на поверхности Земли — скажем, ориентированной вертикально по экватору — значительно меньше, чем поле снаружи. Проносясь через поле планеты, этот объект постоянно сталкивается с однородным полем Земли и искажает его в некую неоднородную конфигурацию, где поле подавлено во внутреннем пространстве. Если магнитные свойства материала оболочки препятствуют быстрому искажению входящего поля, то поле никогда не достигнет конфигурации, которое оно имело бы в состоянии покоя. Чиба и Хэнд утверждают, что результирующая магнитная сила не может быть нейтрализована возникающим электрическим полем. Команда показывает, что в этой ситуации электрический ток может течь по определенным замкнутым путям внутри цилиндрической оболочки. Электроды могут подключить этот источник энергии, который, как доказывают Чайба и Хэнд, в конечном итоге исходит из энергии вращения Земли.

Для разработки своего нового устройства Чайба и Хэнд нуждались в проводящем материале с таким необычным магнитным откликом — сложная комбинация. В качестве примера такого материала они нашли марганцево-цинковый феррит под названием MN60, обладающий нужными свойствами, но являющийся, по словам Чибы, «паршивым проводником с проводимостью примерно в 10 раз меньшей, чем у морской воды».

Во многом из-за плохой проводимости сила, которую предсказывает команда, невелика. Цилиндр длиной 20 см и диаметром 2 см будет генерировать десятки нановатт при напряжении в десятки микровольт. Чиба считает, что можно было бы увеличить эти цифры, но подчеркивает, что в первую очередь нужно провести экспериментальную проверку, чтобы показать, что механизм действительно работает.

Филип Хьюз, радиоастроном из Мичиганского университета в Анн-Арборе, изучающий магнитогидродинамику астрофизических объектов, говорит, что механизм Чайбы и Хэнда «основан на физике звука», но менее оптимистичен в отношении возможности масштабирования. Чиба говорит, что если механизм окажется правильным — а он непреклонен в том, что только эксперименты могут сказать наверняка — он надеется, что инженеры приступят к работе над улучшением выходных данных. Он предполагает, что одной из возможностей, которую стоит изучить, будет двухслойный цилиндр, в котором медленный магнитный материал индуцирует геометрию поля, генерирующего ток, в соседнем материале с более высокой проводимостью.

Это исследование опубликовано в Physical Review Applied .

– Дэвид Линдли

Дэвид Линдли — независимый научный писатель из Александрии, штат Вирджиния.

Ссылки

1. С. Дж. Барнетт, «Об электромагнитной индукции и относительном движении», Phys. Rev. (Серия I) 35 , 323 (1912).

---

Предметные области

Исследования в области энергетикиМагнетизм

Статьи по теме

Магнетизм

Колебание ультрахолодного атомарного газа моделирует спиновую динамику

19 сентября 2022 г.

Исследователи производят аналоги трудноизучаемых квантовых явлений в газе атомов стронция вблизи абсолютного нуля. Подробнее »

Атомная и молекулярная физика

Интерферометрическое исследование молекулярного магнетизма

12 сентября 2022 г.