آهنربایی کره زمین

پس از گذشت زمان کوتاهی پی بردند که کرة زمین نیز خاصیت آهنربایی دارد ؛ تا آنجا که نام قطب های آهن ربا را را بر اساس نام قطب های زمین نام گذاری کردند . به دنبال آن ، برای اولین در سال 1600 میلادی ، توسط « گیلبرت » زمین به عنوان یک آهنربای بزرگ معرفی شد . برای دلیل وجود خاصیت مغناطیسی در کرة زمین ، نظریه های متفاوتی از آغاز شناخت آن تا کنون ، ارائه شده است و حتی بعضی می گفتند ، خاصیت مغناطیسی کرة زمین ، تحت تأثیر کره های دیگر است . اما آخرین نظریه ، این خاصیت را به مواد مذاب داخل کرة زمین مربوط می داند .

 

یکی از ویژگی های مهم کرة زمین ، وجود خاصیت آهنربایی در آن است و مانند این است که درون کرة زمین ، آهنربای بسیار بزرگی قرار داده شده است و تا کنون ، نظریه های گو ناگونی برای علت آن ارائه شده است . آخرین نظریه این است که درون کرة زمین ، مواد مذاب در حال حرکت وجود دارد و بیشتر این مواد ، از جنس آهن و نیکل هستند . هنگامی که این مواد حرکت می کنند ، در اطراف جریان های الکتریکی ضعیفی به وجود می آورند که در مجموع ، باعث می شود کرة زمین ، خاصیت آهنربایی پیدا کند و در اطراف کرة زمین ، میدان مغناطیسی به وجود می آید . ما روی آهنربای بزرگی به نام «زمین » زندگی می کنیم . چندین سیارة دیگر از سیاره های منظومه شمسی نیز ، میدان مغناطیسی دارند که از جمله آنها می توان از عطارد و مشتری نام برد . این خاصیت در خورشید و بسیاری ستاره های دیگر نیز دیده می شود . خاصیت مغناطیسی کرة زمین ، نقش بسیار مهمی در جهت یابی کشتی ها و هواپیماها دارد . شمال و جنوب مغناطیسی زمین ثابت نیست و در فاصله های زمانی ، به میزان قابل ملاحظه ای تغییر می کند .

 

چنانچه به کمک عقربة مغناطیسی به طرف قطب شمال یا جنوب برویم ، به قطب شمال و جنوب واقعی کرة زمین نمی رسیم . علت این است که قطب شمال و جنوب جغرافیایی و مغناطیسی کرة زمین ، با هم یکی نیست ؛ یعنی اینکه قطب شمال مغناطیسی زمین ، درست روی قطب شمال جغرافیایی زمین قرار ندارد و اگر دو قطب جغرافیایی و مغناطیسی زمین را توسط خطی فرضی به به نام « محور » به هم وصل کنیم ، بین دو محور مغناطیسی و محور جغرافیایی زمین ، زاویه ای ساخته می شود که به آن ، زاویة انحراف گویند . این زاویه ، به مرور زمان ، جزئی تغییر می کند و ثابت نمی ماند ، و اندازة آن در نقاط مختلف زمین متفاوت است . زاویة انحراف در جهت یابی هواپیماها و کشتی ها بسیار مهم است . هم اکنون قطب شمال مغناطیسی کرة زمین ، در شمال کانادا قرار دارد .

 

مطالعة مغناطیسی زمین ، نشان می دهد که خط های میدان مغناطیسی زمین افقی نیست و با سطح زمین زاویه ای می سازد همچنین می دانیم خاصیت مغناطیسی یک آهنربا در نقاط مختلف آن متفاوت است و در دو قطب آن ، این خاصیت بیشتر است . به همین ترتیب ، خاصیت آهنربایی کرة زمین در دو قطب بیشتر است . پس اگر یک عقربة مغناطیسی آزاد باشد تا بتواند در راستای عمودی نیز حرکت کند ، نوک این عقربه نزدیک قطب ها به زمین متمایل می شود و در خط استوای مغناطیسی عقربه ، افقی قرار می گیرد و در قطب ها ، به عنوان مثال قطب شمال ، نوک عقربه N آن ، عمود بر سطح افقی خواهد شد . پس محور مغناطیسی عقربه های مغناطیسی در مکان های مختلف استوا تا قطب ، نسبت به سطح افق تغییر کرده و زاویه ای با افق می سازد ؛ این زاویه را زاویة میل گویند . پس زاویه میل ، زاویه ای است که محور مغناطیسی عقربه با سطح افق می سازد همچنین این زاویه ، در جهت یابی هواپیماها و کشتی ها نقش بسیار مهمی دارد ؛ در جغرافیا به این زاویه ، عرض جغرافیایی گویند .

 

مطالعة میدان مغناطیسی زمین برای هدف های علمی و عملی ، از اهمیت به سزایی برخوردار است . وجود میدان مغناطیس زمین ، انجام پاره ای از بررسی های مهم دیگر را میسر کرده است ؛ از آن جمله ، می توان از روش های اکتشاف و مطالعة ذخایر زمین نام برد . تحلیل دقیق میدان مغناطیسی زمین ، وسیلة توانمندی برای بررسی ذخایر معدنی زمین است . در حال حاضر ، جست و جوی مغناطیس سنجی ، روش ژئوفیزیکی مهم و گسترده ای است که برای اکتشاف و ذخایر معدنی به کار می رود . در زمین ، نواحی ای وجود دارد که در آن جا کمیت های مغناطیسی به طور ناگهانی تغییر می کنند و مقادیری به خود می گیرند که با مقادیر مربوط به محل های مجاور ، تفاوت زیادی دارند تفاوت زیاد کمیت های مغناطیسی در این ناحیه ها ، ناشی از فشار تودة بزرگی از سنگ آهن های مغناطیسی در زیر سطح زمین است ؛ به همین دلیل ، مطالعة ناهنجاری های مغناطیسی ، دانسته های باارزشی در مورد وجود و محل مخزن های سنگ های مغناطیسی ارائه می دهد .

 

مواد مغناطیسی مانند آهن که در میدان مغناطیسی کرة زمین قرار گرفته باشند . به مرور زمان ، خاصیت مغناطیسی پیدا می کنند ؛ مثلاً یک کشتی که در آن آهن نیز به کار رفته است ، به مرور زمان آهنربا می شود . از این خاصیت برای به دام انداختن آن استفاده می شود . عملکرد یک مین دریایی ، به گونه ای است که خاصیت آهنربایی کشتی بر آن اثر گذاشته و فرمان انفجار صادر می شود . در یک مین دریایی ، عقربه ای مغناطیسی قرار داده اند که هنگام عبور کشتی از بالای آن ، عقربه تحت تأثیر قرار گرفته و مین از سطح زیرین دریا ، به سطح دریا می رسد و سپس منفجر می شود . برای خنثی کردن این مین ها دو روش وجود دارد .

 

الف ـ مغناطیس نیرومندی را با کابل های سیمی از زیر هواپیما آویزان کرده و آن را نزدیک سطح آب ، حرکت می دهند . آهنربای قوی روی مین ها اثر گذاشته و آنها را خنثی می کند . گاهی کابل سیمی دایره شکل را به طور شناور روی سطح آب قرار می دهند و جریانی را از آن می گذرانند ، که بر اثر این میدان مغناطیسی یا جریان جریان ساز و کار ، مین ها عمل کرده ، بدون هیچ خسارتی منفجر می شوند .

 

ب ـ حلقه هایی از سیم عایق شده را به کشتی وصل کنند و جریانی را از آنها می گذرانند ؛ به طوری که میدان مغناطیسی این جریان مساوی و در خلاف میدان مغناطیسی کشتی کشتی ( که یک مغناطیس دائمی است ) باشد . وقتی این میدان ها با هم ترکیب شوند ، یکدیگر را خنثی می کنند و کشتی بدون این که ساز و کار مین را به کار اندازند ، از روی آن می گذرد .

 

میدان مغناطیسی زمین ، منظم و پایدار نیست ؛ بلکه با گذشت سال ها در یک محل معین ، مقدار متوسط زاویة انحراف و میل تغییر می کند . این انحراف محور مغناطیسی و در نتیجه ، تغییرات زاویه انحراف و زاویه میل در یک محل نسبت به زمان ، شاخة جدیدی را در « باستان شناسی » به نام «باستانو مغناطیسی» ایجاد کرده است که توسط آن ، عمر کوره ها ، اجاق ها و آتشکده های قدیمی تعیین می شود . اساس کار ، مبتنی بر این است که بیشتر خاک رسهایی که این اجسام از آنها ساخته شده اند ، حاوی مقدار کمی مواد مغناطیسی اند . سمتگیری این مواد مغناطیسی ، با گرم شدن در موقع استفادة عادی تثبیت شده است . با مقایسة جهت فعلی میدان مغناطیسی زمین با جهت میدان مغناطیسی این مواد ، می توان قدمت باستانی تقریبی آن ها را تعیین کرد . در مقیاس طولانی تر زمان ( دوران زمین شناسی ) ، شواهدی وجود دارد که نشان می دهد محور مغناطیسی زمین در مدت چهار میلیون سال گذشته ، نه بار کاملاً تغییر جهت داده است . این شواهد ، مبتنی بر اندازه گیری های خاصیت مغناطیسی ( ضعیف ) تثبیت شده در تخته سنگ های با عمر زمین شناسی معین هستند .