CAMPUL MAGNETIC TERESTRU

CAMPUL MAGNETIC TERESTRU

DECLINATIA SI INCLINATIA MAGNETICA

Intr-un loc bine definit pe suprafata terestra, campul magnetic terestru are o valoare determinata in marime, directie si sens.

Un ac suspendat de un fir fara torsiune, in centrul sau de greutate, va lua aceasta directie.Directia pe care o ia acul magnetic trebuie raportata la planele de referinta care se determina prin urmatoarele date:

a)Unghiul pe care-l face planul vertical in care se gaseste 252f57c magnetul, numit meridianul locului, adica unghiul pe care-l face planul meridian magnetic cu planul meridian geografic.Unghiul acesta poarta numele de unghi de declinatie si poate fi determinat cu o precizie de 1/10 dintr-un minut.

b)Unghiul pe care-l face directia magnetului cu planul orizontal.Acest unghi se numeste unghi de inclinatie si poate fi determinat cu o precizie de un minut.

Daca am stabilit directia acului magnetic prin unghiurile de declinatie si daca determinam intensitatea campului sau componenta orizontala, adica proiectia vectorului camp magnetic pe planul orizontal, avem toate elementele campului intr-un punct de pe suprafata terestra.

BUSOLA DE DECLINATIE SI INCLINATIE

Exista aparate cu care se pot masura cele doua unghiuri in orice punct de pe suprafata terestra, sau se pot urmari variatiile acestor unghiuri intr-un loc determinat, in functie de timp.

Aceste aparate sunt : busola de declinatie si busola de inclinatie.

Busola de declinatie se compune dintr-un ac magnetic ce se poate orienta numai in planul orizontal.Varfurile acului se misca in fata unui cadran divizat in grade, minute si secunde.Desi acul magnetic este supus la doua cupluri, dintre care unul ia nastere prin actiunea componentei orizontale si tinde sa roteasca acul in planul orizontal si altul ia nastere prin actiunea componentei verticale care tinde sa-l roteasca in planul vertical, totusi lestand convenabil acul, putem anula cuplul care tinde sa roteasca acul in planul vertical.

Fie H_v componenta verticala a campului si SN acul magnetic la capetele caruia se gasesc polii -p si +p.

Cuplul va fi :

H_v pl_o = M_v = H_v M_m

Daca pe un brat al acului punem o mica greutate g la distanta D de axa de rotatie, atunci vom capata momentul gD si vom avea relatia :

H_v M_m = gD

H_v ramane constant, oricare ar fi pozitia magnetului in plan orizontal. O data acul pus in echilibru intr-o pozitie, va ramane echilibrat in toate pozitiile.

Busola are si o mica luneta meridiana pentru determinarea planului meridian geografic.

Busola de inclinatie se compune dintr-un ac magnetic care se misca intr-un plan vertical in jurul unui ax orizontal.Acul se misca in fata unui cadran vertical gradat in grade, minute si secunde.Sistemul intreg se poate roti in planul orizontal in fata unui cadran divizat in grade, minute si secunde.

Cand planul de rotatie al acului se va gasi in planul meridianului magnetic, directia acului va fi chiar directia campului si unghiul pe care-l va face acul cu planul orizontal, va fi chiar unghiul de inclinatie.Daca rotim planul acului magnetic cu 90⁰ fata de planul meridianului magnetic, atunci momentul componentei orizontale va fi anihilat in intregime de momentul fortelor de reactie din suporti.Ramane numai momentul componentei verticale, care indreapta acul in pozitia verticala.

REPARTITIA CAMPULUI MAGNETIC PE SUPRAFATA TERESTRA

Daca plecam dintr-o localitate data pe suprafata pamantului si mergem mereu spre Nord dupa indicatiile acului magnetic, nu vom ajunge la Polul Nord geografic, ci in peninsula Boothia Felix la 70⁰40^' latitudine nordica si 96⁰5^'longitudine vestica.Mergand in sens contrar, nu vom ajunge la Polul Sud geografic, ci intre pamantul Victoriei si pamantul Wilhelm, cam la 72⁰ latitudine sudica si 155⁰ longitudine estica.

Plecand din alte localitati situate, de exemplu, pe un cerc oarecare si cam la egala distanta si trasand pe harta drumul strabatut, care, dupa cum am spus, va fi tot timpul tangent la directia data de acul magnetic, vom obtine curbe care se vor intalni in toate punctele ale caror coordonate au fost date mai sus.In acele regiuni sunt polii magnetici.Acul magnetic suspendat la poli ia directia verticala.Unghiul de inclinatie este de 90⁰.In fiecare an se fac harti pe care se traseaza curbele care indica aceeasi declinatie, numite harti de declinatie.Curbele se numesc izogone.Se fac apoi harti in care se unesc, prin curbe continue, punctele de pe suprafata Se fac apoi harti in care se unesc curbele, prin curbe continue, punctele de pe suprafata globului care au aceeasi inclinatie. Aceste curbe se numesc izocline.Curbele care reprezinta punctele cu aceeasi intensitate totala se numesc izodiname.Toate aceste curbe la un loc se numesc izomagnetice.

PAMANTUL CONSIDERAT CA UN MARE MAGNET

William Gilbert se pare ca a fost primul fizician care si-a dat seama ca pamantul trebuie considerat ca un mare magnet.In cartea sa ,,De Magnete,, aparuta in anul 1600, el arata ca daca se taie o sfera dintr-o piatra magnetica, liniile de forta la suprafata sfereisunt repartizate ca si liniile de forta magnetice de la suprafata pamantului.Pentru aceasta el a intrebuintat un mic ac magnetic suspendat aproape de suprafata sferei.

CAMPUL MAGNETIC REGULAT

Dezvoltand o serie de functii sferice expresia campului magnetic real, daca ne oprim la al doilea termen ( primul fiind totdeauna identic nul fiindca nu exista sarcina magnetica libera), obtinem un camp de dipol numit camp regulat ; lui i se suprapune restul de termeni care alcatuiesc un camp neregulat.Totul se petrece ca si cum campul regulat ar proveni dintr-un dipol care se gaseste inclinat cu 12⁰ pe axa pamantului.

Polii magnetici de suprafata pamantului produsi de acest dipol nu coincid cu polii magnetici reali numiti poli de inclinatie, pentru ca la polii reali, H_o=0 si I=90⁰.Ei se gasesc aproximativ la 78⁰ N si 69⁰W in emisfera nordica si la 78⁰5^'S si 249⁰W in emisfera sudica.

Campul magnetic regulat are importanta pentru fizicieni, pe cand campul magnetic real este singurul considerat de navigatori.Campul magnetic regulat H₀ era in anul 1922 egal cu 0,316 Г (Г = 1Gs, iar 1γ=10^-5 Gs).El corespunde unui moment magnetic M_m=8,19 x 10²⁵ CGS e.m. si unei intensitati de magnetizare I= 0,075 unitai CGS e.m. Evident, H₀ a fost socotit la suprafata pamantului luand R= 6370 km.Sa remarcam ca in otel I poate usor ajunge sa fie egal cu 4÷500 unitati CGS e.m.

VARIATIA CAMPULUI MAGNETIC TERESTRU

Campul magnetic intr-un punct dat la suprafata pamantului variaza cu timpul.Aceasta inseamna ca variaza atat marimea lui cat si directia lui.

VARIATIILE DECLINATIEI

Ele sunt : diurne, anuale si seculare.

Variatiile diurne pot atinge max.15'÷ 20'; ele trec rar de 10' si sunt maxime in iunie, cand ating in medie 8' si minime in ianuarie, cand ating, in medie 3'.Aceste variatii sunt in legatura cu activitatea Soarelui si anume, cu emisia de corpusculi incarcati cu electricitate si trimisi de Soare in atmosfera pamanteasca.

Ei iau parte la rotatia pamantului si constituie circuite prin care trec curenti.Acesti curenti dau nastere la campuri magnetice care se suprapun campului magnetic terestru.Aceasta ipoteza este confirmata si de faptul ca ori de cate ori Soarele prezinta o activitate neobisnuita, se inregistreaza pe Pamant furtuni magnetice, iar propagarea undelor electromagnetice care se reflecta in ionosfera este si ea tulburata.Pe langa actiunea particulelor, trebuie luata in considerare si ionizarea produsa de razele ultraviolete si de razele X moi, emise de soare, care intretin si ele ionizarea din atmosfera inalta.

Variatiile anuale.Media zilnica a declinatiei variaza si ea in cursul unui an.In prezent, declinatia variaza catre Est, de la echinoctiul de primavara pana la solstitiul de toamna si apoi in sens invers.

Variatiile seculare. In 1600, declinatia la Paris era estica, ea a devenit egala cu zero in 1666.In 1800, declinatia era vestica si a trecut printr-un max. in 1814 cand a atins 22⁰34' .De la acea data, ea descreste regulat si la 1 ianuarie 1938 avea, la Paris, valoarea de 9⁰21'. Declinatia scade in timpul nostru cu 9^' pana la 10' pe an.Cauzele acestor variatii nu se cunosc.Variatia inclinatiei este proportionala cu timpul.

EXISTENTA MAGNETISMULUI TERESTRU

Existenta magnetismului terestru, ca si existenta magnetismului celorlalti astri este o enigma, facandu-se diverse ipoteze, astfel:

S-a presupus ca suprafata terestra ar avea o sarcina suficienta pentru ca, rotindu-se odata cu pamantul, sa produca un camp magnetic de marimea celui constatat.Se stie ca electricitatea in miscare este echivalenta cu unui curent electric, iar curentii electrici produc campuri magnetice.

De curand profesorul P.M.S.Blackett a reluat o mai veche ipoteza si a stabilit o relatie intre momentul magnetic terestru M_0m , momentul impulsului pamantului Јω(unde Ј este momentul de insertie al pamantului in jurul axei sale, iar ω este viteza sa unghiulara), constanta de atractie universala χ si viteza luminii c.

Blackett a admis ca urmatoarea relatie poate fi verificata:

M_cm /Јω=k(√χ . c )

k fiind o constanta foarte apropiata, ca valoare, de unitate.