Ответьте на вопросы, страница 196 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Какие планеты Солнечной системы обладают магнитным полем?

2. Какова причина возникновения магнитного поля вокруг звезд?

3. Какое значение имеет магнитное поле Земли (рис. 233) в сохранении благоприятных условий для жизни?

4. Почему стальные рельсы и полосы, лежащие на складах, со временем намагничиваются?

Рис. 233. Магнитное поле Земли

1. Какие планеты Солнечной системы обладают магнитным полем?

Собственным значительным магнитным полем, генерируемым за счет эффекта динамо в их недрах, обладают шесть планет Солнечной системы. К ним относятся планеты земной группы — Меркурий и Земля, а также все четыре газовых гиганта — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Магнитное поле Юпитера является самым мощным среди всех планет, оно примерно в 20 000 раз сильнее земного. Поля Урана и Нептуна имеют сложную структуру и сильно наклонены относительно осей вращения планет. Меркурий обладает очень слабым полем, составляющим около 1% от земного.

Венера и Марс не имеют глобального магнитного поля. У Венеры есть лишь слабое индуцированное поле, возникающее из-за взаимодействия солнечного ветра с ее ионосферой. Марс же имеет только остаточные, локальные области намагниченности в коре, что свидетельствует о наличии у него глобального поля в далеком прошлом.

Ответ: Магнитным полем обладают Меркурий, Земля, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

2. Какова причина возникновения магнитного поля вокруг звезд?

Причиной возникновения магнитного поля у звезд, включая наше Солнце, является процесс, известный как звездное динамо или теория гидромагнитного динамо. Для его работы необходимо сочетание трех ключевых условий:

1. Наличие электропроводящей среды: недра звезд состоят из плазмы — ионизированного газа, который является хорошим проводником электрического тока.

2. Вращение звезды: быстрое вращение приводит к возникновению силы Кориолиса, которая закручивает потоки плазмы.

3. Конвекция: в конвективной зоне звезды горячая плазма поднимается к поверхности, остывает и опускается обратно вглубь. Эти конвективные потоки постоянно перемешивают вещество звезды.

Совместное действие этих трех факторов — конвекции, вращения и наличия проводящей среды — приводит к тому, что слабые начальные магнитные поля усиливаются и поддерживаются. Движущаяся плазма генерирует электрические токи, которые, в свою очередь, создают магнитные поля. Этот самоподдерживающийся механизм и является источником мощных и сложных магнитных полей звезд.

Ответ: Магнитное поле вокруг звезд возникает благодаря механизму динамо, основанному на вращении, конвективных потоках и наличии электропроводящей плазмы в их недрах.

3. Какое значение имеет магнитное поле Земли (рис. 233) в сохранении благоприятных условий для жизни?

Магнитное поле Земли, создающее вокруг планеты магнитосферу, играет критически важную роль в поддержании условий, пригодных для жизни. Его основное значение заключается в следующем:

• Защита от солнечного ветра: Магнитосфера отклоняет большую часть потока заряженных частиц (протонов и электронов), летящих от Солнца. Без этого щита солнечный ветер постепенно "сдул" бы земную атмосферу в космос, как это, вероятно, произошло с Марсом. Сохранение атмосферы необходимо для дыхания, поддержания климата и защиты от ультрафиолетового излучения.

• Защита от космического излучения: Магнитное поле защищает живые организмы на поверхности от высокоэнергетических галактических и солнечных космических лучей. Эти частицы могут повреждать клетки и ДНК, вызывая мутации и повышая риск развития раковых заболеваний.

• Навигация для животных: Некоторые виды животных, включая птиц, черепах и рыб, используют магнитное поле Земли для ориентации в пространстве и во время дальних миграций.

Таким образом, магнитное поле является невидимым, но незаменимым щитом, который сохраняет атмосферу нашей планеты и защищает все живое от губительного космического излучения.

Ответ: Магнитное поле Земли защищает атмосферу от разрушения солнечным ветром и оберегает живые организмы от вредного космического излучения, тем самым создавая и поддерживая благоприятные условия для жизни.

4. Почему стальные рельсы и полосы, лежащие на складах, со временем намагничиваются?

Стальные рельсы и полосы со временем намагничиваются под действием магнитного поля Земли. Этот процесс объясняется свойствами стали как ферромагнетика.

Сталь, как и другие ферромагнитные материалы, состоит из микроскопических областей, называемых магнитными доменами. В каждом домене магнитные моменты атомов уже выровнены в одном направлении, то есть каждый домен является маленьким постоянным магнитом. Однако в обычном куске стали эти домены ориентированы хаотично, поэтому их магнитные поля компенсируют друг друга, и предмет в целом не проявляет магнитных свойств.

Когда стальной предмет длительное время находится в постоянном внешнем магнитном поле, каким является магнитное поле Земли, его домены постепенно переориентируются и выстраиваются вдоль силовых линий этого поля. Процесс ускоряется под воздействием механических вибраций (например, от проезжающего транспорта), ударов или перепадов температуры. Эти воздействия сообщают доменам дополнительную энергию, помогая им преодолеть внутренние "силы трения" и легче развернуться в направлении внешнего поля.

В результате такого постепенного выстраивания доменов стальной предмет приобретает собственное суммарное магнитное поле и становится постоянным магнитом.

Ответ: Стальные изделия являются ферромагнетиками и со временем намагничиваются под влиянием постоянного магнитного поля Земли, так как их внутренние магнитные домены постепенно выстраиваются вдоль силовых линий этого поля.