Номер 3, страница 40 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 12. Магнитное взаимодействие. Глава 2. Магнитное поле - номер 3, страница 40.

3. Какие опытные факты подтверждают существование магнитного поля Земли?

Существование магнитного поля Земли подтверждается целым рядом опытных фактов и наблюдений, как на поверхности планеты, так и в космосе.

1. Поведение стрелки компаса

Самым известным и древним доказательством является поведение магнитной стрелки компаса. Будучи небольшим постоянным магнитом, стрелка компаса, свободно вращающаяся в горизонтальной плоскости, всегда ориентируется вдоль силовых линий магнитного поля. Тот факт, что в любой точке Земли она почти точно указывает одним концом на север, а другим на юг, свидетельствует о наличии у нашей планеты глобального магнитного поля, подобного полю огромного стержневого магнита.

Ответ: Ориентация стрелки компаса в направлении север-юг является прямым и наиболее очевидным доказательством существования магнитного поля Земли.

2. Полярные сияния

Полярные сияния (северное и южное) — это красочное свечение в верхних слоях атмосферы. Это явление возникает, когда заряженные частицы, летящие от Солнца (солнечный ветер), попадают в магнитное поле Земли. Поле захватывает эти частицы и направляет их по спиральным траекториям к магнитным полюсам планеты. Там частицы сталкиваются с атомами и молекулами атмосферных газов (кислорода и азота), вызывая их свечение. Таким образом, форма и местоположение полярных сияний напрямую определяются структурой земного магнитного поля.

Ответ: Наблюдение полярных сияний преимущественно в приполярных регионах доказывает, что магнитное поле Земли взаимодействует с космическими частицами и направляет их.

3. Магнитное склонение и наклонение

Точные измерения показывают, что магнитное поле Земли неоднородно. Существуют два важных параметра, доказывающих его наличие и сложную структуру:

• Магнитное склонение — угол между направлением, которое показывает компас (магнитный меридиан), и направлением на истинный географический север (географический меридиан). Этот угол различен для разных точек на Земле.
• Магнитное наклонение — угол, который образует с горизонтальной плоскостью свободно подвешенная магнитная стрелка, способная вращаться в вертикальной плоскости. На магнитном экваторе наклонение равно нулю, а у магнитных полюсов достигает 90°.

Систематическое измерение и картирование этих величин по всей планете позволяет детально описать структуру геомагнитного поля.

Ответ: Существование и возможность измерения магнитного склонения и наклонения доказывают наличие у Земли сложного трехмерного магнитного поля.

4. Палеомагнетизм

Геологические данные также служат мощным подтверждением. Когда магматические горные породы (например, базальт) остывают и затвердевают, содержащиеся в них минералы с магнитными свойствами (как магнетит) намагничиваются и ориентируются вдоль силовых линий магнитного поля Земли, существовавшего в ту эпоху. Это явление, называемое палеомагнетизмом, "записывает" информацию о древнем магнитном поле. Изучая породы разного возраста, ученые установили, что магнитное поле существует уже миллиарды лет и периодически меняло свою полярность (северный и южный магнитные полюса менялись местами).

Ответ: "Магнитная запись" в древних горных породах является неопровержимым опытным фактом, доказывающим существование магнитного поля Земли в прошлом и его изменения во времени.

5. Радиационные пояса Земли

С началом космической эры с помощью спутников вокруг Земли были обнаружены радиационные пояса Ван Аллена. Это гигантские области (в форме торов), в которых магнитное поле Земли удерживает захваченные из космоса заряженные частицы высокой энергии (протоны и электроны). Без мощного магнитного поля эти частицы не могли бы быть удержаны в околоземном пространстве.

Ответ: Обнаружение радиационных поясов, удерживаемых вокруг планеты, является прямым наблюдательным фактом, подтверждающим существование магнитосферы Земли.