Номер 3.42, страница 58 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 3. Электромагнетизм. Сила Лоренца - номер 3.42, страница 58.

Условие.

3.42. Представьте себе, что:

а) магнитные полюсы Земли поменялись местами;

б) магнитное поле Земли исчезло. Какие бы это повлекло последствия?

Решение.

а) магнитные полюсы Земли поменялись местами

Инверсия (смена) магнитных полюсов Земли — это естественный процесс, который неоднократно происходил в геологической истории планеты. Он не является мгновенным и занимает тысячи лет. В ходе этого процесса магнитное поле значительно ослабевает и его структура усложняется, прежде чем установится новая, обратная полярность.

Основные последствия:

1. Проблемы с навигацией: Стрелки компасов станут указывать на юг вместо севера. Это вызовет сбои в работе всех навигационных систем, использующих магнитный компас. Животные, которые используют магнитное поле для миграции (например, птицы, черепахи, рыбы), потеряют ориентацию, что может привести к нарушению их жизненных циклов и даже массовой гибели. Системы, основанные на спутниках (например, GPS), продолжат работать.

2. Ослабление защиты от космического излучения: Во время переходного периода, когда магнитное поле будет очень слабым (до 10% от нормы), магнитосфера перестанет эффективно защищать Землю от солнечного ветра и космических лучей. Повышенный уровень радиации на поверхности Земли и в атмосфере может привести к следующим последствиям:

- Увеличению риска онкологических заболеваний и генетических мутаций у живых организмов.

- Сбоям в работе и выходу из строя спутников и электроники на Земле, в частности, могут пострадать линии электропередач.

- Появлению полярных сияний на более низких широтах, возможно, вплоть до экватора.

После завершения инверсии магнитное поле восстановит свою силу, но с обратной полярностью. Жизнь на планете и технологические системы должны будут адаптироваться к новым условиям.

Ответ: Смена магнитных полюсов приведет к временному (на тысячи лет) ослаблению магнитного поля, что вызовет проблемы с навигацией у людей и животных, а также увеличит уровень радиации на поверхности, создавая угрозу для живых организмов и электронных систем. После завершения процесса поле восстановится с обратной полярностью.

б) магнитное поле Земли исчезло

Полное и необратимое исчезновение магнитного поля Земли имело бы катастрофические последствия для планеты и жизни на ней.

Основные последствия:

1. Разрушение атмосферы: Без магнитосферы, которая отклоняет поток заряженных частиц от Солнца (солнечный ветер), он начнет напрямую взаимодействовать с верхними слоями атмосферы. Это приведет к постепенному "сдуванию" атмосферы в космос, как это, предположительно, произошло с Марсом, потерявшим свое глобальное магнитное поле. Со временем Земля может потерять значительную часть своей газовой оболочки и воды, что сделает ее непригодной для жизни.

2. Смертельный уровень радиации: Поверхность планеты окажется беззащитной перед губительным воздействием высокоэнергетического солнечного и космического излучения. Уровень радиации станет несовместимым с жизнью для большинства существующих видов, включая человека. Это привело бы к массовому вымиранию.

3. Коллапс технологий: Вся орбитальная группировка спутников (связь, навигация, метеорология) будет быстро выведена из строя. Энергетические и коммуникационные системы на поверхности будут подвержены постоянным сбоям из-за воздействия солнечных вспышек. Электронные приборы перестанут надежно работать.

4. Резкие климатические изменения: Потеря атмосферы и воды приведет к резким и губительным изменениям климата. Температурные перепады между днем и ночью станут экстремальными.

Ответ: Исчезновение магнитного поля приведет к катастрофическим последствиям: постепенной потере атмосферы и воды под действием солнечного ветра, смертельно высокому уровню радиации на поверхности, коллапсу современных технологий и, в конечном итоге, превращению Земли в безжизненную планету, похожую на Марс.