Номер 5, страница 132, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Магнитное поле. Параграф 78. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 5, страница 132.

Условие.

• Магнитное поле Земли. Смена магнитных полюсов.

Решение.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли, или геомагнитное поле, — это силовое поле, генерируемое в недрах планеты и простирающееся далеко в космос. Оно играет ключевую роль в защите жизни на Земле от губительного космического излучения и солнечного ветра.

Основной причиной существования магнитного поля считается эффект геодинамо. Согласно этой теории, поле генерируется во внешнем ядре Земли, которое состоит из жидкого железа и никеля. Из-за разницы температур между твёрдым внутренним ядром и мантией в жидком ядре возникают конвекционные потоки. Вращение Земли (сила Кориолиса) закручивает эти потоки, создавая электрические токи. Эти масштабные электрические токи, в свою очередь, порождают магнитное поле, которое поддерживает само себя.

Структура геомагнитного поля в первом приближении напоминает поле магнитного диполя (полосового магнита), ось которого наклонена примерно на 11 градусов относительно оси вращения Земли. Точки, где эта воображаемая ось пересекает поверхность планеты, называются геомагнитными полюсами. Следует различать географические и магнитные полюса:

• Географические полюса — это точки пересечения оси вращения Земли с её поверхностью.
• Магнитные полюса — это области, где силовые линии магнитного поля перпендикулярны поверхности (направлены вертикально вниз у Северного магнитного полюса и вертикально вверх у Южного). Их положение со временем меняется. Важно отметить, что с точки зрения физики, Северный магнитный полюс Земли, к которому указывает северный конец стрелки компаса, на самом деле является южным полюсом магнита.

Магнитное поле Земли простирается на десятки тысяч километров в космос, образуя магнитосферу. Магнитосфера служит невидимым щитом, который отклоняет большую часть заряженных частиц солнечного ветра. Без неё солнечная радиация могла бы уничтожить озоновый слой и сделать жизнь на поверхности невозможной. Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой также является причиной таких явлений, как полярные сияния.

Ответ: Магнитное поле Земли — это силовое поле, генерируемое движением расплавленного железа во внешнем ядре планеты (теория геодинамо). Оно имеет дипольную структуру, защищает Землю от космической радиации, образуя магнитосферу, и необходимо для навигации.

Смена магнитных полюсов

Смена магнитных полюсов, или геомагнитная инверсия, — это процесс, в ходе которого Северный и Южный магнитные полюса меняются местами. Это явление неоднократно происходило в истории нашей планеты и является естественной частью работы механизма геодинамо.

Главным доказательством прошлых инверсий служат данные палеомагнетизма — изучения «записей» о древнем магнитном поле в горных породах. Когда вулканическая лава застывает, минералы, содержащие железо (например, магнетит), намагничиваются и ориентируются вдоль силовых линий магнитного поля Земли, существовавшего в тот момент. Таким образом, они сохраняют информацию о его направлении. Особенно наглядные доказательства найдены на дне океанов. В зонах срединно-океанических хребтов постоянно образуется новая океаническая кора. Анализ её намагниченности выявил симметричные полосы с разной полярностью по обе стороны от хребта, что является прямым свидетельством многократных смен полюсов.

Инверсии происходят нерегулярно. В среднем, они случаются каждые 200–300 тысяч лет, однако этот интервал может сильно варьироваться. Последняя полная инверсия (инверсия Брюнес-Матуяма) произошла около 780 тысяч лет назад. Сам процесс смены полярности не является мгновенным и может занимать от одной до десяти тысяч лет. В этот переходный период основное дипольное поле Земли значительно ослабевает, его структура становится более сложной, с множеством локальных северных и южных полюсов по всей планете, после чего оно восстанавливается, но уже с обратной полярностью.

В настоящее время наблюдается ускоренное движение Северного магнитного полюса в сторону Сибири и ослабление общего магнитного поля, что даёт некоторым учёным основания предполагать, что Земля может находиться на начальной стадии новой инверсии. Однако предсказать точное время её начала невозможно.

Последствия инверсии могут быть значительными. Главная опасность заключается в сильном ослаблении магнитосферы во время переходного периода. Это приведёт к тому, что до поверхности Земли будет доходить большее количество солнечной и космической радиации, что может:

• Увеличить риски для здоровья людей (например, рост раковых заболеваний).
• Нарушить работу и вывести из строя спутники, системы связи и навигации (GPS).
• Вызвать масштабные сбои в электросетях из-за усиления геомагнитных бурь.
• Дезориентировать мигрирующих животных (птиц, китов, черепах), которые используют магнитное поле для навигации.

При этом нет убедительных доказательств, что прошлые инверсии были причиной массовых вымираний, так как атмосфера Земли сама по себе является хорошим защитным барьером от радиации.

Ответ: Смена магнитных полюсов (инверсия) — это процесс, при котором Северный и Южный магнитные полюса меняются местами. Это естественное, но нерегулярное явление, подтверждённое палеомагнитными данными. Процесс длится тысячи лет, сопровождается ослаблением магнитного поля, что может нести угрозу для современных технологий и живых организмов из-за увеличения уровня космической радиации.