tiểu luận từ trường trái đất

Mục lục Từ trường trái đất Khái niệm Phát từ trường II Từ cực trái đất Vị trí từ cực Từ cực trái đất không đứng yên mà chuyển động không ngừng III Bão từ Khái niệm bão từ Nguyên nhân gây bão từ Quá trình hình thành Ảnh hưởng bão từ I a) Sức khỏe người b) Kinh tế c) Khoa học công nghệ vũ trụ d) cực quang IV Nguồn gốc từ trường V Một số ứng dụng từ trường trái đất Xác định phương hướng Xác định độ từ thiên Xác định độ từ khuynh Sự di trú loài vật nhờ vào từ trường VI Tài liệu tham khảo Lời nói đầu - Chúng ta biết vật lý nghành khoa học tự nhiên thú vị Vật lý bao gồm nhiều lĩnh vực quang học (tán sắc , khúc xạ, phản xạ…), điện (điện trường, điện từ trường…), học (lực, chuyển động, dao động…), vật lý hạt nhân (phóng xạ ,đồng vị phóng xạ, phản ứng hạt nhân…) Ngồi vật lý có chun nghành khác : Vật lý lý thuyết, điện tử sở … - Như vật lý mắc xích để kết nối nhiều nghành khoa học, nhiều lĩnh vực sống Do đó, vật lý có nhiều cơng trình ứng dụng trực tiếp khoa học đời sống người : Giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, công nghệ thông tin truyền thông… - Một tượng vật lý ảnh hưởng lớn đến sóng người cung tất sinh vật trái đất chình từ trường trái đất Hiểu quan trọng tầm ảnh hưởng từ trường trái đất định chọn từ trường trái đất làm chủ đề tiểu luận - Mục đích nhằm tìm hiểu thêm ảnh hưởng từ trường trái đất đến sống người, nguồn gốc từ trường trái đất, biến thiên từ trường, số ứng dụng từ trường trái đất, hậu bão từ tượng liên quan đến từ trường I Từ trường trái đất Khái niệm  Từ trường trái đất chắn bảo vệ trái đất, chắn vơ hình, nên khơng nhìn thấy từ trường trái đất Song, cực quang lại tiết lộ cho - "người trần mắt thịt" - biết đâu Phát từ trường Vào năm 1600, nhà vật lí người Anh W Gilbert đưa giả thuyết Trái Đất nam châm khổng lồ Ông làm cầu lớn sắt nhiễm từ, gọi "Trái Đất tí hon" đặt từ cực địa cực Đưa la bàn lại gần trái đất tí hon ơng thấy trừ hai cực, điểm cầu, kim la bàn hướng Nam Bắc Hiện chưa có giải thích chi tiết thỏa đáng nguồn gốc từ tính Trái Đất II Từ cực trái đất Vị trí từ cực - Điểm tập trung Bắc từ trường Trái Đất nằm đảo nước Canada, có tọa độ địa lí 1010 Kinh Tây 760 Vĩ Bắc Điểm Nam từ trường nằm ngồi biển khơi Nam Băng Dương, có tọa độ địa lí 1390 Kinh Đơng 650 Vĩ Nam Nơi phát sinh từ trường toàn Trái Đất, tất lọai nam châm Trái Đất có cực hướng Bắc Từ cực trái đất không đứng yên mà chuyển động không ngừng Sự thay đổi từ trường a) Từ trường trái đất ngày yếu đi, thảm họa - Từ trường chắn bảo vệ cho trái đất Từ trường giảm ngày có nhiều tia cực tím đến bề mặt Điều nghĩa bão mặt trời khứ ra: Tháng giêng năm 1997 làm tê liệt vệ tinh viễn thông trị giá 200 triệu dollar năm trước đó, làm hỏng mạng lưới điện Canada - Các nhà khoa học cho phải tính đến thay đổi thời tiết khí hậu Những giơng tố có lẽ xảy thường xuyên mạnh Lốc xoáy, lũ lụt kỳ hạn hán trở thành thông lệ - Đối với số lồi động vật từ trường quan trọng chúng sử dụng từ trường để định hướng Kiến, chim di cư, rùa cá mập có lẽ lạc hướng khơng có từ trường b) Nguyên nhân làm từ trường suy giảm - Nguyên nhân từ trường giảm nằm lòng trái đất Ở kim loại chảy lỏng xoay vòng quanh nhân ngồi Bằng chuyển động cắt ngang từ trường tạo dòng điện, dòng điện tạo từ trường Giả sử hướng chuyển động c) - - - - - - III giữ ngun từ trường trước ngun vẹn Nhưng đường chuyển động thường xuyên thay đổi, từ trường tạo thay đổi làm giảm bớt từ trường có trước Kết việc từ trương suy giảm Cứ khoảng triệu năm cực từ trái đất thay đổi Theo đốn nhà vật lý trái đất thay đổi cực, từ trường trái đất không ổn định phân làm nhiều từ trường nhỏ, bao bọc lấy trái đất khắp hướng Sau từ trường ổn định trở lại theo hướng ngược lại Điều có nghĩa đường từ trường từ Nam đến Bắc mà từ Bắc đến Nam Thực địa từ trường yếu rõ ràng - dẫn chứng cho việc triệu năm có lần thay đổi cực Các nhà vật lý địa cầu tính tốn chậm 1.000 năm điều xảy Khoảng 41.000 năm trước, từ trường Trái đất lần đảo cực toàn phần, lúc có la bàn, kim hướng nam hướng bắc Các chuyên gia Helmholtz Center Potsdam - Trung tâm Nghiên cứu Địa khoa học Đức GFZ - cho biết điểm ấn tượng tượng tốc độ đảo cực Chuyên gia Norbert Nowaczyk cho biết, tình trạng đảo cực kéo dài 440 năm, từ trường lúc chưa đảo cực mạnh ¼ từ trường Theo tính toán, hầu hết lần đảo cực theo giai đoạn từ trường Trái đất thường diễn từ 1.000 đến 10.000 năm Trong lần đảo cực cách 41.000 năm, trường địa từ yếu trì khoảng 5% sức mạnh Hậu Trái đất toàn chắn trước dội bom liên tục xạ vũ trụ, dẫn đến tình trạng sinh vật Trái đất bị phơi nhiễm trước xạ độc hại BÃO TỪ Khái niệm bão từ - Các yếu tố từ trường Trái đất ( chẳng hạn cảm ứng từ, độ từ thiên, độ từ khuynh…) có biến đổi theo thời gian Những biến đổi xảy lúc qui mô hành tinh gọi BÃO TỪ (còn gọi bão địa từ) + Trong thời kì này, kim la bàn dao động mạnh - Có hai loại bão từ: loại yếu loại mạnh: + Đa số bão từ yếu thường xảy thời gian ngắn, ngược lại có ão từ mạnh kéo dài đến hàng chục giờ, chí vài ngày + Bão từ mạnh thường xuất thời gian hoạt động mạnh Mặt Trời, ảnh hưởng đáng kể đến liên lạc vô tuyến hành tinh Nguyên nhân gây bão từ - Mặt trời hoạt động phát chùm hạt tích điện gọi chùm plasma Bão từ gây chùm plasma khổng lồ trung hòa điện hạt tích điện phát từ vụ bùng nổ sắc cầu mặt trời.Các chùm đường tới Trái Đất bao trùm lên Trái Đất, tác động đến từ Trái Đất, tạo hệ dòng điện tròn xung quanh Trái Đất Quá trình hình thành Các trình miêu tả sau: a) b) c) d) e) C{c dòng hạt mang điện phóng từ Mặt Trời sinh từ trường, có độ lớn v|o khoảng 6.10-9 tesla Từ trường n|y ép lên từ trường Tr{i Đất l|m cho từ trường nơi bị ép tăng lên Khi từ trường Tr{i Đất tăng lên, từ thơng biến thiên v| sinh dòng điện cảm ứng chống lại tăng từ trường Tr{i Đất (theo định luật Lenz) Dòng điện cảm ứng n|y đạt cường độ h|ng triệu ampe chuyển động vòng quanh Tr{i Đất v| g}y từ trường lớn t{c dụng lên từ trường Tr{i Đất Hiện tượng n|y tiếp diễn l|m cho từ trường Tr{i Đất liên tục biến thiên v| kim la b|n dao động mạnh Nếu hướng từ trường tầng điện ly hướng phía Bắc, giống hướng từ trường Tr{i Đất, bão địa từ lướt qua h|nh tinh Ngược lại, từ trường hướng phía Nam, ngược với hướng từ trường bảo vệ Tr{i Đất, c{c bão địa từ mạnh ảnh hưởng trực tiếp tới Tr{i Đất Mặc dù khí Tr{i Đất chặn c{c dòng hạt lượng cao đến từ Mặt Trời n|y (gồm electron v| proton), song c{c hạt l|m x{o trộn từ trường h|nh tinh, cụ thể l| từ, g}y rối loạn liên lạc vơ tuyến hay chí g}y điện C{c vụ phun tr|o khí v| nhiễm điện từ Mặt Trời xếp theo cấp: C l| yếu, M l| trung bình, X l| mạnh Tùy theo cấp cao hay thấp m| ảnh hưởng lên từ trường Tr{i Đất g}y bão từ nhiều hay Bão từ xếp theo cấp từ G1 đến G5, G5 l| cấp mạnh Theo nhiều nghiên cứu c{c bão từ xuất nhiều v| mạnh hơn, điều n|y cho thấy Mặt Trời v|o thời kỳ hoạt động mạnh Ảnh hưởng bão từ a) Sức khỏe người - Khoa học chứng minh tế bào động vật có dư điện tích âm bên màng tế bào có dư điện tích dương bên màng Điện áp mặt màng tế báo 90 mV Khi tế bào bị kích thích hoạt động, có dịch chuyển điện tích qua màng tế bào, tạo xung điện hoạt động Các xung điện đặc biệt mạnh tim Vì thế, bão từ xuất hiện, tác động đến tế bào tim não nên ảnh hưởng đến người huyết áp cao , bệnh nhân tim mạch thần kinh,gây ngủ, đau đầu ,gãy xương b) Kinh tế - Điện lực: Khi bão từ xuất tạo dòng điện tròn xung quanh Trái Đất Dòng điện tạo từ trường bổ sung vào từ trường Trái Đất, làm biến đổi mạnh từ trường Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông biến thiên sinh dòng điện cảm ứng hàng triệu ampe đối nghịch với dòng điện mặt đất, gây tê liệt hệ thống điện - Bưu viễn thơng: làm hỏng vệ tin truyền hình gây gián đọan cho việc truyền tín hiệu trạm quan sát vệ tinh quỹ đạo Trái Đất - Hàng không: gây nhiễu sóng vơ tuyến làm cho máy khơng thể xác định phương hướng liên lạc với mặt đất nên tai nạn hàng không tăng lên - Dầu khí: ống dẫn kim loại nên có bão từ, chắn xuất dòng điện cảm ứng mạnh đường ống dẫn dầu ,dẫn khí làm cho ống bị ăn mòn thủng c) Khoa học công nghệ vũ trụ - Làm cho vệ tinh truyền thông bị hư hại, tất liệu quan trọng truyền trái đất dều bị gián đọan, làm cho họat động vài thành phố lớn tê liệt hoàn toàn d) cực quang - Một tượng vô hại khác ấn tượng: mặt trời ln phóng vào vũ trụ khối lượng khổng lồ hạt mang lượng, kể hướng trái đất Nhưng trái đất may mắn từ trường bảo vệ, ngoại trừ cực Bắc cực Nam Nơi chắn bảo vệ bị xuyên qua Ở hạt lượng cao gió mặt trời xâm nhập vào vùng khí làm phát sáng Những dải, vòng cung băng ánh sáng xuất trời, cực quang - Thỉnh thoảng cực quang nhìn thấy miền Bắc nước Đức Thơng thường người ta quan sát cực quang vùng cao phía Bắc Alaska, Canada hay Bắc Scandinavia Cực quang gần cực bắc IV Nguồn gốc từ trường - Năm 1940, số nhà vật lý đưa giả thuyết "Đinamô" để giải thích nguồn gốc từ trường trái đất Theo thuyết từ trường Trái đất chủ yếu hình thành từ dòng đối lưu chất lỏng trái đất độ sâu 3000 km Sự khác biệt nhiệt độ chất lỏng trái đất làm xuất dòng đối lưu Nếu nhân trái đất có "từ trường nguyên thuỷ" dòng đối lưu có vai trò cuộn dây máy phát điện Dòng điện nhờ hình thành tạo từ trường cho trái đất Tuy nhiên, thuyết số điểm chưa rõ ràng Trong q trình hình thành từ trường trái đất, cần có "từ trường nguyên thuỷ", từ trường hình thành từ cách nào? Đây tồn chưa giải ngành khoa học Trái Đất - Gần đây, nhà khoa học cho ngồi từ trường trái đất hình thành từ lõi ngồi chiếm 98%, có phần từ trường với nguồn gốc bên trái đất chiếm 2%, phần từ trường lại hay biến đổi, phần quan trọng gây tác động thể sống - Từ trường xuất lòng trái đất Nơi có nhân trái đất cấu tạo chủ yếu sắt Nhân rắn bên bao bọc vỏ sắt dạng lỏng Do sức nóng từ nhân, kim loại chảy tràn lên bề mặt nhân, nguội lại chìm xuống phía Đồng thời chảy theo đường xoắn ốc trái đất quay Sự chuyển động sắt có khả dẫn điện làm xuất nguồn điện, tương tự máy phát điện khổng lồ Và có dòng điện chảy xuất từ trường - Tóm lại, lõi Trái Đất lò phản ứng hạt nhân tự nhiên, tạo nhiệt lượng sưởi ấm bề mặt trái đất Lượng nhiệt khiến quan tâm lý nữa: ngun nhân hình thành dòng đối lưu lớp vỏ chất lỏng Trái Đất Các dòng đối lưu dường nguồn gốc từ trường hành tinh Mơ hình cấu trúc trái đất V Một số ứng dụng từ trường trái đất Xác định phương hướng - Hai đầu kim nam châm từ cực bắc từ cực nam Trái đất Từ bạn xác định phương hướng nơi bạn đứng Xác định phương hướng đồ dựa vào la bàn Xác định độ từ thiên - Công dụng: độ từ thiên thay đổi tùy theo không gian ta đứng Nếu ta biết độ từ thiên nơi ta đứng, ta xác định Bắc Nam địa lý cách xác Ví dụ: nước ta, độ từ thiên không 10o nên Bắc la bàn xem gần trùng với Bắc địa lý - Đặt la bàn cho phương Bắc Nam la bàn trùng với phương Bắc Nam địa lý Khi kim nam châm bị lệch khỏi phương Bắc Nam la bàn Góc tạo kim nam châm phương Bắc Nam la bàn độ từ thiên Độ từ thiên Xác định độ từ khuynh - Cơng dụng: Trên Trái Đất có hai nơi, trị số độ từ khuynh lớn 90o Lúc đó, kim nam châm vng góc với mặt đất Hai nơi hai từ cực Đó để xác định từ cực Trái Đất - Đặt la bàn vng góc với mặt đất, ta thấy kim lệch khỏi mặt phẳng nằm ngang Góc hợp kim nam châm la bàn mặt phẳng nằm ngang độ từ khuynh Sự di trú loài vật nhờ vào từ trường - Có nhiều lồi động vật dựa vào cực địa từ để di trú, có ong, cá hồi, rùa, cá voi, chim di cư - Chim di trú “nhìn thấy” từ trường Trái Đất: + Từ lâu nay, qua thử nghiệm hành vi, nhà khoa học biết chim di trú sử dụng loại la bàn từ trường nội (tức thể) để định hướng bay Nhưng việc la bàn vận hành cụ thể ẩn số Giờ đây, nhà khoa học Dominik Heyers, thuộc Trường Đại học Oldenburg, Đức, cộng có chứng để khẳng định phân tử mắt chim di trú có liên kết với khu vực não có chức định hướng Cụ thể nhóm nghiên cứu xác lập mối liên hệ chức trực tiếp tế bào võng mạc vùng não trước có tên Cluster N Theo đó, tín hiệu từ tế bào thần kinh mắt nhạy cảm với hướng từ trường nối với khu vực não trước chịu trách nhiệm thị giác Nhóm nghiên cứu tiêm chất đánh dấu (tracer) vào Cluster N, chất đánh dấu khác tiêm vào võng mạc Chất đánh dấu có khả di chuyển dọc theo sợi thần kinh Sau chim định hướng xong, nhóm nghiên cứu nhận thấy hai chất đánh dấu di chuyển đến chỗ – khu vực chịu trách nhiệm thị giác nằm vùng đồi (thalamus) não Vùng đồi nơi mà tín hiệu từ giác quan – thị giác, thính giác, xúc giác vị giác – phải qua trước kết nối với tế bào thần kinh khu trung tâm khác não Có nghĩa tín hiệu phải qua phận lọc thông tin đến khu vực não phân tích (não tư duy) Qua thử nghiệm này, nhóm nghiên cứu xác định Cluster N võng mạc có liên hệ chặt chẽ với để giúp chim có khả định hướng theo từ trường Nói cách khác, não xử lý thông tin hướng từ trường chuyển đến từ mắt chim Điều có nghĩa chim di trú cảm nhận từ trường mô hình thị giác, tức “nhìn thấy” từ trường Bà Heyers giải thích võng mạc chim di trú có protein cryptochrome chứa phân tử cần thiết cho việc cảm ứng từ trường Chính protein kích thích tế bào cảm thụ hình ảnh, tùy theo hướng từ trường Theo nhóm nghiên cứu, protein cryptochrome đóng vai trò la bàn giúp chim di trú có khả định hướng bay + Lồi rùa biển ln trở khu vực quen thuộc để đẻ trứng Chúng sử dụng hệ thống định vị tương đối đơn giản từ trường trái đất Từ trường giúp lồi rùa tìm hướng dù bị sóng biển Trung bình năm lần, rùa biển bơi đại dương mà không cần điểm mốc nào, di chuyển hàng trăm, chí hàng nghìn km khu vực tìm thức ăn khu vực đẻ trứng VI Tài liệu tham khảo Vật lý đại cương A1 Tài liệu từ trường trái đất - thư viện eBook (tailieu.vn/tag/tai-lieu/từ%20trường%20trái%20đất.html) Từ trường Trái Đất - Thư viện Bài giảng điện tử (violet.vn › Vật lý) Chim di trú “nhìn thấy” từ trường Trái Đất (www.baomoi.com › KH-CN › Khoa học - Tự nhiên) goEdu - Từ trường Trái Đất - Tạp chí điện tử (edu.go.vn/e-tap /Từ-trường-Trái-Đất/tu-truong-trai-dat.html) Bão từ có cấp độ? Báo điện tử Kiến thức (kienthuc.net.vn/kham /Bao-tu-co-bao-nhieu-cap-do-88779) Xác định thời gian từ trường đảo cực Thanh Niên Online (www.thanhnien.com.vn) Rùa biển định hướng nhờ từ trường trái đất (vietbao.vn/Khoa-hoc/Rua-bien-dinh-huong-nho /188/) Đảo cực địa từ – Wikipedia tiếng Việt (vi.wikipedia.org/wiki/Đảo_cực_địa_từ) 10 Độ từ thiên – Wikipedia tiếng Việt (vi.wikipedia.org/wiki/Độ_từ_thiên) 11 Độ từ khuynh – Wikipedia tiếng Việt (vi.wikipedia.org/wiki/Độ_từ_khuynh) ... gốc từ trường trái đất, biến thiên từ trường, số ứng dụng từ trường trái đất, hậu bão từ tượng liên quan đến từ trường I Từ trường trái đất Khái niệm  Từ trường trái đất chắn bảo vệ trái đất, ... vật trái đất chình từ trường trái đất Hiểu quan trọng tầm ảnh hưởng từ trường trái đất định chọn từ trường trái đất làm chủ đề tiểu luận - Mục đích nhằm tìm hiểu thêm ảnh hưởng từ trường trái đất. .. thành từ trường trái đất, cần có "từ trường nguyên thuỷ", từ trường hình thành từ cách nào? Đây tồn chưa giải ngành khoa học Trái Đất - Gần đây, nhà khoa học cho từ trường trái đất hình thành từ