Заттардың магниттік өзара әрекеттесуі – Әлемдегі барлық нәрсені басқаратын негізгі процестердің бірі. Оның көрінетін көріністері магниттік құбылыстар болып табылады. Олардың ішінде солтүстік шамдар, магниттердің тартылуы, магниттік дауылдар және т.б. Олар қалай пайда болады? Олар қандай?
Магнитизм
Магниттік құбылыстар мен қасиеттер жалпылама магнетизм деп аталады. Олардың бар екендігі өте ұзақ уақыт бойы белгілі. Төрт мың жыл бұрын қытайлықтар бұл білімді компас жасау және теңіз саяхаттарын жүргізу үшін пайдаланды деп болжанады. Эксперимент жүргізу және физикалық магниттік құбылысты байыпты зерттеу тек 19 ғасырда басталды. Ганс Эрстед осы саладағы алғашқы зерттеушілердің бірі болып саналады.
Магниттік құбылыстар Ғарышта да, Жерде де болуы мүмкін және олар тек магнит өрісінде пайда болады. Мұндай өрістер электр зарядтарынан пайда болады. Зарядтар тұрақты болған кезде олардың айналасында электр өрісі пайда болады. Олар қозғалғанда – магнит өрісі.
Яғни магнит өрісі құбылысы пайда болған кезде пайда болады.электр тогы немесе айнымалы электр өрісі. Бұл магниттер мен магниттік өткізгіштерге әсер ететін күш әрекет ететін кеңістік аймағы. Оның өзіндік бағыты бар және ол өз көзінен – өткізгіштен алыстаған сайын азаяды.
Магниттер
Айнала магнит өрісі түзілетін денені магнит деп атайды. Олардың ең кішісі – электрон. Магниттердің тартылуы - ең танымал физикалық магниттік құбылыс: егер сіз бір-біріне екі магнитті қоссаңыз, олар тартады немесе кері қайтарады. Мұның бәрі олардың бір-біріне қатысты ұстанымына байланысты. Әрбір магниттің екі полюсі бар: солтүстік және оңтүстік.
Бір аттас полюстер бірін-бірі кері тебеді, ал қарама-қарсы полюстер керісінше тартады. Оны екіге бөлсең, солтүстік пен оңтүстік полюстер ажырамайды. Нәтижесінде біз екі магнит аламыз, олардың әрқайсысында екі полюсі болады.
Магниттік болып табылатын бірқатар материалдар бар. Оларға темір, кобальт, никель, болат және т.б. Олардың ішінде сұйықтар, қорытпалар, химиялық қосылыстар бар. Магниттер магниттің қасында ұсталса, олар біртұтас болады.
Таза темір сияқты заттар бұл қасиетке оңай ие болады, сонымен бірге онымен тез қоштасады. Басқалары (мысалы, болат) магниттелу үшін ұзағырақ уақыт алады, бірақ әсерін ұзақ уақыт сақтайды.
Магниттеу
Біз жоғарыда зарядталған бөлшектер қозғалғанда магнит өрісі пайда болатынын анықтадық. Бірақ, мысалы, тоңазытқышта ілулі тұрған темір бөлігінде қандай қозғалыс туралы айтуға болады? Бәрізаттар атомдардан тұрады, олардың құрамында қозғалатын бөлшектер бар.
Әр атомның өз магнит өрісі болады. Бірақ, кейбір материалдарда бұл өрістер әртүрлі бағыттарға кездейсоқ бағытталған. Осыған байланысты олардың айналасында бір үлкен өріс құрылмайды. Мұндай заттар магниттелуге қабілетсіз.
Басқа материалдарда (темір, кобальт, никель, болат) атомдар бір қатарға тұра алады, осылайша олардың барлығы бірдей бағытталған. Нәтижесінде олардың айналасында жалпы магнит өрісі пайда болады және дене магниттеледі.
Дененің магниттелуі оның атомдарының өрістерінің реттілігі болып табылады. Бұл тәртіпті бұзу үшін оны қатты соғу жеткілікті, мысалы, балғамен. Атомдардың өрістері ретсіз қозғала бастайды және магниттік қасиеттерін жоғалтады. Материалды қыздырса да солай болады.
Магниттік индукция
Магниттік құбылыстар қозғалатын зарядтармен байланысты. Сонымен, электр тогы бар өткізгіштің айналасында магнит өрісі міндетті түрде пайда болады. Бірақ бұл керісінше болуы мүмкін бе? Бірде ағылшын физигі Майкл Фарадей осы сұрақты қойып, магниттік индукция құбылысын ашты.
Ол тұрақты өріс электр тогын тудыруы мүмкін емес, бірақ айнымалы өріс тудыруы мүмкін деген қорытындыға келді. Ток магнит өрісінің тұйық тізбегінде пайда болады және индукция деп аталады. Бұл жағдайда электр қозғаушы күш контурдан өтетін өріс жылдамдығының өзгеруіне пропорционалды түрде өзгереді.
Фарадейдің ашылуы нағыз серпіліс болды және электр өндірушілеріне айтарлықтай пайда әкелді. Оның арқасында механикалық энергиядан ток алуға мүмкіндік туды. Ғалым шығарған заң қолданылды жәнеэлектр қозғалтқыштары, әртүрлі генераторлар, трансформаторлар және т.б. құрылғысында қолданылады.
Жердің магнит өрісі
Юпитердің, Нептунның, Сатурнның және Уранның магнит өрісі бар. Біздің планетамыз да ерекшелік емес. Қарапайым өмірде біз оны әрең байқаймыз. Ол сезілмейді, дәмі де, иісі де жоқ. Бірақ табиғаттағы магниттік құбылыстар онымен байланысты. Аврора, магниттік дауылдар немесе жануарлардағы магнитті қабылдау сияқты.
Негізі, Жер - географиялық полюстермен сәйкес келмейтін екі полюсі бар үлкен, бірақ өте күшті емес магнит. Магниттік сызықтар планетаның оңтүстік полюсінен шығып, солтүстікке енеді. Бұл шын мәнінде Жердің Оңтүстік полюсі магниттің солтүстік полюсі екенін білдіреді (сондықтан Батыста оңтүстік полюс көк түспен - S, ал қызыл түспен солтүстік полюспен белгіленеді - N).
Магнит өрісі планетаның бетінен жүздеген километрге созылады. Ол күшті галактикалық және күн радиациясын көрсететін көрінбейтін күмбез ретінде қызмет етеді. Радиациялық бөлшектердің Жер қабығымен соқтығысуы кезінде көптеген магниттік құбылыстар пайда болады. Олардың ең танымалдарын қарастырайық.
Магниттік дауылдар
Күн біздің планетамызға күшті әсер етеді. Ол бізге жылу мен жарық беріп қана қоймайды, сонымен қатар дауыл сияқты жағымсыз магниттік құбылыстарды тудырады. Олардың пайда болуы күн белсенділігінің артуына және осы жұлдыздың ішінде болатын процестерге байланысты.
Жер үнемі Күннен келетін иондалған бөлшектердің ағынының әсерінде болады. Олар бірге қозғаладыжылдамдығы 300-1200 км/с және күн желімен сипатталады. Бірақ мезгіл-мезгіл жұлдызда осы бөлшектердің үлкен санының кенеттен лақтырылуы орын алады. Олар жер қабығындағы соққылар сияқты әрекет етіп, магнит өрісінің тербелісіне әкеледі.
Мұндай дауыл әдетте үш күнге созылады. Осы уақытта планетамыздың кейбір тұрғындары өздерін нашар сезінеді. Қабықтың тербелісі бізде бас ауруымен, қысымның жоғарылауымен және әлсіздігімен көрінеді. Адам өмірінде орта есеппен 2000 дауылды бастан кешіреді.
Солтүстік жарық
Табиғатта одан да жағымды магниттік құбылыстар бар - солтүстік шамдар немесе аврора. Ол тез өзгеретін түстері бар аспан жарқырауы түрінде көрінеді және негізінен жоғары ендіктерде (67-70 °) кездеседі. Күннің күшті белсенділігі кезінде жарқырау одан да төменірек байқалады.
Полюстерден шамамен 64 километр биіктікте зарядталған күн бөлшектері магнит өрісінің алыс шегіне жетеді. Мұнда олардың кейбіреулері Жердің магниттік полюстеріне қарай бет алады, онда олар атмосфераның газдарымен әрекеттеседі, сондықтан аврора пайда болады.
Жарқырау спектрі ауаның құрамына және оның сирек кездесетініне байланысты. Қызыл жарқырау 150-ден 400 шақырымға дейінгі биіктікте пайда болады. Көк және жасыл реңктер оттегі мен азоттың жоғары мөлшерімен байланысты. Олар 100 километр биіктікте кездеседі.
Магниторлық қабылдау
Магниттік құбылыстарды зерттейтін негізгі ғылым – физика. Дегенмен, олардың кейбіреулері биологиямен де байланысты болуы мүмкін. Мысалы, тіршіліктің магниттік сезімталдығыорганизмдер - Жердің магнит өрісін тану қабілеті.
Көптеген жануарлар, әсіресе қоныс аударатын түрлер мұндай ерекше сыйлыққа ие. Магнитті қабылдау қабілеті жарғанаттарда, көгершіндерде, тасбақаларда, мысықтарда, бұғыларда, кейбір бактерияларда және т.б. табылған. Ол жануарларға ғарышта навигациялауға және одан ондаған километрге қашып, өз үйін табуға көмектеседі.
Егер адам бағдарлау үшін компасты пайдаланса, жануарлар толығымен табиғи құралдарды пайдаланады. Ғалымдар әлі күнге дейін магниторецепцияның қалай және неліктен жұмыс істейтінін нақты анықтай алмайды. Бірақ көгершіндер құсты толығымен қараңғы жәшікке жауып жатқанда, одан жүздеген шақырым алысқа апарса да өз үйін таба алатыны белгілі. Тасбақалар туған жерін тіпті жылдар өткен соң табады.
Жануарлар «өте күштерінің» арқасында жанартаулардың атқылауын, жер сілкіністерін, дауылдарды және басқа да катаклизмдерді күтеді. Олар магнит өрісіндегі ауытқуларға сезімтал, бұл өзін-өзі сақтау қабілетін арттырады.
