إذا فقدت الحديد مغناطيسيتها في درجات حرارة عالية ، كيف المغناطيسية الأساسية للأرض؟

حسين الجسمي - اجا الليل (حصرياً) | 2018 (أبريل 2019).

Anonim

يفقد الحديد مغناطيسيته عندما يتم تسخينه إلى بضع مئات من الدرجات ، إلا أن قلب الأرض - الذي ينتج حقلًا مغناطيسيًا قويًا بما يكفي للسيطرة على كوكب الأرض - يكون مصنوعًا من الحديد الذي يكون حارًا جدًا في حالة سائلة!

لماذا إذن ، هل ينتج الحديد المصهور في قلب الأرض مجالًا مغناطيسيًا؟

لنبدأ من أسفل هذا اللغز بأكمله.

المواد المغناطيسية

الحديد هو مادة مغنطيسية حديدية. (مصدر الصورة: Pixabay)

لكي أشرح لك الحديد المغناطيسي من الحديد بعبارات بسيطة ، أود أن أقول إن الحديد مصنوع من "أشياء صغيرة" (لحظات ذرية ، لتكون دقيقة) ، ذرات تتصرف كمغناطيسات صغيرة ، حيث أن كل منها يحتوي على الشمال و الأقطاب الجنوبية (مثل المغناطيسية العادية).

عندما تصمد مغناطيسًا بالقرب من جسم حديدي ، فإن هذه المغنطيسات الصغيرة تقدم "داخل" الكائن مواءمة أو يصطف. هذا هو ما يجعل هذا الكائن مغناطيسيًا ، وأي كائن يتصرف مثل هذا في وجود مجال مغناطيسي خارجي يسمى مادة مغنطيسية حديدية.

ومع ذلك ، عند تسخين مادة مغنطيسية حديدية ، مثل الحديد ، تبدأ الأشياء في التغير.

ماذا يحدث عند تسخين مادة مغنطيسية؟

نواة الأرض تتكون من كميات هائلة من الحديد (الصورة: Naeblys / Shutterstock)

لذا ، فمن الواضح أن الحديد لا يمكن أن يكون مادة مغنطيسية حديدية تتجاوز 770 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإننا نعلم أيضًا أن قلب الأرض يتكون من الحديد المنصهر ، وهو حار جدًا بدرجة لا تصدق (حوالي 6000 درجة مئوية) يجعله القلب حارًا مثل سطح الشمس نفسه! ليس ذلك فحسب ، بل إن الحديد الحديدي المنصهر ينتج حقلًا مغناطيسيًا قويًا جدًا ، وهو ما يجعل الأرض كوكبًا صالحًا للسكن.

لكن أليس هذا متناقضًا في حد ذاته؟ إذا فقد الحديد خصائصه المغنطيسية الحديدية وتوقف عن كونه مغناطيسا عند درجة حرارة تافهة نسبيا (770 درجة مئوية) ، فكيف ينتج نواة الأرض ، المصنوعة أساسا من الحديد ، هذا المجال المغناطيسي القوي؟

كيف ينتج قلب الأرض مجالًا مغناطيسيًا؟

الدينامو هو جهاز يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. إذا كنت تعرف الظروف الفيزيائية لنواة الأرض ، فستتمكن من فهم نظرية الدينامو في أي وقت من الأوقات.

لاحظ أن اللب الداخلي صلب بسبب ظروف الضغط المرتفعة. (رصيد الصورة: Kelvinsong / ويكيميديا ​​كومنز)

يحتوي قلب الأرض على جزأين: القلب الداخلي والخارجي. النواة الخارجية حارة للغاية بحيث أنها موجودة في حالة سائلة ، ولكن القلب الداخلي صلبة ، بسبب ظروف الضغط المرتفعة للغاية (المصدر). أيضا ، يتحرك القلب الخارجي باستمرار ، بسبب دوران الأرض والحمل الحراري.

الآن ، تتحرك حركة المائع في النواة الخارجية الحديد المصهور (أي مادة موصلة) عبر مجال مغناطيسي ضعيف قائم بالفعل. هذه العملية تولد تيار كهربائي (بسبب الحث المغناطيسي). هذا التيار الكهربائي ، بعد ذلك ، يولد مجال مغناطيسي يتفاعل مع حركة المائع لإنتاج مجال مغناطيسي ثانوي.

يعزز الحقل المغناطيسي الثانوي المجال المغناطيسي الأولي وتصبح العملية ذاتية الاستدامة. ما لم تتوقف حركة السائل في النواة الخارجية ، فإن اللب سوف يستمر في إنتاج مجال مغناطيسي. هذا هو بالضبط الفرضية من فيلم الخيال العلمي عام 2003 كور .

لوضع كل ذلك بكلمات بسيطة ، لا ينتج الحديد المنصهر الموجود في القلب حقلًا مغناطيسيًا مباشرةً ؛ بدلاً من ذلك ، فإنه ينتج تيارًا كهربائيًا ، والذي ينتج بدوره تأثيرًا كهرومغناطيسيًا ، والذي ينتج في نهاية المطاف الحقل المغناطيسي القوي لنواة الأرض.