المجال المغناطيسي للأرض

المجال المغناطيسي وخطوطه

يعرف المجال المغناطيسي بأنه المنطقة المحيطة بالمغناطيس التي يظهر فيها آثار القوة المغناطيسية، وأما خطوط المجال المغناطيسي فهي خطوط وهمية تمثل حركة الأقطاب حيث تبدو أنها تخرج من القطب الشمالي إلى الجنوبي خارج المغناطس، ويحدث العكس في داخله ولهذه الخطوط خصائص عدة منها أنها تتكاثف وتتزاحم عن الأقطاب وتقل في المناطق الأخرى، ويعود السبب في ذلك إلى أنّ القوى المغناطيسية تكون أكبر ما يمكن عند الأقطاب، وهذه الخطوط مغلقة أيضًا؛ لعدم وجود قطب منفرد بالأصل، وفي هذا المقال سيتم التحدث عن المجال المغناطيسي للأرض.

المجال المغناطيسي للأرض

المجال المغناطيسي للأرض ثنائي الأقطاب، أي أنه يحتوي على قطبين شمالي وجنوبي على سطح الأرض، وفي القرن التاسع قام عالم الرياضيات والفلك الألماني كارل فريدريش غاوس بدراسة المجال المغناطيسي للأرض، ووصل إلى أن أقطابه أصلها داخل الأرض بدلًا من خارجها، ولقد أثبت أيضًا بأن هذا المجال يتناسب عكسيا مع مربع نصف قطر الأرض، وهذا الإستنتاج قاد العلماء إلى التوصل إلى أصل الحقل المغناطيسي للأرض من خلال نظريات عدة منها ^[١]، على الرغم من أن الأرض تتكون من معادن مختلفة معظمها من عنصري الحديد والنيكل، وبالإضافة إلى احتوائها على معادن ثقيلة مثل: الذهب والبلاتين واليورانيوم، ومعظم هذه المعادن لها خواص مغناطيسية ولكنها تفقدها؛ بسبب الحرارة العالية جدًا الموجودة في باطن الأرض لذلك لا تعد سببًا للمجال المغناطيسي للأرض، وإنما سببه نتيجة تأثير الدينامو ويحدث ذلك عندما تولد المعادن المنصهرة المتدفقة في باطن الأرض تيارًا كهربائيًا وبما أن الأرض تدور حول محورها فيؤدي ذلك إلى إنتاج مجالًا مغناطيسيًا^[٢].

أهمية المجال المغناطيسي للأرض

تنتقل خطوط المجال المغناطيسي الأرضي من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي في كل قطب، وبذلك تكون هذه الخطوط رأسية بشكل تقريبي، وعلى على الرغم من عدم وجود شريط مغناطيسي داخل الأرض، إلا أنّه يحيط حول كوكب الأرض بأكمله منطقة تحميه تسمى بالغلاف المغناطيسي حيث أنه يحمي هذا الكوكب من الإشعاع الكوني الضار والرياح الشمسية والمجال المغناطيسي مسؤول عن حدوث ظاهرة الشفق القطبي الجميلة التي يمكن مشاهدتها عند خطوط العرض العليا عند نصفي الكرة الشمالي والجنوبي.^[٣]

كيفية قياس المجال المغناطسي للأرض

يمكن قياس المجال المغناطيسي للأرض بطرق مختلفة، تتضمن أبسطها باستخدام البوصلة التي لا تزال مستخدمة حتى يومنا وهي جهاز يتكون من إبرة ممغنطة بشكل دائم ومتوازنة مع المحور في المستوى الأفقي، وفي حالة وجود مجال مغناطيس ينحرف مؤشر هذه الإبرة باتجاه الحقل المغناطيسي وبذلك يمكن قياس زاوية الميل، ومن الممكن أيضًا قياس حجم المجال الأفقي ويحدث ذلك بواسطة حساب فترة تذبذب الإبرة والتي تعتمد على خصائصها وعلى قوة الحقل المغناطيسي^[١]، وتم خلال السنوات الأخيرة استخدام طرق أخرى حديثة لقياس المجال المغناطيسي للأرض تتضمن إحدها استخدام مقياس المغناطيسية والذي يستخدم الخواص المغناطيسية للبروتونات في سائل مثل البنزين، ويحدث أن تتجه البروتونات حول حقل مغناطيسي قوي ينتجه ملف خارجي فتصبح هذه البروتونات ممغنطة ومن ثم يتم إيقاف المجال المغناطيسي بشكل مفاجئ حينها تحاول البروتونات أن تدور مع المجال الأرضي بتردد معين ينتج عن ذلك جهد كهربائي ضعيف يتم قياسه بواسطة الملف الخارجي وبذلك يتم تحديد مقدار قوة المجال المغناطيسي.^[١]

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} "Geomagnetic field", www.britannica.com, Retrieved 1-6-2019. Edited.
2. ↑ "Earth's Magnetic Field: Definition & Characteristics", study.com, Retrieved 1-6-2019. Edited.
3. ↑ "Earth's Magnetic Field and Wandering Poles", www.livescience.com, Retrieved 1-6-2019. Edited.