Dünyanın Manyetik Alanı

Konusu 'Güncel Konular' forumundadır ve BaRıŞ tarafından 24 Mayıs 2012 başlatılmıştır.

  1. BaRıŞ Well-Known Member


    Dünyanın Manyetik(Magnetik) Alanı
    Dünyanın manyetik alanı nedir, Dünyayı koruyan manyetik kalkan, Dünyanın Manyetik Alanları, dünyanın manyetik alan çizgileri nasıldır, dünyanın manyetik alanı değeri kaçtır

    Dünya’ nın manyetik alanı denizcilik, altın, gümüş ve petrol bulmak için yapılan araştırmalar ve haberleşme gibi uygulama alanlarına sahiptir. Bu nedenle dünyanın manyetik alanının yüzeydeki ve yüzeyden uzaktaki büyüklüğü ve yönü yıllardır araştırma konusu olmuştur. Manyetik alanın bir diğer etkisi de dünyayı saran Van Allen kuşakları ve “kuzey ışıkları” diye adlandırılan parlak ışıklardır.

    Tüm manyetik cisimler cismin kutupları arasında görünmeyen kuvvet çizgileri oluştururlar. Bunları görünür yapmanın en kolay yolu bir kağıt parçası üzerine demir tozları serpmek ve kağıdın altına çubuk şeklinde bir mıknatıs yerleştirmekle mümkündür. Demir tozları mıknatısın etrafında ve manyetik alan çizgileri boyunca kendi kendilerine sıralanırlar. Basit bir ifadeyle, dünya iki kutuplu bir dipol gibi düşünülebilir. Dünyanın manyetik alan çizgileri aynen bir çubuk mıknatısınki gibi kuzey ve güney manyetik kutupları arasında uzanır. Yüklü parçacıklar bu alan çizgileri üzerinde tuzaklanarak manyetosferi oluştururlar.

    [​IMG]

    Dünyanın manyetik alan çizgileri bir çubuk mıknatısınki kadar simetrik değildir. Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi güneşten akıp gelen alan çizgileri dünyanın manyetik kuyruğunu oluştururken, güneş rüzgarları alan çizgilerinin güneşe doğru sıkılaşmasına sebep olur. Manyetosfer uzay boşluğunda güneşe doğru yaklaşık 80 km’ den 60.000 kilometreye kadar kuyruk kısmı ise güneşten 300.000 kilometre (186.500 mil) uzağa kadar uzanır.

    Manyetik Alanın Yapısı
    Manyetik alanın yapısını belirleyen alan çizgileri aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi basit bir çubuk mıknatısınkine benzer.

    Manyetik alan eksenlerinin dünyanın dönme eksenine göre eğimli olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, kuzey kutbuyla manyetik kuzey kutbu birbiriyle çakışmaz ve gerçek yönü bulmak için dünyanın yüzeyi üzerinde pusulanın yönü belli bir miktar düzeltilmelidir.

    Van Allen Radyasyon Kuşakları
    Manyetik alanın temel özelliği hareket eden elektrik yüklerine kuvvet uygulamasıdır. Bu nedenle bir manyetik alan, elektron ve proton gibi yüklü parçacıkları alan çizgileri boyunca ileri ve geri spiral şeklinde hareket etmeye zorlayarak tuzaklayabilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi yüklü parçacıklar alan çizgilerinin birbirine yakın ve spirallerin sıkışık olduğu “ayna noktası” nda yansıtılır. 1950’ lerin sonlarında yapılan uzay araştırmalarında dünyanın, Van Allen radyasyon kuşağı diye adlandırılan çok yoğun yüklü parçacıklardan oluşan iki bölgeyle kuşatıldığı keşfedildi.

    İç ve dış Van Allen kuşakları yukarıdaki şekilde gösterilmiştir. Bu yüklü parçacıkların asıl kaynağı güneş rüzgarı denilen güneşten gelen parçacıklar sağanağıdır. Kuzey ve güney ışıkları dünyanın manyetik alanı tarafından tuzaklanan bu yüklü parçacıklar tarafından oluşturulur.

    [​IMG]

    Dünya’ nın Manyetosferi
    Güneş rüzgarı yaklaşık 400 km/s hızla güneşten dışarı doğru akan iyonize gazlardır ve güneşin yüzeyi üzerindeki aktivitelerin miktarına bağlı olarak şiddeti değişir. Dünyanın manyetik alanı güneş rüzgarına karşı bir kalkan oluşturmuştur. Güneş rüzgarı dünyanın manyetik alanı ile karşılaştığında aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi geriye doğru püskürtülür.
    Bu durumda şok dalgaları oluşur. Bu şok dalgalarının arkasındaki boş uzayda dünyayı saran bölgeye manyetosfer denir. Ancak güneş rüzgarları ile gelen bazı yüksek enerjili yüklü parçacıklar manyetosfere sızar ve bu yüklü parçacıklar Van Allen radyasyon kuşakları tarafından tuzaklanır.


    Manyetik Alanın Kökeni
    Manyetik alanlar elektrik yüklerinin hareketiyle oluşur. Örneğin, bir çubuk mıknatısın manyetik alanı mıknatıstaki negatif yüklü elektronların hareketi sonucunda oluşur. Dünyanın manyetik alanının kökeni tam olarak anlaşılamamıştır. Fakat demir ve nikel içeren sıvı metalik dış çekirdeğin dönmesi ve konvektif etkilerle oluşan elektrik akımlarıyla ilgili olduğu düşünülmektedir. Bu mekanizma dinamo etkisi diye adlandırılır.
    Erimiş durumdan katılaşarak oluşan kayalar katılaşma anındaki manyetik alan hakkında bize bilgi verir. Bu tip “manyetik fosiller” in incelenmesi dünyanın manyetik alanının her milyonda yıl tersine döndüğünü ( yani kuzey kutbu güneye, güney kutbu kuzeye) göstermiştir. Fakat bu manyetik alanın anlaşılmadığı detaylardan biridir.


    Dünya’ nın Manyetik Alanı
    Dünyanın manyetik alanı dünyanın dönme ekseni ile 11o ’ lik bir açı yapar. Ancak demirin Curie sıcaklığı yaklaşık 770 oC ’ dir. Dünyanın çekirdeği bu sıcaklıktan daha yüksektir ve bu yüzden demir manyetik değildir. Bu durumda dünyanın manyetik alanının kaynağı nedir ?

    Manyetik alan elektrik akımını çevreler, böylece dünyanın erimiş metalik çekirdeğinde dolanan elektrik akımının manyetik alanın kökeni olduğu tahmin edilmektedir. Dünyanın yüzeyinde ölçülen manyetik alanın büyüklüğü ekvator yakınında yaklaşık 30µT ve kutuplarda yaklaşık 60µT’ dır. Diğer deyişle dünya yüzeyinde manyetik alanın büyüklüğü 0.3 ile 0.6 Gauss arasında değişir.

    Dinamo Etkisi
    “Dünya’ nın manyetik alanının kaynağı nedir ?” sorusunun cevabı basit değildir. Mariner 2 ile yapılan araştırmalar sonucunda Venüs’ün çekirdeği demir içermesine rağmen bir manyetik alana sahip olmadığı anlaşılmıştır. Venüs’ün 243 dünya günü olduğu ve dinamo etkisi yaratmak için çok yavaş olduğu bulunmuştur.

    Manyetik alanın oluşumunun dünyanın dönmesi ile ilişkili olduğu açıktır. Çünkü Venüs ünde çekirdeğinde dünyanınki gibi demir bulunmaktadır, fakat dönme periyodu ölçülebilir bir manyetik alan oluşturmaz. Manyetik alanın çekirdeğin büyük bir bölümünü oluşturan sıvı metalik demirin dönmesine bağlı olduğu sonucunu çıkarmak mantıklıdır. Dönen iletken modeli bu olaya “dinamo etkisi” veya “jeodinamo” adlarını vermiştir.
     



Sayfayı Paylaş