La interacció magnètica dels objectes és un dels processos fonamentals que governen tot a l'Univers. Les seves manifestacions visibles són fenòmens magnètics. Entre elles hi ha les aurores boreals, l'atracció dels imants, les tempestes magnètiques, etc. Com sorgeixen? Què són?
Magnetisme
Els fenòmens i les propietats magnètiques s'anomenen col·lectivament magnetisme. La seva existència es coneix des de fa molt de temps. Se suposa que ja fa quatre mil anys, els xinesos van utilitzar aquest coneixement per crear una brúixola i navegar per viatges marítims. La realització d'experiments i l'estudi seriós del fenomen físic magnètic va començar només al segle XIX. Hans Oersted és considerat un dels primers investigadors en aquest camp.
Els fenòmens magnètics poden ocórrer tant a l'espai com a la Terra, i només apareixen dins dels camps magnètics. Aquests camps sorgeixen de càrregues elèctriques. Quan les càrregues estan estacionàries, es forma un camp elèctric al seu voltant. Quan es mouen: un camp magnètic.
És a dir, el fenomen del camp magnètic es produeix amb l'arribada decorrent elèctric o camp elèctric altern. Aquesta és una regió de l'espai dins de la qual actua una força que afecta els imants i els conductors magnètics. Té la seva pròpia direcció i disminueix a mesura que s'allunya de la seva font, el conductor.
Imants
Un cos al voltant del qual es forma un camp magnètic s'anomena imant. El més petit d'ells és l'electró. L'atracció dels imants és el fenomen físic magnètic més famós: si connecteu dos imants entre si, s'atrauran o es repel·liran. Tot es refereix a la seva posició entre ells. Cada imant té dos pols: nord i sud.
Els pols del mateix nom es repel·leixen, mentre que els pols oposats, al contrari, s'atrauen. Si el talleu en dos, els pols nord i sud no es separaran. Com a resultat, obtindrem dos imants, cadascun dels quals també tindrà dos pols.
Hi ha diversos materials que són magnètics. Aquests inclouen ferro, cob alt, níquel, acer, etc. Entre ells hi ha líquids, aliatges, compostos químics. Si els imants es mantenen a prop d'un imant, ells mateixos es convertiran en un.
Les substàncies com el ferro pur adquireixen fàcilment aquesta propietat, però també s'acomiaden ràpidament d'ella. Altres (com l'acer) triguen més a magnetitzar-se, però mantenen l'efecte durant molt de temps.
Imantatge
A d alt hem establert que un camp magnètic sorgeix quan les partícules carregades es mouen. Però de quin moviment podem parlar, per exemple, en un tros de ferro penjat a una nevera? Totsles substàncies estan formades per àtoms, que contenen partícules en moviment.
Cada àtom té el seu propi camp magnètic. Però, en alguns materials, aquests camps es dirigeixen aleatòriament en direccions diferents. Per això, no es crea un camp gran al seu voltant. Aquestes substàncies no són susceptibles de magnetització.
En altres materials (ferro, cob alt, níquel, acer) els àtoms són capaços d'alinear-se de manera que tots apunten de la mateixa manera. Com a resultat, es forma un camp magnètic comú al seu voltant i el cos s'imanta.
Resulta que la magnetització d'un cos és l'ordenació dels camps dels seus àtoms. Per trencar aquest ordre, n'hi ha prou de colpejar-lo fort, per exemple, amb un martell. Els camps d'àtoms començaran a moure's caòticament i perdran les seves propietats magnètiques. El mateix passarà si el material s'escalfa.
Inducció magnètica
Els fenòmens magnètics estan associats amb càrregues en moviment. Per tant, al voltant d'un conductor amb un corrent elèctric, sens dubte sorgirà un camp magnètic. Però pot ser al revés? El físic anglès Michael Faraday va fer una vegada aquesta pregunta i va descobrir el fenomen de la inducció magnètica.
Va concloure que un camp constant no pot provocar un corrent elèctric, però un de variable sí. El corrent es produeix en un circuit tancat del camp magnètic i s'anomena inducció. En aquest cas, la força electromotriu canviarà en proporció al canvi en la velocitat del camp que impregna el circuit.
El descobriment de Faraday va suposar un autèntic avenç i va aportar beneficis considerables als fabricants d'electricitat. Gràcies a ell, va ser possible rebre corrent d'energia mecànica. Es va aplicar la llei deduïda pel científic iutilitzat en el dispositiu de motors elèctrics, diversos generadors, transformadors, etc.
Camp magnètic de la Terra
Júpiter, Neptú, Saturn i Urà tenen un camp magnètic. El nostre planeta no és una excepció. A la vida normal, gairebé no ho notem. No és tangible, no té gust ni olor. Però és amb ell que s'associen els fenòmens magnètics de la natura. Com ara l'aurora, les tempestes magnètiques o la magnetorecepció en animals.
Essencialment, la Terra és un imant enorme, però poc potent, que té dos pols que no coincideixen amb els geogràfics. Les línies magnètiques surten del pol sud del planeta i entren al nord. Això vol dir que, de fet, el pol sud de la Terra és el pol nord de l'imant (d'aquí que a l'oest el pol sud es denota en blau - S, i en vermell indica el pol nord - N).
El camp magnètic s'estén a centenars de quilòmetres des de la superfície del planeta. Serveix com a cúpula invisible que reflecteix una potent radiació galàctica i solar. Durant la col·lisió de partícules de radiació amb la closca de la Terra, es formen molts fenòmens magnètics. Mirem els més famosos d'ells.
Tempestes magnètiques
El Sol té una forta influència en el nostre planeta. No només ens proporciona calor i llum, sinó que també provoca fenòmens magnètics tan desagradables com les tempestes. La seva aparició està associada a un augment de l'activitat solar i als processos que es produeixen dins d'aquesta estrella.
La Terra es veu afectada constantment pel flux de partícules ionitzades del Sol. Es mouen ambvelocitat de 300-1200 km/s i es caracteritzen per vent solar. Però de tant en tant, es produeixen ejeccions sobtades d'un gran nombre d'aquestes partícules en una estrella. Actuen com a cops a la closca terrestre i fan que el camp magnètic oscil·li.
Aquests temporals solen durar fins a tres dies. En aquest moment, alguns habitants del nostre planeta se senten malament. Les vibracions de la closca es reflecteixen en nos altres amb mals de cap, augment de la pressió i debilitat. Al llarg de la vida, una persona experimenta una mitjana de 2.000 tempestes.
Aurores boreals
També hi ha fenòmens magnètics més agradables a la natura: les aurores boreals o l'aurora. Es manifesta en forma de resplendor del cel amb colors que canvien ràpidament i es produeix principalment a latituds altes (67-70 °). Amb una forta activitat del Sol, la lluminositat s'observa encara més baixa.
Uns 64 quilòmetres per sobre dels pols, les partícules solars carregades es troben amb els límits del camp magnètic. Aquí, alguns d'ells es dirigeixen als pols magnètics de la Terra, on interactuen amb els gasos de l'atmosfera, per això apareix l'aurora.
L'espectre de la resplendor depèn de la composició de l'aire i la seva rarefacció. La resplendor vermella es produeix a una altitud de 150 a 400 quilòmetres. Els tons blaus i verds estan associats amb un alt contingut d'oxigen i nitrogen. Es troben a una altitud de 100 quilòmetres.
Magnitorecepció
La ciència principal que estudia els fenòmens magnètics és la física. Tanmateix, alguns d'ells també poden estar relacionats amb la biologia. Per exemple, la sensibilitat magnètica de la vidaorganismes: la capacitat de reconèixer el camp magnètic terrestre.
Molts animals, especialment les espècies migratòries, tenen aquest do únic. La capacitat de magnetorecepció es va trobar en ratpenats, coloms, tortugues, gats, cérvols, alguns bacteris, etc. Ajuda els animals a navegar per l'espai i a trobar la seva llar, allunyant-se'n durant desenes de quilòmetres.
Si una persona utilitza una brúixola per orientar-se, els animals utilitzen eines completament naturals. Els científics encara no són capaços de determinar exactament com i per què funciona la magnetorecepció. Però se sap que els coloms són capaços de trobar la seva llar encara que se'ls portin centenars de quilòmetres de distància, mentre tanquen l'ocell en una caixa completament fosca. Les tortugues troben el seu lloc de naixement fins i tot anys després.
Gràcies als seus "superpoders", els animals anticipen erupcions volcàniques, terratrèmols, tempestes i altres cataclismes. Són sensibles a les fluctuacions del camp magnètic, la qual cosa augmenta la capacitat d'autoconservació.
