"Navigare necesse est...". Fascynujący magnetyzm Ziemi - jest to prezentacją, którą wykonałem na egzamin ustny z fizyki w VIII klasie. Opowiada ona o tym czym jest magnetyzm, polu magnetycznym Ziemi, jak zwierzęta i człowiek odczuwają magnetyzm oraz czym jest przebiegunowanie.
2. Czym jest magnetyzm?
Magnetyzm – są to zjawiska i właściwości
materii związane z oddziaływaniem ciał
poprzez pole magnetyczne, np.
oddziaływanie pomiędzy magnesami,
pomiędzy prądami elektrycznymi oraz
między prądami elektrycznymi i
magnesami (elektromagnetyzm, indukcja
elektromagnetyczna).
3. Czym jest kompas?
Kompas to proste urządzenie służące do
nawigacji, czyli ustalania trasy do
wyznaczonego celu i odnajdywania
drogi. Najważniejszym elementem
kompasu jest obracająca się igła
magnetyczna. Dzięki niej można określić
kierunki świata. Skoro igła kompasu
posiada właściwości magnesu, to oznacza
także, że ma dwa bieguny: północny i
południowy. Igła obraca się więc tak, że
jednym końcem wskazuje północ, a
drugim południe.
4. Historia powstania kompasu
Kompas został wynaleziony podczas
dynastii Han w latach 300 i 200 pne przez
Chińczyków odkryli oni materiał zwany
żarem kamiennym, który zawiera naturalnie
występującą rudę magnetytową. Gdy jest
swobodnie zawieszony, magnetyt jest
przyciągany do ziemskiego magnetycznego
bieguna północnego. To odkrycie szybko
doprowadziło do powstania kompasu.
5. Jak działa kompas?
Głęboko we wnętrzu naszej planety znajduje
się jądro. Wytwarza ono pole magnetyczne
Ziemi. Linie tego pola układają się w
przybliżeniu wzdłuż kierunku północ–
południe. To właśnie na to pole reaguje igła
kompasu, która ustawia się ona wzdłuż linii
pola magnetycznego Ziemi.
6. Pole magnetyczne Ziemi [1]
Nasza planeta jest w pewnym sensie
gigantycznym magnesem. Otaczające ją pole
powstaje w płynnym metalowym jądrze,
działającym trochę jak elektromagnes.
Ziemia ma dwa bieguny magnetyczne,
położone w pobliżu biegunów
geograficznych. W ich okolicy pole
magnetyczne jest najsilniejsze, a im bliżej
równika, tym staje się słabsze…
7. Pole magnetyczne Ziemi [2]
Mierząc natężenie i kierunek pola
magnetycznego, można ustalić, jak daleko
od biegunów się znajdujemy. Istnieją jednak
obszary, w których pole magnetyczne
odbiega od normy – to tzw. anomalie. Mogą
je wywoływać duże złoża rud żelaza. Metal
ten (podobnie jak nikiel i kobalt) ma
właściwości ferromagnetyczne, a więc może
zmieniać właściwości pola magnetycznego.
To samo dotyczy instalacji elektrycznych.
8. Zwierzęta i magnetyzm
Zdolność wyczuwania pola magnetycznego
u kręgowców wykształciła się w toku
ewolucji. Tą zdolność kojarzy się z tzw.
szóstym zmysłem i jest ważnym źródłem
informacji dla wielu gatunków zwierząt.
Kilka lat temu odkryto, że bydło i owce, a
także jelenie i dziki podczas odpoczynku
układają swoje ciała niemal zawsze wzdłuż
magnetycznej osi północ-południe.
9. Delfiny i magnetyzm [1]
Delfiny potrafią orientować się pod wodą
dzięki ultradźwiękom – to powszechnie
znany fakt. Dopiero niedawno okazało się
jednak, że te morskie ssaki mają do
dyspozycji jeszcze jeden zmysł.
10. Delfiny i magnetyzm [2]
W trakcie badań prowadzonych przez
francuskich naukowców delfiny butlonose
pływały obok dwóch identycznie
wyglądających bloków wykonanych z
metalu. Jeden z nich był namagnesowany i
to właśnie on budził dużo większe
zainteresowanie zwierząt. „Mamy dowód
na to, że butlonosy powinny zostać
dopisane do listy gatunków zdolnych do
wyczuwania pola magnetycznego” – mówi
dr Dorothee Kremers, autorka badania.
11. Ptaki i magnetyzm
Ptaki są niedościgłymi podróżnikami,
których natura wyposażyła w niezwykłe
sprawny zmysł orientacji. By w corocznych
wędrówkach trafić do oddalonych czasem o
tysiące kilometrów lęgowisk, kierują się
pozycją Słońca (uwzględniając poprawki na
zmianę stref czasowych!), nocą lecą według
gwiazd, potrafią nawet tworzyć "zapachową
mapę" i przy kolejnych przelotach
"wywąchują" właściwy szlak. Jednak ich
dominującym drogowskazem jest
prawdopodobnie pole magnetyczne Ziemi.
12. Pszczoły i magnetyzm [1]
Pszczoły robotnice wykazują
magnetorecepcję, czyli zdolność do
wykrywania kierunku ziemskiego pola
magnetycznego i wykorzystują je do
orientowania się w przestrzeni. Cząsteczki
magnetyczne znajdujące się w odwłoku
pszczoły reagują na pole magnetyczne
planety i również pomagają w lokalizacji.
Służą m.in. do ustalania, gdzie jest góra a
gdzie dół. Dzięki temu robotnice wiedzą, w
jakiej orientacji budować plastry.
13. Pszczoły i magnetyzm [2]
Badania przeprowadzone w 2018 r.
wykazały, że kontakt z silnym magnesem
(np. neodymowym) powodował
uszkodzenie tych struktur i zniszczenie
magnetorecepcji u pszczół.
14. Łososie i magnetyzm [1]
Łososie pacyficzne zwane nerkami żyją w
wodach północnej części Oceanu
Spokojnego i Morza Ochockiego. Po kilku
latach wracają na tarło dokładnie tam, gdzie
kiedyś same przyszły na świat, m.in. do rzek
Ameryki Północnej. W tym czasie pokonują
w odległości liczone w tysiącach
kilometrów.
15. Łososie i magnetyzm [2]
Aby w tak długiej podróży znaleźć drogę do
domu, łososie posługują się informacją
wpojoną na wcześniejszym etapie życia.
Dotyczy ona cech pola magnetycznego
Ziemi, charakterystycznych dla miejsca, w
którym jako młode ryby pierwszy raz
wpłynęły do morza - tłumaczy Nathan
Putman z Oregon State University (USA). W
chwili osiągnięcia dojrzałości łososie szukają
na wybrzeżu miejsca o takim samym polu
magnetycznym.
16. Człowiek i magnetyzm [1]
Naukowcom jednej z najlepszych
amerykańskich uczelni niepublicznych,
czyli Kalifornijskiego Instytutu
Technicznego (Caltech) udało się
zaobserwować zmiany w falach mózgowych
człowieka, który wydają się być
odpowiedzią na zmiany we wspomnianym
polu magnetycznym. Czy tym samym
będziemy w stanie dołączyć do choćby
pszczół, ptaków, nietoperzy, wielorybów,
żółwi czy łososi, które słyną z nawigowania
na podstawie ziemskiego pola
magnetycznego?
17. Człowiek i magnetyzm [2]
Prawdopodobnie nie, bo choć nowe badania
dają nadzieję na to, że i my jesteśmy na nie
wrażliwi, to zapewne ostatecznie nie
obejdzie się tu bez pomocy jakichś urządzeń
typu wearables czy wszczepianych
implantów. Część środowiska naukowego
wciąż wierzy jednak, że trzeba lepiej zbadać
temat, bo przypisywanie nam “ułomności”
w tym zakresie może wynikać z
niedostatecznej wiedzy.
18. Przebiegunowanie [1]
Pole magnetyczne Ziemi od 200 lat słabnie, a
jej magnetyczny biegun północny powoli
przesuwa się na południe. W ciągu ostatnich
kilkudziesięciu lat proces ten mocno
przyspieszył. Co roku biegun przesuwa się
48 km rocznie. Może to oznaczać zbliżającą
się zamianę miejsc bieguna północnego z
południowym.
19. Przebiegunowanie [2]
Zjawisko przebiegunowania miało już
miejsce wielokrotnie w historii naszej
Planety. W ciągu ostatnich 2,6 mln lat,
bieguny magnetyczne odwróciły się dziesięć
razy, a ostatni raz odbyło się to 780 tys. lat
temu. Niestety zdaniem naukowców proces
ten nie jest okresowy i nie da się go
przewidzieć. Nie wiemy też dokładnie
dlaczego oraz z jakiego powodu przebiega
to zjawisko. Z licznych planetarnych
symulacji wynika, że następuje
spontanicznie. W przypadku Słońca średnio
co 11 lat.
