Магнитното поле на Земята

Земното магнитно поле има голямо значение за живота на Земята.
Ако сравним силата на магнитното поле на планетите Венера, Земя и Марс, веднага прави впечатление, че Земята има особено силно магнитно поле и само тя е обитаема.

Силата и посоката на земното магнитно поле се променят с течение на времето.  По данни от измерванията на спътниковата система Swarm, през 2014 година магнитното поле на Земята има следния вид:

Източник: http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Swarm_reveals_Earth_s_changing_magnetism

За 2010 година земното магнитно поле е изглеждало така:

Източник: http://www.ngdc.noaa.gov/wist/magfield.jsp

Вижда се, че от 2010 до 2014 година не са настъпили големи промени в магнитното поле на Земята. Четирите големи световни магнитни аномалии (Канадска, Бразилска, Сибирска и Австралийско-Антарктическа) все така закръглени в общи линии запазват големината и формата си.

Общо описание

Земното магнитно поле има постоянна съставляваща - основно поле (~ 99 %) и много по-слаба променлива съставляваща (~ 1 %).
Основното магнитно поле на Земята по форма е близко до магнитното поле на магнит с два полюса - магнитен дипол. Северният и южният магнитни полюси не се намират точно на мястото на географските полюси на Земята.

Средната стойност на магнитната индукция близо до земната повърхност е ~ 50 000 nT (нано Тесла).

Отклоненията от формата на диполното поле, имащи на повърхността на Земята размери ~ 10 000 km и отклонение в стойността до 10 000 nT образуват така наречените световни магнитни аномалии (например Бразилската, Сибирската, Канадската).

Основното магнитно поле на Земята се променя бавно във времето (векови вариации) с периоди от 10 до 10 000 години (например промени с периоди от 10-20, 60-100, 600-1200 и 8000 години).

Главният период (около 8000 години) се характеризира с изменение на диполния момент от 1,5 - 2 пъти.

В течение на вековните вариации, световните магнитни аномалии се движат и променят големината и формата си.

Измервания на земното магнитно поле

Сведенията за разпределението на магнитното поле на Земята и вековните вариации са получени от преки измервания на големината и посоката на магнитното поле, които са започнати от 19 век, навигационните магнитни измервания през 15 - 20 век и от археомагнитни и палеомагнитни данни.

Магнитното поле на Земята се измерва с магнитометри в наземни стационарни магнитни обсерватории, а също се извършват и магнитни снимки - морски, от самолети, ракети и спътници.

Палеомагнитология

Големината и посоката на древното магнитно поле на Земята може да бъде установена по намагнитеността на седиментните скали, съдържащи феримагнитни минерали. С такива палеомагнитни методи е установено, че магнитното поле на Земята е съществувало поне от преди 2,5 милиарда години и е имало сила, близка до сегашната.

Храктеристиките на геомагнитното поле остават неизменни в течение на 100 хиляди до 10 милиона години, след което магнитното поле на Земята неочаквано намалява 3 - 10 пъти и в относително кратък (1000 - 10 000 години) преходен период може да измени знака си (да настъпи инверсия). След някакво време силата на земното магнитно поле отново достига нормалното си ниво, което  отново се запазва достатъчно дълго време (100 хиляди - 10 милиона години).

В преходния период може да настъпи една, няколко (2-3), или нито една инверсия. За последните ~ 30 милиона години средното време между инверсиите на земното магнитно поле е било ~ 150 000 години.

Местни аномалии

Освен световните магнитни аномалии, в геомагнитното поле на повърхността се наблюдават и местни магнитни аномалии, причинени от магнитните свойства на скалите, съставящи земната кора. Размерите на тези аномалии са от единици до стотици километри, а големината им е средно 200 nT , но в отделни случаи може да достигне до 10 000 nT (например ако има големи струпвания на магнитни железни руди).

Изучаването на аномалните отклонения на геомагнитното поле се използва при търсенето на полезни изкопаеми и изследването на дълбочинния строеж на земната кора до дълбочина 20 - 50 km. На по-голяма дълбочина температурата нараства над точката на Кюри, при което минералите загубват магнитните си свойства и вече не могат да влияят на магнитното поле.

Променливата съставляваща

Постоянната съставляваща на земното магнитно поле се генерира от процеси във вътрешността на Земята. За разлика от това, сравнително краткопериодичните промени на земното магнитно поле се дължат предимно на външни причини.

Електрическите токове, протичащи в йоносферата и магнитосферата, създават променлива компонента на магнитното поле на Земята, която не е по-голяма от 100 nT .

По време на магнитна буря земното магнитно поле може да се променя със стойности до 1000 nT.

Магнитното поле в Европа

Промените в силата на земното магнитно поле през предишните 100 години на територията на Европа по данни от http://www.ngdc.noaa.gov/wist/magfield.jsp :

1910 година. В България: около 44000 nT

 1930 година. В България: нараства до около 44500 nT

 1950 година. В България: нараства към 46000 nT

1970 година. В България: нараства над 46000 nT

 1990 година. В България: вече е към 47000 nT

2010 година. В България: нараства още, достигайки около 47500 nT

Изводи

Според тези данни се оказва, че за един век, от 1910 до 2010 година, земното магнитно поле в България се е усилило приблизително от 44000nT до 47500nT.

Това увеличение със стойност +3500nT съставя 7,95% от 44000. Причинено е от промените в Сибирската световна магнитна аномалия на североизток от България.

Промяната е значителна, но изглежда в границите на нормалните векови вариации.

Имало едно време

Напоследък не ми се пише, тъй като загубих най-близкия си човек, една изключително интелигентна и всеотдайна жена. На времето тя е учила в Букурещ. То и аз малко е оставало да се родя в Букурещ.

Има една много неправилна мисъл - че нямало незаменими хора. Сега разбирам, че хората са незаменими - няма го човека и вече никога няма да има такъв човек. Имало е всякакви хора и още всякакви ще има, но точно такъв човек вече никога няма да има.

От мене да знаете, ценете близките си, докато са до вас, каквито и да са.

 

 

 

 

 

Не съм бил привърженик на будистките възгледи, че целият свят зависи от погледа на човека. Винаги съм мислил, че красотата на планините, природата, си съществува сама, даже и да няма хора да я гледат.

Сега почувствах някаква промяна - всичко наоколо си е същото, но трябва да има някой да гледа света, иначе не е достатъчно.

Българските села запустяват. Няма го стария поминък, на свършване са ония хора. Като няма хора, за какво са къщи - и тях няма да ги има след време.

Сещам се за една румънска певица от миналото, която си е отишла съвсем не стара. Една нейна песничка:

TRENULE, MASINA MICA

Никой не може да бъде сигурен, какво ще се случи във бъдеще - може да предполага, но не и да знае със сигурност.

Това е.

Нов метеорен поток Жирафиди ?

Нов метеорен поток, който не е бил наблюдаван преди, се очаква на 23-24 май 2014 година. Според някои прогнози, интензивността му може да достигне до 200 метеора в час или, при по-широки оценки, от 100 до 400 или даже до 1000 метеора в час.

Новият метеорен поток предварително е наречен Camelopardalid (Жирафиди), тъй като радиантът му се очаква да бъде в областта на съзвездието Camelopardalis (Жираф), близо до Полярната звезда.

Максимумът на потока се очаква на 23-24 май, когато Земята ще премине за първи път през облака от прах и отломки, оставен от кометата 209P/LINEAR преди близо 200 години (Източник: http://www.space.com/25836-new-meteor-shower-comet-209p-linear.html).

Най-доброто време за наблюдение ще бъде между 6 и 8 UTC на 24 май. В България това се оказва неподходящо дневно време (9-10 часа преди обед на 24 май).

Има голяма неопределеност в прогнозите - възможно е да има мощен метеорен дъжд или почти нищо.

Строеж на железните метеорити

Железните метеорити представляват късове природно никелово желязо (сплав на желязо и никел). Главни минерали на железните метеорити са разновидностите на никеловото желязо камасит и тенит.

Камасит (Kamacite)
  Химична формула: алфа-(Fe,Ni)
  Сплав на желязо и никел. Съдържа от 4% до 7.5% никел.
  Плътност: 7.9 g/cm³
  Твърдост по Моос: 4
  Цвят: желязночерен, стоманеносив
  Блясък: метален
  Черта: сива
  Магнитност: силна

Тенит (Taenite)
  Химична формула: гама-(Fe,Ni)
  Сплав на желязо и никел. Съдържа от 20% до 65% никел.
  Плътност: 7.8 - 8.22 g/cm³
  Твърдост по Моос: 5 - 5.5
  Цвят: сивобял, сребърнобял
  Блясък: метален
  Черта: светлосива
  Магнитност: силна

Някои геолози споменават, че в разсипите, заедно с други тежки минерали, се среща и камасит, останал след разрушаването на метеорити, които са паднали в миналото.

В зависимост от своята структура, определена главно от съдържанието на никел, железните метеорити се делят на три основни групи: хексаедрити, октаедрити и атаксити.

Атакситите съдържат 12-35% никел и обикновено са изградени от финозърнеста смес от тенит и камасит, която се нарича плесит. Размерите на камаситовите области са 0.006 - 0.03 mm. Когато съдържанието на никел е над 25%, атакситите са изградени главно от тенит с неголеми включения от камасит.

Октаедритите съдържат 6-12% никел. На полирани и разядени (с разредена азотна киселина) плоски повърхности показват така наречените видманщетенови фигури (Widmanstätten pattern), които представляват преплетени ламели от камасит и тенит, разположени паралелно на определени равнини на октаедрични кристални форми. Тъй като тенитът и камаситът се различават по твърдост, химическа устойчивост и цвят, при полирането и разяждането се получава картина от различно изглеждащи ивици.

В зависимост от разположението на равнината на шлифа, видманщетеновата структура може да изглежда по три различни начина (скицирал съм ги грубо):

Като акцесорни минерали в октаедритите се срещат главно троилит, шрайберзит и графит.

Троилит (Troilite)
  Химична формула: FeS
  Плътност: 4.58 - 4.65 g/cm³
  Твърдост по Моос: 3.5 - 4
  Цвят: бронзов, кафяв, сивокафяв
  Блясък: метален
  Черта: сивочерна
  Магнитност: силна

Шрайберзит (Schreibersite)
  Химична формула: (Fe,Ni)₃P
  Плътност: 7 - 7.8 g/cm³
  Твърдост по Моос: 6.5 - 7
  Цвят: бронзов, кафяв, месинговожълт, сребърнобял
  Блясък: метален
  Черта: тъмносива

Според широчината на камаситовите ламели октаедритите се разделят на пет структурни типа (с нарастването на съдържанието на никел структурата става все по-фина):

• 2.5 - 15 mm - твърде грубоструктурни
• 1.5 - 2.5 mm - грубоструктурни
• 0.5 - 1.5 mm - средноструктурни
• 0.2 - 0.5 mm - финоструктурни
• 0.05 - 0.2 mm - твърде финоструктурни

Съществуват и така наречените плеситови октаедрити, които са изградени от плесит с размери на камаситовите области 0.07 - 0.6 mm.

Хексаедритите съдържат 4-6% никел и са изградени от гигантски кубични кристали камасит с размери над 50 мм. На полираните повърхности на хексаедритите се виждат тънки линии, наречени нойманови линии (Neumann bands).

Паласитите са интересна група железокаменни метеорити, които се състоят от основна маса никелово желязо с потопени из него зърна оливин с различни размери и форми (въобще, железокаменните метеорити се състоят от приблизително равни части желязо и силикати). Никеловото желязо на паласитите има средноструктурни видманщетенови фигури с типична ширина на камаситовите ламели ~ 0.9 mm. Зърната оливин в паласитите са ръбести или закръглени, с размери 5 - 10 mm.

Само върху желязо ли може да има видманщетенови фигури ?

Интересен пример за (подобни на) видманщетенови фигури върху неметален образец намерих в работата: Anders Lindskog,"A Russian record of a Middle Ordovician meteorite shower: Extraterrestrial chromite in Volkhovian-Kundan (lower Darriwilian) strata at Lynna River, St.Petersburg region", Dissertations in Geology at Lund University, Master’s thesis, no 287 (2011).

От тази работа е следващата микроскопска снимка на зърно от минерала хромит, по повърхността на което се виждат фигури, подобни на видманщетеновите. Това хромитово зърно с извънземен произход е намерено в проби от средния ордовик (от преди 467±1.6 милиона години) от областта на Санкт-Петербург (Волховский район - Русия):

Вече писах за метеоритите от геологичното минало, от които са се запазили зърна хромит с извънземен произход. Тъй като хромитът е устойчив минерал, той може да се използва като индикатор, насочващ при търсенето на метеорити.

Хромит (Chromite)
  Химична формула: FeCr₂O₄
  Цвят: черен, кафявочерен
  Плътност: 4.5 - 5.09 g/cm³
  Твърдост по Моос: 5.5
  Блясък: метален
  Черта: кафява
  Магнитност: слаба

Материалното и духовното

Този път пиша по едни по-особени въпроси, за които много съм мислил.
Отдавна се водят спорове за материалното и духовното.
Оформят се два лагера - идеалисти и материалисти.

Материализмът

Според материалистите, първично е тялото, а съзнанието е функция. Тук възниква въпросът, дали човешкото съзнание може да се отдели от материята - както софтуерът може да се отдели от компютъра.
Можем да пренесем един софтуер (който е нематериална информация) от един компютър на друг и софтуерът ще работи по същия начин.
Дали човешкото съзнание представлява чиста информация, която може да бъде записана на някакъв носител и копирана ?

Човешката памет, изглежда, представлява именно чиста информация, която би могла да се записва, предава и т.н. Но съзнанието има функционална природа - мисълта не е статична информация, а процес, който тече. Информацията в човешката памет би могла да бъде записана и прехвърлена на друг материален носител. Ако съдържанието на човешката памет бъде прехвърлено в компютър, този компютър трябва да има всички функционални възможности на човешкия ум, за да започне съзнанието да функционира по същия начин и в компютъра, както преди е правило у човека.

Тук се вижда, че компютърът не е сравним с човешкия ум (мозък) и не може да функционира като него. Компютърът е крайна система - има краен брой състояния. Макар броят на състоянията на компютърната памет да е много голям, функционирането на компютъра се свежда до циклично повтаряне на състояния (като краен автомат). След изреждането на всички възможни състояния неизбежно следва повтаряне на някое от предишните състояния и след това цикълът продължава постарому. Като че ли човешкият ум не функционира така.

Възниква и въпросът, дали въобще функционирането на човешкия ум може да се представи с алгоритъм, който може да бъде описан с програма и изпълнен на някакъв хардуер. Ако имаше отговор на тези въпроси, вече щеше да бъде създаден изкуствен интелект.

Друго предположение може да бъде, че човешкото съзнание има функционална природа от по-общ характер - може би прилича на аналогова изчислителна машина (функционирането на електронните схеми на аналоговата изчислителна машина се описва с едни и същи уравнения, като уравненията, които описват някаква физическа система, която се моделира от въпросната аналогова изчислителна машина). Ако това е така, би могло да се създаде нещо като изкуствен мозък, в който електронни схеми или други устройства изпълняват същите функции, като клетките в живия организъм.

Свободната воля

Тук се стига до въпроса, дали фукционирането на ума е детерминирано. Всички познати досега машини са детерминирани - техните функции са закономерни, без никаква случайност. Тези въпроси се отнасят и за физическата природа въобще - дали всичко е закономерно (може да бъде описано със физически закони), или съществува чиста случайност.

Има един вариант, когато допускаме, че в нашата Вселена съществуват явления, които са чисто случайни или не се подчиняват на физическите закони. Такива явления могат да бъдат проява на някаква свободна воля. В този случай въпросът се пренася на по-високо ниво на йерархията - дали тази свободна воля има някакви свои закономерности на поведение или и при нея е възможна случайност.

Идеализмът

При идеалистичния подход се счита, че идеята, информацията е първична. Това не е лишено от смисъл. Например, в техниката първо се правят проекти, чертежи, схеми, които представляват чиста информация. По-точно мислите, идеите, са нематериални, после по идеите се правят конкретни разработки, после информацията се представя на материални носители - споменатите чертежи и схеми. Накрая по чертежите се строи материална машина. Така от идеите и чистата информация, които са първични, се стига до материалната реализация на една машина. Това е идеализъм в действие.

Тук обаче се стига до някакъв кръг в разсъжденията. Идеите и проектите са идеални, те са първични - съществували преди построяването на материалната машина. Но източник на тези нематериални идеи все пак е човекът, който е материален. Във всеки случай, без посредничеството на материалното тяло информацията за идеите няма как да бъде предадена в нашия материален свят.

Първоизточникът на всичко

Каква е първичната същност, която е основа и източник на всичко ? При човешките дейности първоизточникът е самия човек - от него тръгват и идеите и материалните осъществявания. Но каква е първичната същност, която е в основата на човека ?

От формална гледна точка съществуват четири алтернативни възможности:
1) първична е материята (материализъм)
2) първична е информацията (идеализъм)
3) едновременно и материята и информацията са първични (аналогично на двете страни на една монета)
4) нито материята е първична, нито информацията е първична (?)

Последните две алтернативи са сложни. За сравнение - два възможни отговора на философския въпрос "Яйцето или кокошката ?":
1) първично е яйцето (преди да се появят птиците вече е имало влечуги, които са снасяли яйца)
2) яйцето и кокошката съществуват съвместно, като две фази на един и същ процес, които се редуват циклично във времето.

Подобно сложно разбиране съществува в древнокитайската философия - Великият предел (Тай Дзи) се разделя на Ин и Ян, които преминават едно в друго, въртейки се в кръг. Нито едно от двете не може да съществува без другото. Когато движението спре, Ин и Ян се обединяват в едно неразделно цяло, което е над тях и вече не е нито Ин, нито Ян, нито и двете заедно.