- השדה המגנטי של כדור הארץ
- משמרת צפונית מגנטית
- יסודות הגיאומגנטיות
- הקווים האיזוגונאליים
- וריאציות חילוניות
- הפניות
הסטייה המגנטית היא הזווית הנוצרת בין בטיילת הצפון המגנטי ובנקודה בצפון Compass- והגיאוגרפית או צפונה נכון, לראות נקודה על פני כדור הארץ של השטח.
לכן, בכדי לדעת את כיוון הצפון האמיתי, יש לבצע תיקון של הכיוון המצוין על ידי המצפן, תלוי היכן אתם נמצאים על פני הגלובוס. אחרת אתה יכול לסיים קילומטרים רבים מקו הסיום.
איור 1. מחט המצפן מצביעה תמיד על צפון מגנטי, שלא תמיד עולה בקנה אחד עם צפון גיאוגרפי. מקור: Pxhere.com.
הסיבה שמחט המצפן אינה עולה בקנה אחד עם צפון גיאוגרפי היא צורת השדה המגנטי של כדור הארץ. זה דומה לזה של מגנט שקוטב הדרום שלו ממוקם מצפון, כפי שניתן לראות באיור 2.
כדי למנוע בלבול עם צפון גיאוגרפי (Ng), זה נקרא צפון מגנטי (Nm). אך ציר המגנט אינו מקביל לציר הסיבוב של כדור הארץ, אך הם נעקרים זה מזה בערך 11.2 מעלות.
איור 2. בין ציר הסיבוב של כדור הארץ לציר הדיפול המגנטי יש כ- 11.2 מעלות של הפרדה. מקור: Wikimedia Commons. JrPol.
השדה המגנטי של כדור הארץ
בסביבות שנת 1600 הפיזיקאי האנגלי וויליאם גילברט (1544-1603) התעניין מאוד במגנטיות וביצע ניסויים רבים עם מגנטים.
גילברט הבין שכדור הארץ מתנהג כאילו יש לו מגנט גדול במרכזו, וכדי להפגין זאת הוא השתמש באבן מגנטית כדורית. הוא השאיר את תצפיותיו בספר שנקרא De magnete, המסה המדעית הראשונה בנושא מגנטיות.
מגנטיות פלנטרית זו אינה ייחודית לכדור הארץ. לשמש וכמעט לכל כוכבי הלכת במערכת השמש יש מגנטיות משלהם. ונוס ומאדים הם היוצאים מן הכלל, למרות שמאמינים שבעבר היה למאדים שדה מגנטי משל עצמו.
כדי שיהיה שדה מגנטי, על כוכב לכת להכיל בתוכו כמויות גדולות של מינרלים מגנטיים, עם תנועות שמולידות זרמים חשמליים שמתגברים על השפעת טמפרטורות גבוהות. עובדה ידועה שחום משמיד את המגנטיות של חומרים.
משמרת צפונית מגנטית
השדה המגנטי של כדור הארץ היה חשוב ביותר לניווט ולמיצוב מאז המאה ה -12, אז הומצא המצפן. עד המאה ה -15, הנווטים הפורטוגזים והספרדים כבר ידעו כי המצפן אינו מצביע בדיוק צפונה, שהפערים תלויים במיקום הגאוגרפי וכי הוא משתנה גם עם הזמן.
זה קורה גם שמיקומו של הצפון המגנטי עבר שינויים במשך מאות שנים. ג'יימס קלארק רוס מצא את הצפון המגנטי לראשונה בשנת 1831. אז היה זה בשטח נונאוט של קנדה.
נכון לעכשיו הצפון המגנטי נמצא כ- 1600 ק"מ מצפון הגיאוגרפי ונמצא סביב האי Bathurst בצפון קנדה. כסקרנות, גם הדרום המגנטי נע, אך באופן מוזר, הוא עושה זאת הרבה פחות מהר.
עם זאת, תנועות אלה אינן תופעות חריגות. למעשה הקטבים המגנטיים החליפו עמדות מספר פעמים לאורך קיום הכוכב. השקעות אלה באו לידי ביטוי במגנטיות של הסלעים.
השקעה כוללת לא תמיד קורה. לפעמים הקטבים המגנטיים נודדים ואז חוזרים למקום בו היו בעבר. תופעה זו מכונה "טיול", מתוך אמונה שהטיול האחרון התרחש לפני כ- 40,000 שנה. במהלך טיול הקוטב המגנטי יכול אפילו להיות בקו המשווה.
יסודות הגיאומגנטיות
כדי לקבוע נכון את מיקום השדה המגנטי יש לקחת בחשבון את אופיו הווקטורי. הדבר מקל על ידי בחירת מערכת קואורדינציה קרטזית כמו זו באיור 3, בה עלינו:
- B הוא העוצמה הכוללת של השדה או אינדוקציה מגנטית
- תחזיות אופקיות ואנכיות בהתאמה הן: H ו- Z.
איור 3. השדה המגנטי של כדור הארץ ותחזיותיו. מקור: f. זפטה.
יתר על כן, עוצמת השדה ותחזיותיו קשורות בזוויות:
- באיור, D, הוא זווית הנטייה המגנטית, הנוצרת בין ההקרנה האופקית H לצפון הגיאוגרפי (ציר X). יש לזה סימן חיובי ממזרח וסימן שלילי למערב.
- הזווית בין B ל- H היא זווית הנטייה המגנטית I, חיובית אם B נמצאת מתחת לאופק.
הקווים האיזוגונאליים
קו איזוגוני מצטרף לנקודות שיש להם אותה נטייה מגנטית. המונח בא מהמילים היווניות iso = שוויון וגוניוס = זווית. באיור מופיעה מפת נטייה מגנטית בה ניתן לראות קווים אלו.
הדבר הראשון שמבחין בכך שהם קווים רזים, מכיוון שהשדה המגנטי חווה וריאציות מקומיות רבות מכיוון שהוא רגיש לגורמים רבים. לכן, התרשימים מתעדכנים ללא הרף, בזכות השדה המגנטי שנמצא בפיקוח רציף, גם מכדור הארץ וגם מהחלל.
תרשים 4. מפה של קווים איזוגונליים לשנת 2019. מקור: מקור: https://ngdc.noaa.gov.
באיור יש מפה של קווים איזוגונאליים, עם הפרדה בין קווים של 2 מעלות. שימו לב שיש עקומות ירוקות, למשל יש כזו שחוצה את היבשת האמריקאית ויש עוד שעובר במערב אירופה. הם נקראים קווים אגונים, שמשמעותם "ללא זווית."
כאשר עוקבים אחר קווים אלו הכיוון המצוין על ידי המצפן עולה בקנה אחד עם הצפון הגאוגרפי.
הקווים האדומים מצביעים על נטייה מזרחית, על פי אמירה אומרים שהם בעלי נטייה חיובית, שם מצפן המצפן ממזרח לצפון האמיתי.
במקום זאת, הקווים הכחולים תואמים לירידה שלילית. באזורים אלה מצפן המצפן ממערב לצפון האמיתי. לדוגמה, הנקודות לאורך הקו דרך פורטוגל, צפון בריטניה וצפון מערב אפריקה יש ירידה של -2 מעלות מערבית.
איור 5. מפה של קווים איזוגונאליים של אירופה. מקור: ngdc.noaa.gov.
וריאציות חילוניות
השדה המגנטי של כדור הארץ, ולכן הירידה, עשויים להשתנות לאורך זמן. ישנן שינויים מקריים, כמו סופות מגנטיות מהשמש ושינויים בדפוס הזרמים החשמליים ביונוספרה. משך הזמן נע בין מספר שניות למספר שעות.
הווריאציות החשובות ביותר לנטייה מגנטית הן וריאציות חילוניות. הם נקראים כך מכיוון שהם מעריכים רק כשמשווים ערכים ממוצעים, שנמדדים על פני מספר שנים.
באופן זה, גם הנטייה וגם הנטייה המגנטית יכולים להשתנות בין 6 ל 10 דקות / שנה. ותקופת הזמן של הקטבים המגנטיים הנסחפים סביב הקטבים הגיאוגרפיים הוערכה בכ- 7000 שנה.
עוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ מושפעת גם מווריאציות חילוניות. עם זאת, הגורמים לווריאציות אלה עדיין לא לגמרי ברורים.
הפניות
- ג'ון, ט. הקוטב הצפוני המגנטי של כדור הארץ הוא כבר לא המקום שחשבת שהוא נמצא: הוא מתקדם לעבר סיביר. התאושש מ: cnnespanol.cnn.com
- מחקר ומדע. השדה המגנטי של כדור הארץ לא מתנהג ולא ידוע מדוע. התאושש מ: www.investigacionyciencia.es
- המכון הגבוה לניווט. נטייה מגנטית ותרשימים איזוגוניים. התאושש מ: www.isndf.com.ar.
- נטייה מגנטית. התאושש מ: geokov.com.
- NCEI. מדריך לפולין הצפונית והדרומית. התאושש מ: noaa.maps.arcgis.com
- Rex, A. 2011. יסודות הפיזיקה. פירסון.
- דגם מגנטי עולמי בארה"ב / בריטניה - 2019.0. נשלח מ: ngdc.noaa.gov