 |
Магнитное поле |
Они обвивают объекты, начиная от мельчайших магнитов и заканчивая всей Землей. Несмотря на наше увлечение этими магнитными полями , они по-прежнему вызывают много загадок и странного поведения.Недавние открытия открыли области, которых раньше никто не видел, место, где полюса планеты могут перевернуться, и как управлять мозгом и создавать червоточины. Магнитные поля также создают, а иногда и решают увлекательные космические загадки.
⑩ Магнитные мотыльки
 |
Бабочки богонг |
Австралийские животные получают награду за необычность. Теперь страна может добавить в зверинец первых в мире магнитных мотыльков. Бабочки богонг не прилипают к магниту, но они стали первыми ночными насекомыми, которые использовали магнитное поле Земли во время миграции.
До того, как это открытие было сделано в 2018 году, исследователи задавались вопросом, как миллиарды мотыльков перебрались на 1000 километров (620 миль) в определенные пещеры в Новом Южном Уэльсе и Виктории. Когда некоторые из них были протестированы в специальных контейнерах, выяснилось, что богонги должны калибровать магнитные линии с помощью визуальной подсказки (например, ориентира), чтобы найти свой путь. Если один из них был удален, они запутались.
Хотя это уникальное открытие, оно все еще не раскрывает тайну того, как перелетные птицы и другие животные проникают в магнитосферу. Одна интересная теория предполагает, что свет запускает способность на квантовом уровне. Птицы, вероятно, перемещаются по полю, когда их глаза улавливают свет, который затем создает электрический сигнал на молекулярном уровне, который может обнаруживать магнетизм. Однако мотыльки богонг активны ночью и могут действовать по совершенно неизвестному механизму.
В настоящее время магнитное поле Земли истончается и особенно слабо от Южной Африки до Чили, области, называемой Южно-Атлантической аномалией. Исследователи решили исследовать этот регион в надежде объяснить, почему в первую очередь ослабевает поле всей планеты.
В 2018 году они обнаружили еще одну аномалию, на этот раз простирающуюся от Южной Африки до Ботсваны. Когда фермеры железного века сжигали свои глиняные дома, огонь замораживал магнитные минералы таким образом, что было видно, чем занимается поле. В течение 1500 лет локальное электромагнитное пятно вздувалось и сжималось, ослабевало или полностью меняло направление.
Эти сдвиги предполагают, что Южно-Атлантическая аномалия происходила раньше в рамках подготовки к глобальному обращению поля. Если это так, то необычное магнитное пятно под мантией южной части Африки может быть точкой, в которой происходят перевороты поля в мире.
Ослабление тока может идти любым путем — менять магнитные полюса или снова усиливаться, чтобы предотвратить переворот. Полировка хороша, потому что слабое поле изо всех сил пытается фильтровать вызывающие рак ультрафиолетовые лучи, а электрические сети становятся более уязвимыми для геомагнитных бурь.
Земля летит в космосе со скоростью 108 000 километров в час (67 000 миль в час). Подобно носу корабля, магнитное поле планеты прокладывает путь сквозь солнечный ветер. Последний постоянно высвобождается Солнцем и очень горячий.
Долгое время исследователи считали, что этот «удар носовой части» был причиной того, что солнечный ветер был достаточно разреженным, чтобы достигать Земли в виде легкого бриза. Без этого таинственного процесса планета поджарилась бы до хрустящей корочки. Как это работало, оставалось загадкой.
Но в 2018 году пришел новаторский ответ. Как оказалось, магнитное поле разрывает солнечные электроны, как будто за это платят. Когда ученые проанализировали спутниковые данные, собранные в зоне столкновения, они были поражены, увидев решимость магнитного поля разорвать ветер на части.
Когда он на сверхзвуковой скорости столкнулся с головной ударной волной Земли, электроны ускорились так быстро, что распались. Когда они лопнули, их разрушительная энергия превратилась в своего рода жар, который был менее опасен.
Битва между солнечным ветром и магнитосферой не оставляет Земли в стороне. Стресс от отклонения солнечных частиц в конечном итоге приводит к разрыву силовых линий магнитного поля. Когда один разрывается, он высвобождает энергию, поглощенную солнечным ветром, и это создает проблемы для энергосистем, спутников и космических кораблей.
Во время исследования 2018 года, чтобы узнать больше об этой угрозе, исследователи обнаружили совершенно новый диапазон магнитной активности — и это было удивительно. Он бурлил в жесткой границе, которая существует между солнечным ветром и магнитным полем Земли.
Эта область, созданная солнечными частицами, всегда была известна как магнитослой. Однако события развивались слишком быстро, чтобы определить, разрываются ли магнитные линии в оболочке. Потребовалась новая группа спутников, чтобы подтвердить, что процесс, известный как пересоединение, также происходит в магнитослое.
Однако когда что-то ломалось, частицы двигались в 40 раз быстрее, чем в обычном магнитном поле. Кроме того, впервые два основных явления, связанных с заряженными солнечными частицами, — магнитное пересоединение и турбулентность — обнаружены в одном и том же месте.
Магнитное поле планеты находится под наблюдением более четырех столетий. Все эти данные подтвердили тайну, которая так и не была полностью разгадана. По какой-то необъяснимой причине поле Земли дрейфует на запад.
В 2018 году исследование дало возможный ответ. Но это было странно. Вспенивающиеся жидкости — в воздухе, океанах или в ядре Земли — создают нечто, называемое волнами Россби. Все внешнее ядро планеты представляет собой вращающуюся жидкость, в которой циркулируют эти медленные волны.
По своей природе они уже считаются нечетными, но основные волны Россби ведут себя не так, как любые другие. Океанические и атмосферные волны Россби устремляются к западу, а те, что внутри Земли, движутся на восток. Невозможно рассчитать направление, в котором движется основная часть энергии этих волн, потому что глубина очень велика.
Ученые считают возможным, что, хотя гребень волн достигает востока, больше энергии уходит на запад и увлекает за собой магнитное поле. В конце концов, до сих пор нет конкретного объяснения, почему поле перемещается на запад примерно на 17 километров (10,5 миль) в год.
В вопросе «почему мы видим это только сейчас?» На данный момент исследователи обнаружили, что Земля обернута двумя магнитными полями. Большинство людей знают ту, которая попала в научные книги и создана расплавленным ядром планеты. Второй был обнаружен случайно, когда Европейское космическое агентство (ЕКА) запустило три спутника для изучения магнетизма Земли.
Когда трио картографировало сигналы над океанами, данные показали, как приливы создают второе поле. В течение четырех лет ЕКА изучало это явление, прежде чем опубликовать свои удивительные результаты в 2018 году.
Причина, по которой он так долго оставался скрытым, заключалась в силе приливного поля или его отсутствии. По сравнению с тем, что простиралось далеко в космос, второе поле было ничтожным — примерно в 20 000 раз слабее.
Но значение этого открытия огромно для ученых, которые пытаются разгадать тайны магнитного поля Земли. Каждая новая деталь подобна кусочку головоломки , который может помочь объяснить, почему полюса меняются местами и как два магнитных поля влияют друг на друга. Мы также можем узнать больше об электрических свойствах литосферы и верхней коры.
В 1995 году космический телескоп Хаббл обнаружил «Столпы творения», которые стали настолько известными, что появлялись повсюду, от кофейных подставок до фильмов. Потрясающие, окутанные цветом щупальца газа напоминали огромные столбы, а внутри них были новорожденные звезды.
Три башни, расположенные на расстоянии 7000 световых лет от нас в туманности Орла, не были раскрыты до 2018 года. Новые наблюдения обнаружили поляризованный свет, исходящий от столбов, что выдало наличие магнитного поля внутри каждого из них. Когда направление полей было нанесено на карту, рождение знаменитого трио было решено.
Магнитные силы замедлили газ и космическую пыль внутри туманности, которые образовали щупальца-ориентиры. Структуры остаются устойчивыми, потому что магнитные поля поддерживают их по-новому — текут в направлении, противоположном магнетизму окружающего пространства.
Учитывая, что столбы производят свежие звезды, понимание того, как эти структуры формируются под действием магнетизма, может изменить то, как ученые понимают звездообразование.
Когда дело доходит до собственного магнитного поля, планета Уран не может держать все вместе. В 2017 году ученые хотели увидеть магнитосферу далекого мира и использовали моделирование и данные облета космического корабля НАСА «Вояджер-2» в 1986 году. Исследование выявило странный процесс с и без того странной планеты.
Уран так наклонен в одну сторону, что напоминает корабль, который вот-вот упадет. Это эпическим образом отбрасывает магнитное поле от центра. Когда Уран завершает сутки (каждые 17,24 часа), вращение заставляет магнитосферу сильно колебаться. Некоторые области разрываются, в то время как другие снова соединяются. Эта безумная попытка восстановить баланс оставляет поле со стробоскопическими мерцаниями.
Ранее космический телескоп НАСА «Хаббл» подтвердил, что на Уране есть полярные сияния, похожие на земные. Открытие и закрытие поля, вероятно, отвечает за световое шоу, поскольку любые промежутки позволяют солнечным частицам проникать внутрь. Пройдя через магнитосферу, которая обычно блокирует их, частицы оставляют разноцветные полосы, реагируя с газами в атмосфере.
Физики могут делать странные вещи. Но в 2015 году они создали нечто поразительное — червоточину для магнитных полей. Червоточины известны в научной фантастике, но впервые они стали реальностью.
Это явление соединяет две точки в пространстве или времени. Теоретически путешественник может преодолевать умопомрачительные расстояния в мгновение ока. Устройство 2015 года представляет собой металлическую сферу с несколькими слоями, которая в ближайшее время не будет транспортировать звездные флоты, но это настоящая червоточина.
Ученые поместили свернутую магнитную трубку внутрь сферы, а затем поместили все это в другое магнитное поле. Цилиндр на мгновение исчез и, казалось, полностью покинул видимый мир, прежде чем снова появиться в устье червоточины.
Интересно, что когда он снова прибыл на другую сторону сферы, был виден только один полюс. Это была иллюзия, но не обычная — она показывала магнитный монополь, не существующий в природе.
В руках исследователей одной из самых причудливых способностей магнитного поля является управление мозгом . В 2017 году новое исследование опубликовало новости. Используя магнитные поля, ученые дистанционно активировали клетки мозга у мышей.
Они сосредоточились на полосатом теле, части, отвечающей за движения тела. Невероятно, но они могли заставить грызунов бегать, замирать и кружиться. Идея состоит в том, чтобы однажды определить назначение мозговых цепей, особенно тех, которые отвечают за определенное поведение и эмоции. В свою очередь, это может найти те же поведенческие области в человеческом мозгу и лечить такие состояния, как болезнь Паркинсона.
Те, кто опасается правительственного заговора с целью завладеть свободой воли людей, могут вздохнуть спокойно. Магнитные поля обычно проходят через биологические ткани без какого-либо эффекта. Чтобы тесты сработали, необходимо было создать специальных мышей с микроскопическими магнитными частицами.
Частицы прилипают к клеткам мозга. При нагревании магнитной стимуляцией они вызывали возбуждение нейронов и поведение мыши определенным образом.
(Copyrighted © Перевод с англ. Louiza Smith)
Источник:
Louiza Smith,
Listverse, «Top 10 Fascinating Facts About Magnetic Fields»
До того, как это открытие было сделано в 2018 году, исследователи задавались вопросом, как миллиарды мотыльков перебрались на 1000 километров (620 миль) в определенные пещеры в Новом Южном Уэльсе и Виктории. Когда некоторые из них были протестированы в специальных контейнерах, выяснилось, что богонги должны калибровать магнитные линии с помощью визуальной подсказки (например, ориентира), чтобы найти свой путь. Если один из них был удален, они запутались.
Хотя это уникальное открытие, оно все еще не раскрывает тайну того, как перелетные птицы и другие животные проникают в магнитосферу. Одна интересная теория предполагает, что свет запускает способность на квантовом уровне. Птицы, вероятно, перемещаются по полю, когда их глаза улавливают свет, который затем создает электрический сигнал на молекулярном уровне, который может обнаруживать магнетизм. Однако мотыльки богонг активны ночью и могут действовать по совершенно неизвестному механизму.
⑨ Магнитный флип Ground Zero
 |
Куски глины, извлеченные из зернохранилищ железного века в Южной Африке. Ранние фермеры сжигали свои глиняные хижины и здания для хранения зерна во время засухи в рамках ритуала очищения, бессознательно фиксируя магнитные свойства минералов в глине на месте. (Изображение предоставлено Джоном Тардуно) |
В настоящее время магнитное поле Земли истончается и особенно слабо от Южной Африки до Чили, области, называемой Южно-Атлантической аномалией. Исследователи решили исследовать этот регион в надежде объяснить, почему в первую очередь ослабевает поле всей планеты.
В 2018 году они обнаружили еще одну аномалию, на этот раз простирающуюся от Южной Африки до Ботсваны. Когда фермеры железного века сжигали свои глиняные дома, огонь замораживал магнитные минералы таким образом, что было видно, чем занимается поле. В течение 1500 лет локальное электромагнитное пятно вздувалось и сжималось, ослабевало или полностью меняло направление.
Эти сдвиги предполагают, что Южно-Атлантическая аномалия происходила раньше в рамках подготовки к глобальному обращению поля. Если это так, то необычное магнитное пятно под мантией южной части Африки может быть точкой, в которой происходят перевороты поля в мире.
Ослабление тока может идти любым путем — менять магнитные полюса или снова усиливаться, чтобы предотвратить переворот. Полировка хороша, потому что слабое поле изо всех сил пытается фильтровать вызывающие рак ультрафиолетовые лучи, а электрические сети становятся более уязвимыми для геомагнитных бурь.
⑧ Тайна удара лука
 |
Магнитное поле Земли разрезает резкие солнечные ветры, как корабль плывет по воде. Ученые, возможно, наконец знают, как это сделать. (Изображение предоставлено NАSА) |
Земля летит в космосе со скоростью 108 000 километров в час (67 000 миль в час). Подобно носу корабля, магнитное поле планеты прокладывает путь сквозь солнечный ветер. Последний постоянно высвобождается Солнцем и очень горячий.
Долгое время исследователи считали, что этот «удар носовой части» был причиной того, что солнечный ветер был достаточно разреженным, чтобы достигать Земли в виде легкого бриза. Без этого таинственного процесса планета поджарилась бы до хрустящей корочки. Как это работало, оставалось загадкой.
Но в 2018 году пришел новаторский ответ. Как оказалось, магнитное поле разрывает солнечные электроны, как будто за это платят. Когда ученые проанализировали спутниковые данные, собранные в зоне столкновения, они были поражены, увидев решимость магнитного поля разорвать ветер на части.
Когда он на сверхзвуковой скорости столкнулся с головной ударной волной Земли, электроны ускорились так быстро, что распались. Когда они лопнули, их разрушительная энергия превратилась в своего рода жар, который был менее опасен.
⑦ Новая магнитная среда
 |
Спутники NАSА совершаютое открытие в турбулентном космическом пространстве вблизи Земли. (Изображение предоставлено NАSА) |
Битва между солнечным ветром и магнитосферой не оставляет Земли в стороне. Стресс от отклонения солнечных частиц в конечном итоге приводит к разрыву силовых линий магнитного поля. Когда один разрывается, он высвобождает энергию, поглощенную солнечным ветром, и это создает проблемы для энергосистем, спутников и космических кораблей.
Во время исследования 2018 года, чтобы узнать больше об этой угрозе, исследователи обнаружили совершенно новый диапазон магнитной активности — и это было удивительно. Он бурлил в жесткой границе, которая существует между солнечным ветром и магнитным полем Земли.
Эта область, созданная солнечными частицами, всегда была известна как магнитослой. Однако события развивались слишком быстро, чтобы определить, разрываются ли магнитные линии в оболочке. Потребовалась новая группа спутников, чтобы подтвердить, что процесс, известный как пересоединение, также происходит в магнитослое.
Однако когда что-то ломалось, частицы двигались в 40 раз быстрее, чем в обычном магнитном поле. Кроме того, впервые два основных явления, связанных с заряженными солнечными частицами, — магнитное пересоединение и турбулентность — обнаружены в одном и том же месте.
⑥ Земное поле дрейфует на запад
 |
Магнитное поле Земли защищает нас от солнечного ветра, отклоняя заряженные частицы. И по какой-то причине поле дрейфует на запад. (Изображение предоставлено: Клаус Лунау) |
Магнитное поле планеты находится под наблюдением более четырех столетий. Все эти данные подтвердили тайну, которая так и не была полностью разгадана. По какой-то необъяснимой причине поле Земли дрейфует на запад.
В 2018 году исследование дало возможный ответ. Но это было странно. Вспенивающиеся жидкости — в воздухе, океанах или в ядре Земли — создают нечто, называемое волнами Россби. Все внешнее ядро планеты представляет собой вращающуюся жидкость, в которой циркулируют эти медленные волны.
По своей природе они уже считаются нечетными, но основные волны Россби ведут себя не так, как любые другие. Океанические и атмосферные волны Россби устремляются к западу, а те, что внутри Земли, движутся на восток. Невозможно рассчитать направление, в котором движется основная часть энергии этих волн, потому что глубина очень велика.
Ученые считают возможным, что, хотя гребень волн достигает востока, больше энергии уходит на запад и увлекает за собой магнитное поле. В конце концов, до сих пор нет конкретного объяснения, почему поле перемещается на запад примерно на 17 километров (10,5 миль) в год.
⑤ Второе магнитное поле Земли
 |
Три спутника, изучающие магнитное поле нашей планеты, показали детали устойчивой зыби магнитного поля, создаваемого океанскими приливами. Данные, собранные за четыре года миссией Swarm Европейского космического агентства (ESA), помогли составить карту этого «другого» магнитного поля, которое может помочь нам построить более совершенные модели глобального потепления. |
В вопросе «почему мы видим это только сейчас?» На данный момент исследователи обнаружили, что Земля обернута двумя магнитными полями. Большинство людей знают ту, которая попала в научные книги и создана расплавленным ядром планеты. Второй был обнаружен случайно, когда Европейское космическое агентство (ЕКА) запустило три спутника для изучения магнетизма Земли.
Когда трио картографировало сигналы над океанами, данные показали, как приливы создают второе поле. В течение четырех лет ЕКА изучало это явление, прежде чем опубликовать свои удивительные результаты в 2018 году.
Причина, по которой он так долго оставался скрытым, заключалась в силе приливного поля или его отсутствии. По сравнению с тем, что простиралось далеко в космос, второе поле было ничтожным — примерно в 20 000 раз слабее.
Но значение этого открытия огромно для ученых, которые пытаются разгадать тайны магнитного поля Земли. Каждая новая деталь подобна кусочку головоломки , который может помочь объяснить, почему полюса меняются местами и как два магнитных поля влияют друг на друга. Мы также можем узнать больше об электрических свойствах литосферы и верхней коры.
④ Столпы творения решены
 |
Столпы Творения |
 |
Направление магнитных полей в Столпах Творения. |
В 1995 году космический телескоп Хаббл обнаружил «Столпы творения», которые стали настолько известными, что появлялись повсюду, от кофейных подставок до фильмов. Потрясающие, окутанные цветом щупальца газа напоминали огромные столбы, а внутри них были новорожденные звезды.
Три башни, расположенные на расстоянии 7000 световых лет от нас в туманности Орла, не были раскрыты до 2018 года. Новые наблюдения обнаружили поляризованный свет, исходящий от столбов, что выдало наличие магнитного поля внутри каждого из них. Когда направление полей было нанесено на карту, рождение знаменитого трио было решено.
Магнитные силы замедлили газ и космическую пыль внутри туманности, которые образовали щупальца-ориентиры. Структуры остаются устойчивыми, потому что магнитные поля поддерживают их по-новому — текут в направлении, противоположном магнетизму окружающего пространства.
Учитывая, что столбы производят свежие звезды, понимание того, как эти структуры формируются под действием магнетизма, может изменить то, как ученые понимают звездообразование.
③ Поле Урана постоянно разрушается
 |
Фотография Урана, сделанная космическим кораблем NАSА «Вояджер-2», который пролетел мимо планеты в 1986 году.(Изображение предоставлено NАSА/JPL) |
Когда дело доходит до собственного магнитного поля, планета Уран не может держать все вместе. В 2017 году ученые хотели увидеть магнитосферу далекого мира и использовали моделирование и данные облета космического корабля НАСА «Вояджер-2» в 1986 году. Исследование выявило странный процесс с и без того странной планеты.
Уран так наклонен в одну сторону, что напоминает корабль, который вот-вот упадет. Это эпическим образом отбрасывает магнитное поле от центра. Когда Уран завершает сутки (каждые 17,24 часа), вращение заставляет магнитосферу сильно колебаться. Некоторые области разрываются, в то время как другие снова соединяются. Эта безумная попытка восстановить баланс оставляет поле со стробоскопическими мерцаниями.
Ранее космический телескоп НАСА «Хаббл» подтвердил, что на Уране есть полярные сияния, похожие на земные. Открытие и закрытие поля, вероятно, отвечает за световое шоу, поскольку любые промежутки позволяют солнечным частицам проникать внутрь. Пройдя через магнитосферу, которая обычно блокирует их, частицы оставляют разноцветные полосы, реагируя с газами в атмосфере.
② Червоточина для магнитов
 |
Эта слоистая металлическая сфера является червоточиной для магнитов. |
Физики могут делать странные вещи. Но в 2015 году они создали нечто поразительное — червоточину для магнитных полей. Червоточины известны в научной фантастике, но впервые они стали реальностью.
Это явление соединяет две точки в пространстве или времени. Теоретически путешественник может преодолевать умопомрачительные расстояния в мгновение ока. Устройство 2015 года представляет собой металлическую сферу с несколькими слоями, которая в ближайшее время не будет транспортировать звездные флоты, но это настоящая червоточина.
Ученые поместили свернутую магнитную трубку внутрь сферы, а затем поместили все это в другое магнитное поле. Цилиндр на мгновение исчез и, казалось, полностью покинул видимый мир, прежде чем снова появиться в устье червоточины.
Интересно, что когда он снова прибыл на другую сторону сферы, был виден только один полюс. Это была иллюзия, но не обычная — она показывала магнитный монополь, не существующий в природе.
① Управление мозгом
 |
На изображении в проходящем свете показаны клетки (выделены зеленым цветом), которые дистанционно включаются с помощью магнитных полей. Клетки головного мозга были расположены в полосатом теле, области мозга мыши, которая, как известно, опосредует движение. (Изображение предоставлено Мунши и др., eLife) |
В руках исследователей одной из самых причудливых способностей магнитного поля является управление мозгом . В 2017 году новое исследование опубликовало новости. Используя магнитные поля, ученые дистанционно активировали клетки мозга у мышей.
Они сосредоточились на полосатом теле, части, отвечающей за движения тела. Невероятно, но они могли заставить грызунов бегать, замирать и кружиться. Идея состоит в том, чтобы однажды определить назначение мозговых цепей, особенно тех, которые отвечают за определенное поведение и эмоции. В свою очередь, это может найти те же поведенческие области в человеческом мозгу и лечить такие состояния, как болезнь Паркинсона.
Те, кто опасается правительственного заговора с целью завладеть свободой воли людей, могут вздохнуть спокойно. Магнитные поля обычно проходят через биологические ткани без какого-либо эффекта. Чтобы тесты сработали, необходимо было создать специальных мышей с микроскопическими магнитными частицами.
Частицы прилипают к клеткам мозга. При нагревании магнитной стимуляцией они вызывали возбуждение нейронов и поведение мыши определенным образом.
(Copyrighted © Перевод с англ. Louiza Smith)
Источник:
Louiza Smith,
Listverse, «Top 10 Fascinating Facts About Magnetic Fields»