Интересные факты о магнитах и магнетизме. Магнитное поле земли оказалось проще, чем мы думали. Как магнитному томографу удается видеть человека изнутри

Магниты и магнетизм известны человечеству очень давно. Однако и в современном мире удивительные свойства магнитов применяются повсеместно. Из нашего материала вы узнаете несколько любопытных фактов, связанных с постоянными магнитами.

Почему магнит называется именно так?

Есть две легенды происхождения этого слова. Одна из них достаточно поэтична и повествует о некоем пастухе Магнусе. В повествовании Плиния говорится о том, что этот пастух как-то пас стадо овец в новом месте. Наступив на большой черный камень, он с удивлением понял, что не может оторвать от него ног. Причиной тому стали гвозди, которыми была подбита его обувь.

Вторая легенда говорит о том, что в древние времена люди, жившие в греческой области Магнисии, нашли залежи необычного камня, притягивающего железные предметы. Сначала находку называли «камнем из Магнисии», а после наименование упростилось до магнита.

Под таким названием знали притягивающий железо камень китайцы. Они называли его цы-ши, что можно перевести как «любящий камень» или «камень материнской любви». Такое название появилось из-за того, что магнит притягивает металлические предметы подобно тому, как любящая мать старается приблизить к себе своих детей.

Сохранившиеся источники говорят о том, что еще за несколько веков до Рождества Христова в Китае использовалось некое подобие компаса, представляющее собой ложку из магнита. Что касается европейского региона, то упоминание о первом компасе для путешественников датируются 1300 годом. Автором изобретения является Иоанн Жира.

Как магнитному томографу удается видеть человека изнутри?

Многие знают о том, что в составе человеческого организма преобладает вода. Ее уровень может колебаться от 60% до 80%. Когда на атомы водорода, содержащиеся в воде, воздействует мощный магнит, происходит излучение особых волн. Они характеризуются разными свойствами и позволяют фиксировать изменения, происходящие в организме. Когда человека помещают внутрь магнитного поля, его тело начинает излучать множество разных волн, которые обрабатываются специальной аппаратурой и превращаются в цветное изображение.

Поезда на магнитной подушке

Скоростные поезда на магнитной подушке перемещаются благодаря особой технологии. Вагоны состава размещаются на направляющих, охватывающих рельс. За счет этого, вагоны постоянно находятся над поверхностью рельсов из-за вертикального магнитного поля. В свою очередь, горизонтальное магнитное поле продолжает сохранять центровку. Помимо этого, на рельсах размещаются электромагниты, взаимодействующие с двигателями поезда. Такой подход позволяет обеспечить разгон и торможение.

«Любящий камень» — Такое поэтическое название дали китайцы естественному магниту. Любящий камень (тшу-ши), – молвят китайцы, – притягивает железо, как теплая мать притягивает своих малышей. Интересно, что у французов, народа живущего на обратном конце Старого Света, мы встречаем схожее заглавие для магнита: фран­цузское слово «aimant» значит и «магнит» и «любящий». Сила этой «любви» у естественных магнитов малозначительна, и поэтому очень наивно звучит греческое заглавие магнита - «геркулесов камень». Если жители старой Эллады так поражались умеренной силой притяжения естественного магнита, то что бы они сказали, увидев на современном металлургическом заводе магниты, поднимающие глыбы в целые тонны весом! Правда, это не естественные магниты, а «электромагниты», т. е. железные массы, намагниченные электрическим током, проходящим по окружающей их обмотке. Но в обоих случаях действует сила одной и той же природы - магнетизм.

Не следует думать, что магнит действует лишь на железо. Есть ряд других тел, которые тоже испытывают для себя действие сильного магнита, хотя и не в такой степени как железо. Металлы: никель, кобальт, марганец, платина, золото, серебро, алюминий в слабой степени притягиваются магнитом. Ещё замечательнее характеристики так называемых диамагнитных тел, к примеру цинка, свинца, серы, висмута: эти тела отталкиваются от сильного магнита!

Жидкости и газы также испытывают на себе притяжение либо отталкивание магнита правда, в весьма слабой степени; магнит должен быть очень силен, чтоб проявить своё влияние на эти вещества. Чистый кислород, к примеру, парамагнитен т. е. притягивается магнитом; если наполнить кислородом мыльный пузырь и поместить его меж полюсами сильного электромагнита, пузырь заметно вытянется от 1-го полюса к другому, растягиваемый невидимыми магнитными силами. Пламя свечки между концами сильного магнита изменяет свою обычную форму, доказывая чувствительность к магнитным силам (рис.1).

Мы привыкли думать, что стрелка компаса всегда обращена одним концом на север, другим - на юг. Поэтому нам покажется не совсем понятным следующий вопрос:

Где на земном шаре магнитная стрелка указывает на север обоими концами?

И так же нелепо прозвучит вопрос:

Где на земном шаре магнитная стрелка обоими концами указывает на юг?

Вы готовы утверждать, что таких мест на нашей планетке нет и быть не может. Но они сущест­вуют.

Вспомните, что магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами - и вы, возможно, сами ­догадаетесь, о каких местах нашей планеты идет речь. Куда будет указывать стрелка компаса, помещенная на южном географическом полюсе? Один её конец будет направлен в сторону наиблежайшего магнитного полюса, другой - в обратную. Но в какую бы сторону ни идти от южного географического полюса, мы всегда будем направляться на север; другого направления от южного географического полюса нет,- кругом него везде се­вер. Поэтому, помещенная там магнитная стрелка будет показывать север обоими концами.

Точно так же стрелка компаса, перенесенного на северный географический полюс, обоими концами должна указывать на юг.

Литература: 1936 г. Я. Перельман “Занятная физика” Книжка 2

Ученые идентифицировали участки магнитного поля Земли, которые эволюционировали в течение периодов порядка 1000 лет. Это открытие позволит глубже понять механизмы работы магнитного поля нашей планеты и добавит точности прогнозам изменений этого поля.

Магнитное поле нашей планеты имеет большое значение для жизни, предоставляя «щит» от заряженных солнечных частиц («солнечного ветра») и помогая в навигации судов. Сотни лет наблюдений за магнитным полем, а также геологические находки показали, что поле существенно изменяется с течением времени.

В самом грубом приближении структуру магнитного поля нашей планеты можно представить в форме диполя, объекта, имеющего два полюса – северный и южный. При этом давно известно, что магнитные полюса нашей планеты не совпадают точно с географическими; кроме того, с интервалом порядка нескольких сотен тысяч лет происходит смена магнитных полюсов Земли: северный магнитный полюс становится южным и наоборот.

«Нам уже давно известно, что Земля не является идеальным магнитным диполем, и мы видим эти отклонения от идеальности в геологических источниках, - сказал Маурин «Мо» Вальчак (Maureen "Mo" Walczak), исследователь из Университета штата Орегон, США, и главный автор нового исследования. – Мы видим, что элементы, не соответствующие структуре диполя, носят отнюдь не мимолетный, непредсказуемый характер. Они имеют устойчивый характер, сохраняя свое положение в течение свыше 10000 лет в период Голоцена».

Исследуя образцы магнитных горных пород, отобранные со дна моря в заливе Аляска, а также в других точках поверхности планеты, команда Вальчака показала, что структура магнитного поля нашей планеты имела несколько областей повышенной магнитной активности, помимо магнитных полюсов, и «переключалась» между этими «дополнительными полюсами» с интервалами в несколько десятков тысяч лет, в то время как основные магнитные полюса планеты продолжали сохранять свое положение неизменным. Наличие всего лишь нескольких крупных областей повышенной геомагнитной активности, между которыми происходит периодическое «переключение», существенно упрощает картину изменений структуры магнитного поля нашей планеты, ранее представлявшуюся значительно более сложной.

Исследование вышло в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Коммент:

"Здравствуйте, друзья. Спасибо, что не забываете временно отсутствующих коллег.

Смысл статьи вот в чём. Земля, как известно, имеет основное магнитное поле дипольного типа (два полюса), которое со временем меняет напряженность и положение оси диполя. Вплоть до "переворота", смены полюсов; это происходит непериодически, через примерно 100000 - несколько млн. лет. Что доказывается наличием чередования полосовых магн аномалий разной полярности в породах дна океанов и др. местах.
Кроме основных магнитных полюсов, на планете есть магнитные аномалии с меньшей напряжённостью, но тоже не хилые - Бразильская, Восточно-Сибирская и др. О напряжённости поля их говорит тот практический факт, что при пролете над ними спутников и станций приходится принимать меры по стабильности орбит и защите от радиации.
В настоящее время учёные всего мира озабочены тем, что магнитное поле Земли уже более 10 лет нестабильно, ослабевает; скорость движения магнитных полюсов резко возросла. Считается, что скоро грядёт смена полярности магнитного поля, но когда точно и как - науке неизвестно. Поэтому учёные, в данной статье тоже, пытаются угадать методом тыка, как пойдёт процесс. Мне их идея о переключении полюсов через
эти промежуточные магнитные аномалии кажется не убедительной, Основное поле вызывается токами проводящего вещества в нижней мантии; указанные же аномалии ("крупные области геомагнитной активности") вызываются наличием В ЗЕМНОЙ КОРЕи кровле верхней мантии крупных масс пород с повышенной намагниченностью; они статичны и вовсе не так активны, как пытаются доказать авторы. Породы, которые дают эти локальные аномалии, изливались, намагнитились и остыли сохранив намагниченность, десятки и сотни млн. лет назад.

Магнит и магнетизм не перестают удивлять человечество. Мы собрали несколько интересных фактов о постоянных магнитах, которые вы, возможно, еще не знаете.

1. Почему магнит назвали магнитом?


Существует две версии происхождения этого названия: поэтичное и не очень. Первая – это поэтичная легенда о пастухе по имени Магнус (или Магнес). Известный историк Плиний описывал, что однажды этот пастух забрёл со своими овцами на новое место, стал на необычный чёрный камень и вдруг обнаружил, что не может оторвать от него посох и свои подбитые гвоздями башмаки.

Вероятнее, что всё было прозаичнее: однажды в греческой области Магнисии обнаружили залежи камня, способного притягивать железо. Его так и назвали – «камень из Магнисии» или, проще говоря, магнит. Впрочем, здесь тоже есть немного лирики, ведь область получила своё имя от проживающего в ней племени магнетов, а они так назвали себя в честь мифического героя, сына Зевса.

2. Знакомьтесь, «Любящий камень»
Именно такое романтичное имя дали магниту изобретательные китайцы. Представители одной из древнейших культур поэтично описывали его следующим образом. Цы-ши (на русском «любящий камень» или «камень материнской любви»), говорили они, притягивает железо, как и теплая мать притягивает детишек. Эта сила на самом деле распространяется и на другие металлы, но менее интенсивно.

Интересно, что французы тоже называли магнит словом «любящий» – для обоих значений используется одно и то же слово aimant.

3. Как появилась магнитная доска

В 2008 году трое американских студентов демонстрировали свои знания, но для показа всей необходимой информации им не хватило места на доске, они решили дополнительно использовать листы большого формата, но сложность заключалась в том, что бумагу необходимо было держать в руках. И тогда им пришла гениальная идея сделать часть доски с магнитной поверхностью. Так появилась новая технология покрытия поверхности для рисования маркерами, которые легко стираются сухой губкой. Такие маркеры назвали сухострираемыми.

4. Кто придумал первый магнитный компас?


Ещё в третьем веке до Рождества Христова китайский автор описывал компас в виде ложки из магнита, а вот устройство с плавающей стрелкой появилось только в XI столетии. Намного позже, в 1300 году Иоанн Жира первым в Европе создал компас для путешественников (магнит был завезён всего за 40 лет до этого путешественником Марко Поло), чем существенно упростил жизнь моряков. А итальянец Флавио Джойя усовершенствовал конструкцию.

5. Немного о магнитной буре


Случаются дни, когда стрелка компаса беспорядочно кружится, вместо того, чтобы указывать на север. Иногда это продолжается часами, а иногда – сутками. Больше всего компас используется моряками – они и отметили первыми это явление, окрестив его магнитной бурей.

Происходит подобное из-за вспышек солнечной активности, когда в магнитное поле нашей планеты попадает больше заряженных частиц от Солнца. Оно возмущается, и начинаются геомагнитные бури, влияющие и на человеческий организм, и на работу техники.

6. Как увидеть магнитное поле?


Увидеть магнитное поле вполне реально, и этому учат на школьных уроках физики, предлагая такую последовательность действий:
- магнит накрывают стеклянной пластиной;
- сверху на пластину кладут лист бумаги;
- бумага посыпается ровным слоем железных опилок;
- опилки намагничиваются, и когда их встряхивают, то они на мгновение отделяются от пластинки, и легко поворачиваются, формируя - сложные изогнутые линии, расходящиеся от полюсов.

Полученная картина выглядит следующим образом: чем ближе к полюсу, тем гуще и чётче линии из опилок, а чем дальше они отходят, тем больше разрежаются и утрачивают свою отчётливость. Это наглядный пример того, как ослабляются магнитные силы из-за расстояния.

7. Почему гроб пророка Мухаммеда висит в воздухе?


Не одно столетие любознательные умы будоражила история о левитирующем гробе пророка Магомета. В 1600 году была издана книга про магниты, где автор Уильям Гильберт передал услышанную историю о часовне Магомета. Её свод содержит магнитные камни большой силы, которые позволяют железному сундуку с прахом пророка висеть в воздухе.

Сами мусульмане считали это чудом, и говорили, что причина в том, что земля не может держать труп такого человека. На самом деле, такие трюки и ранее проделывали некоторые фокусники. Но нужно сказать, что поддерживать равновесие в данном случае невозможно. Магнит в данном случае достаточно сильный, чтобы приподнять предмет, но удержать его на стабильном расстоянии без дополнительной нити не получится.

8. Магнит и нагревание
У магнитов есть особенные характеристики. К ним относится рабочая температура с максимальными показателями и точка Кюри, на уровне которой ферромагнетики теряют свои свойства. Для каждого сплава эти параметры индивидуальны. Например, для магнитопластов на основе наполнителя NdFeB максимальная рабочая температура может составлять до 120, а то и 220°С, ферриты же выдерживают работу при температуре до 250-300°С, а точка Кюри у них составляет 450°С.

9. Почему магнитный томограф видит человека изнутри?


Наш организм на 60-80% состоит из H2O, и атомы водорода в формуле воды при действии мощного магнита начинают излучать волны. Они разные, потому что зависят от тканей, где расположены атомы, и отражают любое изменение в нашем теле. Помещённый в магнитное поле человек излучает эти волны, и зафиксированные показатели трансформируются в трёхцветное изображение.

10. Как работает магнитная подушка?


Скоростное передвижение поездов типа «Маглев» достигается благодаря следующей технологии. Вагоны крепятся к направляющей, которая охватывает рельс, либо наоборот. В обоих вариантах вагоны держатся над рельсом благодаря вертикальному магнитному полю, горизонтальное же сохраняет центровку. Ещё на рельс ставятся электромагниты, с которыми обеспечивается работа двигателей – так происходит ускорение и торможение.

11. Петр Перегрин и «Послание о магните»


Во второй половине XIII столетия некий Пьер Перегрин-де Маррикур написал знакомому письмо-трактат, в котором рассказал подробно о свойствах магнита и даже предложил использовать его в роли вечного двигателя (тогда эта идея была популярна во Франции, на родине учёного). Об авторе почти ничего не известно, но его вклад за первое в Европе столько систематическое исследование ценится высоко и в наши дни.

В трактате говорится о наличии полюсов у шарообразных образцов, которые использовались, процедуре намагничивания, взаимодействии магнитов и множестве других моментов, связанных со свойствами магнитов. Маррикур был уверен, что исследуемый им камень скрывал в себе подобие небесной сферы с её полюсами.

В этой статье для вас интересный и забавный физический эксперимент, демонстрирующий одно из свойств магнитов, которое часто используют разработчики “вечных двигателей”. В этом эксперименте использованы выпуклая гладкая поверхность и пара магнитов. Верхний специально раскрашен. Продаются они в этом китайском магазине .

Двигая нижний магнит, верхний начинает вращаться и, надо признать, весьма быстро. Но никакого чуда здесь конечно нет, скорее чистая механика. Все очень просто: верхний магнит лежит на выпуклой поверхности и, соответственно, может касаться ее только в одной точке. Когда мы начинаем двигать нижний магнит, верхний стремится следовать за ним, перемещаясь по верхней выпуклой поверхности, так как они связаны между собой магнитными связями.

В начальный момент движеняе он как бы чуть-чуть наклоняется вперед. Тем самым точка касания тоже двигается в направлении движения. Мы получаем, что сзади этой точки масса магнита больше, чем спереди. Так как верхний магнит стремится двигаться за нижним магнитом, он должен либо скользить в этой точке, либо проворачиваться. Потому что ему нужно как-то это массу переместить вперед, что он и делает, потому что сила трения скольжения в этой точке больше, чем сила трения вращения.

Вот такой вот оптимальный способ движения верхний магнит и находит. Вот и всё объяснение.

Такой же эффект лежит в основе вращения магнита в так называемом магнитном шлюзе, который любят демонстрировать любители вечных магнитный двигателей. При этом они на полном серьезе втирают о каких-то магнитных вихрях, которые якобы и вращают это самый магнитик.

Естественно, доверчивые люди, насмотревшись подобных роликов, скорее бегут покупать магниты, чтобы повторить сие чудо. А потом по факту их ждет грандиозный облом, потому что все это крутится лишь до тех пор, пока вы двигаете рукой. Кстати для этого не надо городить какой-то шлюз, подойдет любой магнит, и никаким эфиром тут не пахнет…

Обсуждение

Леон Ярославович
Я конечно понимаю что слово эфир изрядно дискредитировано всяческими околонаучными и откровенно лженаучными изыскателями, мистификаторами и просто мошенниками, НО! Электромагнитные волны – единственный вид волн в Природе, не требующими (как считается) для своего распространения упругой среды.
В то же время перенос энергии электромагнитными волнами прекрасно описывается уравнением Умова-Пойнтинга, выведенным для общего случая поперечных волн в УПРУГОЙ СРЕДЕ. Не кажется ли Вам это немного странным, если неоправданным? Ведь в теории относительности Пункаре, которую так неудачно украл Эйнштейн – эфир таки был! Однако этот выброшенный Эйнштейном эфир (якобы в силу принципа Окамма) все равно полез изо всех щелей его теории. То под названием “ткани пространства-времени”, которая почему-то искривляется (В ЧЕМ, интересно?), то как “физический вакуум”, то как анизотропия т.н. “реликтового излучения”, или вообще уже как Невидимые Фиолетовые Единороги (читай темная энергия и материя), которые составляют ВНИМАНИЕ! 96% массы видимой Вселенной! Более того Эйнштейн и сам позже таки признал что его (цитата) “теория относительности наделяет вакуум физическими свойствами, и потому в этом смысле эфир существует” (погуглите на досуге).

Pravda TyT
Тут к сожалению этого не любят и даже слышать ничего не хотят. Их право конечно, но нельзя быть столь категоричными. Речь идет не о вечном двигателе, а об энергии, которую нужно просто обуздать и всё.
Но нет же, всё дискредитируют, высмеивают, глумятся. Странные люди, время всех рассудит. Но… нельзя вот такими действиями тормозить прогресс, а вы, Игорь, именно этим и занимаетесь, не знаю намеренно или нет, но это так. Вы разоблачаете мошенников, которые намеренно дискредитируют этот вопрос. Они на службе у кукловодов, а вы?
Энергию эту уже обуздали определенные люди, но кукловодам на данном этапе не нужны технологии, которые сделали бы людей независимыми. Им нужны рабы, которых можно легко контролировать.

Воробьев Виталий
Леон Ярославович, так сама среда переноса не обнаружена. Скорость света оказалась постоянной. Эфир как средство переноса электромагнитных волн не найден. Про Пуанкаре хотелось бы поподробнее…если вы преобразования Лоренца (с Планковскими исправлениями) не спутали. СТО и ОТО не на пустом месте родились, принцип относительности Эйнштейн расширил, применив принцип относительности Галилея для электромагнитных взаимодействий. И именно провал опыта Майкельсона-Морли материал для переосмысления практических опытов от отказа от эфира как среды для переноса. Не Эйнштейн стал могильщиком эфира, а невозможность получения данных о его существовании.
Не вылез ни в ОТО ни СТО эфир – как среда переноса … выросло пространство время, темная материя к эфиру не причем, это пока теория но полученная из астрофизических расчетов, люди пытаются ее обнаружить … возможно скоро обнаружат, а возможно откажутся от этой теории. Эфир как среда колебания которой переносят свет умер безвозвратно….как и энергия из него, после получения эффекта Казимира.

Andrew Solovjeff
2 месяца назад
Воробьев Виталий, Приехали. По-моему эффект Казимира как раз во всей красе подтверждает существование эфира.