Medan magnet Bumi

Medan magnet bumi, juga dikenali sebagai medan geomagnetik, ialah medan magnet yang meluas dari bahagian bumi ke angkasa, di mana ia memenuhi angin suria, aliran zarah yang bermuatan dari Matahari. Magnitud di permukaan Bumi berkisar antara 25 hingga 65 mikroteslas (0.25 hingga 0.65 gauss).^[2] Secara kasarnya, ia merupakan medan magnet dipol pada masa ini dimiringkan pada sudut kira-kira 11 darjah sehubungan dengan paksi putaran Bumi, seolah-olah ada magnet bar diletakkan pada sudut itu di tengah-tengah Bumi. Kutub geomagnetik utara, yang terletak berhampiran Greenland di hemisfera utara, sebenarnya ialah tiang selatan medan magnet Bumi, dan tiang geomagnetik Selatan ialah tiang utara. Tidak seperti magnet bar, medan magnet bumi berubah dari masa ke semasa kerana ia dihasilkan oleh geodinamo (dalam kes Bumi, pergerakan aloi besi cair dalam teras luarnya).

Walaupun kutub magnet utara dan selatan biasanya terletak berhampiran kutub geografi, mereka boleh mengembara secara meluas pada skala masa geologi, tetapi cukup perlahan untuk kompas biasa untuk tetap berguna untuk pengemudian. Walau bagaimanapun, pada selang yang tidak teratur purata beberapa ratus ribu tahun, medan Bumi membalik dan Kutub Magnet Utara dan Selatan secara relatifnya bertukar tempat. Pembalikan geomagnetik ini meninggalkan rekod dalam batuan yang bernilai kepada paleomagnetis dalam mengira bidang geomagnet pada masa lalu. Maklumat sedemikian pula berguna dalam mengkaji motif benua dan lantai laut dalam proses plat tektonik.

Magnetosfera ialah rantau di atas ionosfera yang ditakrifkan oleh medan magnet bumi di angkasa lepas. Ia memanjangkan beberapa puluhan ribu kilometer ke ruang angkasa, melindungi Bumi dari zarah yang dikenakan pada angin suria dan sinar kosmos yang akan melepaskan atmosfera atas, termasuk lapisan ozon yang melindungi Bumi daripada radiasi ultralembayung yang berbahaya.

Kepentingan sunting

Medan magnet bumi berfungsi untuk memesongkan sebahagian besar angin matahari, yang zarah-zarah yang dikenakannya akan melepaskan lapisan ozon yang melindungi Bumi daripada radiasi ultralembayung yang berbahaya.^[3] Satu mekanisme pelucutan adalah untuk gas ditangkap dalam gelembung medan magnet, yang dipotong oleh angin suria.^[4] Pengiraan kehilangan karbon dioksida dari atmosfera Marikh, yang disebabkan oleh pengewapan ion oleh angin suria, menunjukkan bahawa penyisihan medan magnet di Marikh menyebabkan kehilangan hampir keseluruhan atmosferanya.^[5]^[6]

Kajian medan magnet bumi yang lalu dikenali sebagai paleomagnetisme.^[7] Polarit medan magnet Bumi direkodkan dalam batuan igneus, dan pembalikan lapangan itu dapat dikesan sebagai "garis-garis" yang berpusat pada rabung tengah lautan di mana dasar laut menyebar, sementara kestabilan tiang geomagnetik antara pembalikan telah membenarkan paleomagnetis untuk menjejaki pergerakan masa lalu benua. Pembalikan juga menyediakan asas untuk magnetostratigrafi, cara bertempohkan batu dan endapan.^[8] Bidang ini juga mengagumkan kerak, dan anomali magnetik dapat digunakan untuk mencari deposit bijih logam.^[9]

Manusia telah menggunakan kompas untuk mencari arah sejak abad ke-11 Masihi dan untuk pengemudian sejak abad ke-12.^[10] Walaupun deklinasi magnetik beralih dengan masa, pengembaraan ini cukup perlahan sehingga kompas mudah tetap berguna untuk pengemudian. Menggunakan magnetosepsi pelbagai organisma lain, dari beberapa jenis bakteria kepada merpati, menggunakan medan magnet Bumi untuk orientasi dan pengemudian.

Biomagnetisme sunting

Haiwan termasuk burung dan penyu dapat mengesan medan magnet Bumi, dan menggunakan medan untuk mengemudi semasa migrasi.^[11] Sesetengah penyelidik telah mendapati bahawa lembu dan rusa liar cenderung menyelaraskan badan mereka di utara-selatan sambil bersantai, tetapi tidak apabila haiwan berada di bawah garis kuasa voltan tinggi, menunjukkan bahawa kemagnetan bertanggungjawab.^[12]^[13] Penyelidik lain melaporkan pada tahun 2011 bahawa mereka tidak dapat meniru penemuan menggunakan imej Google Earth yang berbeza.^[14]

Penyelidik mendapati bahawa medan elektromagnet yang lemah mengganggu kompas magnet yang digunakan oleh ratu Eropah dan lagu-lagu burung lain untuk mengemudi menggunakan medan magnet Bumi. Sama ada saluran kuasa atau isyarat telefon bimbit adalah untuk menyalahkan kesan medan elektromagnet pada burung, menurut kajian baru yang diterbitkan dalam edisi 8 Mei 2014 jurnal Nature. Sebaliknya, pesalah terdiri daripada frekuensi antara 2 kHz dan 5 MHz, seperti isyarat radio AM dan peralatan elektronik biasa yang mungkin terdapat dalam perniagaan atau rumah persendirian.^[15]

Lihat juga sunting

Sabuk sinaran Van Allen

Rujukan sunting

^ Glatzmaier, Gary. "The Geodynamo". University of California Santa Cruz. Dicapai pada 20 October 2013.
^ Finlay, C. C.; Maus, S.; Beggan, C. D.; Bondar, T. N.; Chambodut, A.; Chernova, T. A.; Chulliat, A.; Golovkov, V. P.; Hamilton, B. (December 2010). "International Geomagnetic Reference Field: the eleventh generation". Geophysical Journal International. 183 (3): 1216–1230. Bibcode:2010GeoJI.183.1216F. doi:10.1111/j.1365-246X.2010.04804.x.CS1 maint: ref=harv (link)
^ Shlermeler, Quirin (3 March 2005). "Solar wind hammers the ozone layer". News@nature. doi:10.1038/news050228-12.
^ "Solar wind ripping chunks off Mars". Cosmos Online. 25 November 2008. Dicapai pada 21 October 2013.
^ Luhmann, Johnson & Zhang 1992
^ Structure of the Earth Error in webarchive template: Check |url= value. Empty. . Scign.jpl.nasa.gov. Retrieved on 2012-01-27.
^ McElhinny, Michael W.; McFadden, Phillip L. (2000). Paleomagnetism: Continents and Oceans. Academic Press. ISBN 0-12-483355-1.CS1 maint: ref=harv (link)
^ Opdyke, Neil D.; Channell, James E. T. (1996). Magnetic Stratigraphy. Academic Press. ISBN 978-0-12-527470-8.CS1 maint: ref=harv (link)
^ Mussett, Alan E.; Khan, M. Aftab (2000). Looking into the Earth: An introduction to Geological Geophysics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-78085-3.CS1 maint: ref=harv (link)
^ Temple, Robert (2006). The Genius of China. Andre Deutsch. ISBN 0-671-62028-2.CS1 maint: ref=harv (link)
^ Deutschlander, M.; Phillips, J.; Borland, S. (1999). "The case for light-dependent magnetic orientation in animals". Journal of Experimental Biology. 202 (8): 891–908. PMID 10085262.CS1 maint: ref=harv (link)
^ Burda, H.; Begall, S.; Cerveny, J.; Neef, J.; Nemec, P. (2009). "Extremely low-frequency electromagnetic fields disrupt magnetic alignment of ruminants". Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (14): 5708–13. Bibcode:2009PNAS..106.5708B. doi:10.1073/pnas.0811194106. PMC 2667019. PMID 19299504.
^ "Biology: Electric cows". Nature. 458 (7237): 389. 2009. Bibcode:2009Natur.458Q.389.. doi:10.1038/458389a.CS1 maint: ref=harv (link)
^ Hert, J; Jelinek, L; Pekarek, L; Pavlicek, A (2011). "No alignment of cattle along geomagnetic field lines found". Journal of Comparative Physiology. 197 (6): 677–682. doi:10.1007/s00359-011-0628-7.CS1 maint: ref=harv (link) [1]
^ Hsu, Jeremy (9 May 2014). "Electromagnetic Interference Disrupts Bird Navigation, Hints at Quantum Action". IEEE Spectrum. Dicapai pada 31 May 2015.

Bacaan lanjut sunting

Campbell, Wallace H. (2003). Introduction to geomagnetic fields (ed. 2nd). New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-52953-2.CS1 maint: ref=harv (link)
Comins, Neil F. (2008). Discovering the Essential Universe (ed. Fourth). W. H. Freeman. ISBN 978-1-4292-1797-2.
Herndon, J. M. (1996-01-23). "Substructure of the inner core of the Earth". PNAS. 93 (2): 646–648. Bibcode:1996PNAS...93..646H. doi:10.1073/pnas.93.2.646. PMC 40105. PMID 11607625.
Hollenbach, D. F.; Herndon, J. M. (2001-09-25). "Deep-Earth reactor: Nuclear fission, helium, and the geomagnetic field". PNAS. 98 (20): 11085–90. Bibcode:2001PNAS...9811085H. doi:10.1073/pnas.201393998. PMC 58687. PMID 11562483.
Love, Jeffrey J. (2008). "Magnetic monitoring of Earth and space" (PDF). Physics Today. 61 (2): 31–37. Bibcode:2008PhT....61b..31H. doi:10.1063/1.2883907.
Luhmann, J. G.; Johnson, R. E.; Zhang, M. H. G. (1992). "Evolutionary impact of sputtering of the Martian atmosphere by O⁺ pickup ions". Geophysical Research Letters. 19 (21): 2151–2154. Bibcode:1992GeoRL..19.2151L. doi:10.1029/92GL02485.CS1 maint: ref=harv (link)
Merrill, Ronald T. (2010). Our Magnetic Earth: The Science of Geomagnetism. University of Chicago Press. ISBN 0-226-52050-1.CS1 maint: ref=harv (link)
Merrill, Ronald T.; McElhinny, Michael W.; McFadden, Phillip L. (1996). The magnetic field of the earth: paleomagnetism, the core, and the deep mantle. Academic Press. ISBN 978-0-12-491246-5.CS1 maint: ref=harv (link)
"Temperature of the Earth's core". NEWTON Ask a Scientist. 1999.CS1 maint: ref=harv (link)
Tauxe, Lisa (1998). Paleomagnetic Principles and Practice. Kluwer. ISBN 0-7923-5258-0.CS1 maint: ref=harv (link)
Towle, J. N. (1984). "The Anomalous Geomagnetic Variation Field and Geoelectric Structure Associated with the Mesa Butte Fault System, Arizona". Geological Society of America Bulletin. 9 (2): 221–225. Bibcode:1984GSAB...95..221T. doi:10.1130/0016-7606(1984)95<221:TAGVFA>2.0.CO;2.
Wait, James R. (1954). "On the relation between telluric currents and the earth's magnetic field". Geophysics. 19 (2): 281–289. Bibcode:1954Geop...19..281W. doi:10.1190/1.1437994.
Walt, Martin (1994). Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-61611-9.

Pautan luar sunting

Geomagnetism & Paleomagnetism background material Diarkibkan 2013-03-03 di Wayback Machine. American Geophysical Union Geomagnetism and Paleomagnetism Section.
National Geomagnetism Program. United States Geological Survey, March 8, 2011.
BGS Geomagnetism. Information on monitoring and modeling the geomagnetic field. British Geological Survey, August 2005.
William J. Broad, Will Compasses Point South?. The New York Times, July 13, 2004.
John Roach, Why Does Earth's Magnetic Field Flip?. National Geographic, September 27, 2004.
Magnetic Storm. PBS NOVA, 2003. (ed. about pole reversals)
When North Goes South Diarkibkan 2005-12-08 di Wayback Machine. Projects in Scientific Computing, 1996.
The Great Magnet, the Earth, History of the discovery of Earth's magnetic field by David P. Stern.
Exploration of the Earth's Magnetosphere, Educational web site by David P. Stern and Mauricio Peredo
Dr. Dan Lathrop: The study of the Earth's magnetic field Diarkibkan 2008-09-05 di Wayback Machine. Interview with Dr. Dan Lathrop, Geophysicist at the University of Maryland, about his experiments with the Earth's core and magnetic field. July 3, 2008
International Geomagnetic Reference Field 2011
Global evolution/anomaly of the Earth's magnetic field Diarkibkan 2016-06-24 di Wayback Machine Sweeps are in 10 degree steps at 10 years intervals. Based on data from: The Institute of Geophysics, ETH Zurich Diarkibkan 2007-10-31 di Wayback Machine

[Glatzmaier-1] Glatzmaier, Gary. "The Geodynamo". University of California Santa Cruz. Dicapai pada 20 October 2013.

[GeomagneticReferenceField-2] Finlay, C. C.; Maus, S.; Beggan, C. D.; Bondar, T. N.; Chambodut, A.; Chernova, T. A.; Chulliat, A.; Golovkov, V. P.; Hamilton, B. (December 2010). "International Geomagnetic Reference Field: the eleventh generation". Geophysical Journal International. 183 (3): 1216–1230. Bibcode:2010GeoJI.183.1216F. doi:10.1111/j.1365-246X.2010.04804.x.CS1 maint: ref=harv (link)

[3] Shlermeler, Quirin (3 March 2005). "Solar wind hammers the ozone layer". News@nature. doi:10.1038/news050228-12.

[4] "Solar wind ripping chunks off Mars". Cosmos Online. 25 November 2008. Dicapai pada 21 October 2013.

[5] Luhmann, Johnson & Zhang 1992

[6] Structure of the Earth Error in webarchive template: Check |url= value. Empty. . Scign.jpl.nasa.gov. Retrieved on 2012-01-27.

[McElhinny2000-7] McElhinny, Michael W.; McFadden, Phillip L. (2000). Paleomagnetism: Continents and Oceans. Academic Press. ISBN 0-12-483355-1.CS1 maint: ref=harv (link)

[8] Opdyke, Neil D.; Channell, James E. T. (1996). Magnetic Stratigraphy. Academic Press. ISBN 978-0-12-527470-8.CS1 maint: ref=harv (link)

[9] Mussett, Alan E.; Khan, M. Aftab (2000). Looking into the Earth: An introduction to Geological Geophysics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-78085-3.CS1 maint: ref=harv (link)

[10] Temple, Robert (2006). The Genius of China. Andre Deutsch. ISBN 0-671-62028-2.CS1 maint: ref=harv (link)

[11] Deutschlander, M.; Phillips, J.; Borland, S. (1999). "The case for light-dependent magnetic orientation in animals". Journal of Experimental Biology. 202 (8): 891–908. PMID 10085262.CS1 maint: ref=harv (link)

[Burda20092-12] Burda, H.; Begall, S.; Cerveny, J.; Neef, J.; Nemec, P. (2009). "Extremely low-frequency electromagnetic fields disrupt magnetic alignment of ruminants". Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (14): 5708–13. Bibcode:2009PNAS..106.5708B. doi:10.1073/pnas.0811194106. PMC 2667019. PMID 19299504.

[Nature_summary2-13] "Biology: Electric cows". Nature. 458 (7237): 389. 2009. Bibcode:2009Natur.458Q.389.. doi:10.1038/458389a.CS1 maint: ref=harv (link)

[14] Hert, J; Jelinek, L; Pekarek, L; Pavlicek, A (2011). "No alignment of cattle along geomagnetic field lines found". Journal of Comparative Physiology. 197 (6): 677–682. doi:10.1007/s00359-011-0628-7.CS1 maint: ref=harv (link) [1]

[15] Hsu, Jeremy (9 May 2014). "Electromagnetic Interference Disrupts Bird Navigation, Hints at Quantum Action". IEEE Spectrum. Dicapai pada 31 May 2015.

[2]

[1]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]