تعريف الأقطاب المغناطيسية وطريقة تحديدها

المجال المغناطيسي المحيط بالأرض

المجال المغناطيسي المحيط بالأرض هو المجال الذي ينبثق من قلب الأرض، وهذا المجال هو الذي يحمي كوكب الأرض من الإشعاعات الشمسية، وبدونه سوف يتم تجريد الغلاف الجوي للأرض بسبب

الرياح

الشمسية الناتجة عن هذا الإشعاع وهذا سوف يتسبب في تدمير الكوكب.

وكوكب الأرض هو عبارة عن مغناطيس أرضي كبير يتميز بأقطاب مغناطيسية وهما القطب الشمالي والقطب الجنوبي، ويقعون هذه الأقطاب في أعلى وأسفل الكوكب، والمجال المغناطيسي للأرض يكون مائلًا بزاوية 10 درجات من محور الأرض.

ويخلق المجال المغناطيسي تيار كهربائي ويتم إنتاج عدد من

المعادن

المنصهرة التي تكون متدفقة في قلب الأرض، وفي الواقع هذا ما حدث مع

كوكب المريخ

حيث أنه من الكواكب الصخرية التي لها قلب معدني ويدور حول محوره، والفرق بين المريخ والأرض أن كوكب الأرض يحتوي على معدن مصهور يستطيع أن يخلق تيارًا كهربائيًا، والكثير من العلماء يرون أن لهذا السبب فقد كوكب المريخ غلافه الجوي حيث لا يمتلك مجال مغناطيسي يقوم بحمايته كما هو الحال على الأرض. [1]

من أين يأتي المجال المغناطيسي

هناك بعض الغموض بخصوص هذا الأمر، ولكن أغلب العلماء يتفقون أن المجال المغناطيسي يبدأ في قلب الكوكب، وتصف نظرية الدينامو، كيف يحافظ الكوكب على المجال المغناطيسي الخاص به، والدينامو هو مصدر المجال المغناطيسي ويتم إنشاؤه عن طريق مواد دوارة مثل الحديد المنصهر الموجود داخل الأرض ويكون موصلًا بالكهرباء. [4]

تعريف الأقطاب المغناطيسية

عند تعريف الأقطاب المغناطيسية نجد أنها تلك النقاط التي يأتي منها التدفق المغناطيسي، وهذه الأقطاب هي التي تتحكم في الجاذبية التي تميز مفهوم المغناطيسية ولدى كوكب الأرض قطب شمالي وأخر جنوبي، وعلى الرغم من أن الأقطاب الجغرافية تظل ثابتة، تتغير الأقطاب المغناطيسية من وقت لآخر، لذا نلاحظ أن البوصلة

تتبع

القطب المغناطيسي ولا تتبع القطب الجغرافي، كما أننا نجد أن كل من القطب الشمالي والجنوبي يجذبان بعضهما البعض. [2]

ولا يمكن معرفة وتتبع وحدات الأقطاب المغناطيسية دون مجهري حيث أنها في تناقض مباشر مع القوى الكهربائية كالإلكترونات والبروتونات التي قد تتسبب نتيجة الشحنات الكهربائية المنفصلة الفعلية، وأيضًا القوى المغناطيسية تنشأ بين هذه الشحنات الكهربائية وهي في حالة حركة. [3]

طريقة تحديد الأقطاب المغناطيسية

قد لا تكون الأقطاب المغناطيسية ثابتة وهي تتجول عبر سطح الكوكب، وعند

تحديد

الأقطاب المغناطيسية وجدنا أن القطب الشمالي المغناطيسي يقع عند 86.54 شمالًا 170.88 شرقًا، ويوجد داخل المحيط المتجمد الشمالي ويكون عادة متوجهًا من كندا إلى سيبيريا، أما عن القطب الجنوبي المغناطيسي فهو يقع عند 64.13 جنوبًا 136.02 شرقًا، أمام ساحل القارة القطبية الجنوبية في اتجاه أستراليا. [4]

أما عن طريقة تحديد الأقطاب المغناطيسية فهناك العديد من الطرق التي تستطيع من خلالها تحديد القطب المغناطيسي ومنها:

• 
  استخدام البوصلة:
  
  يمكن الاستعانة ببوصلة مغناطيسية ونضعها قريبة من المغناطيس ويجب ألا تلمسها، وراقبها بعناية لكي ترى إبرة البوصلة إلى أين تُشير، وفي العادة تشير للقطب الشمالي للأرض في الطرف، والقطب الجنوبي في النهاية، وهذه الطريقة تحدد لنا فعليًا ماهية القطب نفسه. [2]
• 
  معرّف القطب المغناطيسي:
  
  هو عبارة عن مغناطيس قضيب نيوديميوم ويتميز بالحجم الصغير وهو مطلي وموجود في منتصف الغلاف البلاستيكي المستدير، ويشير هذا المعرف لاتجاه خطوط المجال المغناطيسي بجانب الأقطاب المغناطيسية.
• 
  محدد القطب المغناطيسي:
  
  مع محدد القطب المغناطيسي يتم تصور الأرض على أنها مغناطيس عملاق، ويكون القطب الشمالي الجغرافي هو في الواقع القطب الجنوبي ولكن لمغناطيس نيوديميوم، لذا يكون القطب الشمالي في المغناطيس هو القطب الجنوبي للبوصلة.
• 
  معرف القطب الإلكتروني:
  
  في هذه الطريقة يتم توجيه رأس قلم تحديد القطب الإلكتروني لأي مكان من المغناطيس، ثم يتم الضغط على الزر لكي يضيء مؤشر LED والذي يعمل على إظهار الأقطاب. [5]

تاريخ تحول وانعكاس الأقطاب المغناطيسية

قد تتغير الأقطاب المغناطيسية باستمرار، فنرى أنهم أنعكسوا مئات المرات خلال مليارات السنين، وهذه التغييرات كما أوضحتها وكالة ناسا تحدث ما بين كل 200 لـ 300 ألف سنة، ويحدث هذا على مدار الالاف السنين، ومع هذه التغييرات يظهر أقطاب بشكل عشوائي وتتجدد على سطح كوكبنا، وعن أخر تغييرات حدثت نجدها قد حدثت منذ حوالي 780.000 سنة.

وفي السجل الجيولوجي قد وجدنا تاريخ المجال المغناطيسي، ووجدنا أنه يحتوي على الكثير من الانعكاسات والتحولات، ووجد العلماء أنه يوجد معادن تتماشى مع المجال المغناطيسي، وهذه المعادن توجد في طبقات الصخور الرسوبية، وهذه الصخور تتجدد بصفة مستمرة كما أنها يمكن الحفاظ عليها لملايين وبلايين السنين. [4]

خصائص خطوط المجال المغناطيسي

قام العلماء بعدة استكشافات مكثفة فيما يخص المجال المغناطيسي، نتج عنها مجموعة من القواعد والخصائص الصارمة والتي تتمثل في:

1. في الفضاء يكون اتجاه المجال المغناطيسي يمس خط المجال في أي نقطة لذا تشير البوصلة في إتجاه هذا الخط.
2. مع تقارب الخطوط تتناسب قوة المجال مع قرب الخطوط وكثافتها ويحدث ما يسمى بكثافة المنطقة.
3. من المستحيل عبور خطوط المجال المغناطيسي، وهذا يعني أن هذا المجال فريد من نوعه بشكل كبير.
4. قد تظل خطوط المجال المغناطيسي مستمرة، وينتج عن ذلك حلقات مغلقة بدون بداية ولا نهاية وهذا ما يحدث مع القطب الشمالي والقطب الجنوبي. [6]
5. لا تتقاطع خطوط المجال المغناطيسي مع بعضها البعض.
6. تُشكل خطوط المجال المغناطيسي حلقة مغلقة ويكون من الصعب عبورها.
7. يكون لدى خطوط المجال المغناطيسي اتجاه وحجم في أي نقطة في حقلها.
8. من المعروف أنه يكون المجال المغناطيسي أقوى عند القطبين الشمالي والجنوبي.
9. يرجع هذا بسبب أن خط المجال المغناطيسي يكون أكثر كثافة بالقرب من القطبين. [7]

أين تتركز قوة المغناطيس

قد يكون المجال المغناطيسي بالنسبة إلى المغناطيس هو المنطقة المحيطة به، وفي هذه المنطقة تتأثر الكثير من الأجسام المعدنية وتعتبر منطقة المجال المغناطيسي حيث تكمن قوة المغناطيس هي الأقوى وهذه المنطقة هي الأقطاب المغناطيسية التي تحدثنا عنها، والفكرة أتت حينما تم تعليق المغناطيس وأصبح حرًا في الدوران، تحول في اتجاه الشمال والجنوب، مما نتج عنه في النهاية كل من القطب الشمالي للمغناطيس أو القطب الجنوبي للمغناطيس.

وعندما تم جمع الأقطاب المغناطيسية معًا، فنجد أنهما جذبوا بعضهم البعض حيث أنهما مختلفان على عكس ما سيحدث إذا كانوا متشابهان، وهذه نفس الفكرة التي تقوم عليها فكرة الشحنات الكهربائية حيث يوجد شحنات سالب وموجب.

وفي النهاية، نجد أن كوكب الأرض يشبه المغناطيس العملاق، والأقطاب المغناطيسية فيه تنجذب نحو بعضضها البعض، وفي الغالب يتكون كوكب الأرض من الحديد والنيكل وبعض الصخور الذائية الموجودة في اللب الخارجي والتي تتكون من المعادن أيضًا، وتتحول لتكون مغناطيس عملاق عندما يتحرك

اللب الداخلي

لكي يكون في اتجاه معاكس من اللب الخارجي. [8]