Hareket eden herhangi bir elektrik yüküne etki eden kuvvetler olarak da tanımlanabilen manyetik alan ve dünyanın manyetik alanı hakkında bilgileri sizin için derledik.
Manyetik alan, bir mıknatısın manyetik özelliklerini gösterebildiği alandır. Mıknatısın çevresinde oluşan çizgilere de, mıknatısın o bölgede oluşturduğu manyetik alan çizgileri denir. Manyetik alan çizgilerinin yönü N’den (Norden) S’ye (Suden) doğrudur.
Mıknatısın özellikleri;
– Aynı işaretli kutuplar birbirini iterlerken, zıt işaretli kutuplar birbirini çekerler.
– İtme ya da çekme kuvvetleri kutup şiddeti ile doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.
– Elektriksel yük konusundaki Coulomb kuvveti gibi kutupların birbirlerine uyguladıkları manyetik kuvvet skaler olarak birbirine eşit, fakat zıt yönlüdür.
– Bir mıkantısın ikiye bölünmesi sonucu bölünen her bir parçanın N, S şeklinde yeniden kutuplaştığı görülür. Bundan çıkarılacak anlam, atomik boyutlara inildiğinde dahi tek kutuplu mıknatıs elde edilemeyeceğidir.
Manyetik kutuplar neler?
Bir mıknatıs kütle merkezinden asıldığında bir ucunun kuzeyi diğer ucunun güneyi gösterdiği gözlemlenir. Kuzeyi gösteren uca mıknatısın kuzey kutbu (N) , güneyi gösteren ucuna ise mıknatısın güney kutbu (S) denir. Pusula da bir noktadaki manyetik alanı gösterir. Pusula ince bir mıknatısın bir iğne üzerinde serbestçe dönebilmesiyle oluşur. Bir mıknatıs pusulaya yaklaştırıldığında pusula iğnesi sapma yapar.
Yerin Manyetik Alanı Nedir?
Yerin manyetik alanı, dünyanın sıvı dış çekirdeğindeki konveksiyon akımları ile oluşur. Dış çekirdekteki konveksiyon hareketleri, zaman içinde manyetik alanı oluşturur. Bu konveksiyon hareketlerinin dünyanın oluşumundan beri meydana geldiği düşünülmektedir. Yeryüzü çekirdeğinin içi katı, dışı sıvı demir termal hareketlerle kendi manyetik alanlarını yaratır.
Atomların yeterli bir güçle ve düzenli bir şekilde değişmesi ve yönlendirmesi kalıcı mıknatıslanmaya neden olduğundan dünyanın kabuğunda kalıcı mıknatıslanma yaratır. Dünyayı, etrafı manyetik alanla çevrelenmiş büyük küresel bir mıknatıs gibi düşünebiliriz.
Dünyanın manyetik alanı, kuzey ve güney kutupları olan, merkezde yerleşmiş bir dipol mıknatıs çubuk olarak da tanımlanır. Dünyanın dönüş ekseni ile dipolün (iki kutuplu) ekseni arasında yaklaşık olarak 11 derece fark vardır. Bu kuzey ve güney coğrafi kutuplarla, manyetik kutupların üst üste gelmediğini gösterir. Herhangi bir noktadaki yer manyetik alanı, ölçülen bileşen ve yön ile belirtilir. Yerin içindeki dev mıknatıs Coğrafi kuzey-güney doğrultusuyla yaklaşık 11-15 derecelik bir açı yapacak şekilde konumlandığından pusulanın gösterdiği yön tam olarak coğrafi kuzey yönü olmayıp 11-15 derece arasında sapma yapar.
Dünyanın manyetik alanı nedir?
Dünyamızın sahip olduğu manyetik alan insanoğlunun çağlar boyunca yol göstericisi olan pusulanın da icat edilmesini sağlamıştır. Dünyanın manyetik alanı pusulaların temel çalışma prensibini oluşturarak insanlığa büyük yarar sağladığı gibi, dönen manyetik alan sayesinde günümüzde motor ve jeneratör gibi modern yaşamın vazgeçilmez icatlarının yapılmasını da sağlamıştır. Kuzey ve Güney olmak üzere kutuplarda toplanan manyetik alan, Dünyamızın merkezindeki çekirdeğinde birleşmektedir.
Evrenimizde var olan maddeler, manyetik alana verdikleri tepkilere göre de üçe ayrılmaktadır. Michael Faraday yaptığı çalışmalarla nesnelerin manyetik alana tabi tutulduğunda üç farklı şekilde davrandığını ve nesnelerin manyetik alana verdiği tepki sonucunda bir etki oluştuğunu kanıtlamıştır. Buna göre maddeler; Diyamanyetik, Paramanyetik ve Ferromanyetik olarak üçe ayrılmaktadır;
1) Diamanyetik maddeler: Zayıf bir şekilde etkilenenler; bağıl manyetik geçirgenlikleri µr < 1 olan bu tür maddeler, güçlü bir manyetik alana dik şekilde kendilerini yönlendirirler. Diamanyetizma, tek sayıda elektronlara sahip ve tamamlanmamış içi kabuğu olmayan maddelerde görünür. Radyum, potasyum, magnezyum, hidrojen, bakır, gümüş, altın ve su diamanyetik gruba girerler. 2) Paramanyetik Maddeler: Bağıl manyetik geçirgenlikleri µr > 1 olan bu tür maddeler, güçlü bir manyetik alana paralel şekilde kendilerini yönlendirirler. Paramanyetizma çift sayıda elektronlara sahip maddelerde görülür. Hava, alüminyum ve silisyum paramanyetik gruba girer.
3) Ferromanyetik Maddeler: Kuvvetli bir şekilde mıknatıslardan etkilenen maddelerdir. Demir, nikel, kobalt ve alaşımlarını içeren maddeler bu gruba girer.
Dünyanın manyetik alanı çubuk mıknatısa benzer, dünyanın dönüş ekseninden 11 derece eğimlidir. Bu manzaradaki sorun şudur çekirdekteki demir 770 Selsius derecedir, dünyanın çekirdeği bundan daha sıcaktır yani bir manyetik alan olmaması gerekir. Peki dünyanın manyetik alanı nereden geliyor?
Manyetik alan elektrik akımlarıyla çevrelenmiştir, dünyanın erimiş metal çekirdeğindeki akımların manyetik alana sebep olduğu düşünülmektedir. Dünyanın yüzeyindeki manyetik alanın büyüklüğü ortalama yarım Gauss olarak ölçülmüştür ve dünyanın kuzey yarım küresine doğru dalışa geçer. Manyetik alanın büyüklüğü yeryüzünün tamamında ortalama 0.3′ten 0.6 Gauss olmak üzere çeşitlenmektedir.
Gauss, 10-4 Tesla’ya eşit manyetik alan birimidir. CGS sisteminin birimlerindendir. Adını Alman matematikçi ve fizikçi Johann Carl Friedrich Gauss’ tan alır.
Dünyanın manyetik alanı döngü halindeki elektrik akımının domino etkisi yaratan bir özelliğe sahiptir ama yönü sabit değildir. Farklı bölgelerden alınan farklı kaya örneklerinde farklı yönlere doğru oluşmuş kalıcı mıknatıslama görülmüştür. Geçtiğimiz 71 milyon yıl boyunca 171 defa manyetik alanın yer değiştirdiğine dair kanıtlar bulunmuştur.
