Tài liệu: TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT

Chia sẻ: Camthudanvip Camthudanvip | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

135
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

La bàn Lịch sử la bàn bắt đầu từ hơn 1000 năm trước Công nguyên, lúc đó người Trung quốc khám phá ra nguyên tắc và dần dần phát triển thêm. Các sử sách Tây phương ghi lại là la bàn từ dùng kim nam châm được các nhà hàng hải Trung hoa dùng khoảng năm 1100 Tây lịch. Các thủy thủ Anh, theo học giả Alexander Neckam viết trong sách De Utensilibus (Về các dụng cụ) vào năm 1190, đã dùng la bàn từ trong khi đi biển. Người Arập bắt đầu dùng la bàn khoảng năm 1220 và...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu: TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT

TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT 1. La bàn Lịch sử la bàn bắt đầu từ hơn 1000 năm trước Công nguyên, lúc đó người Trung quốc khám phá ra nguyên tắc và dần dần phát triển thêm. Các sử sách Tây phương ghi lại là la bàn từ dùng kim nam châm được các nhà hàng hải Trung hoa dùng khoảng năm 1100 Tây lịch. Các thủy thủ Anh, theo học giả Alexander Neckam viết trong sách De Utensilibus (Về các dụng cụ) vào năm 1190, đã dùng la bàn từ trong khi đi biển. Người Arập bắt đầu dùng la bàn khoảng năm 1220 và khoảng năm 1250 thì người Viking đã biết dùng loại la bàn này. Thuở đó người ta dùng một thanh nam châm, đặt trên một miếng gỗ nhỏ hay trên một cọng sậy rồi đặt vào một tô nước. Miếng gỗ hay cộng sây giúp cho kim nam châm nổi trên nước, làm triệt tiêu các lực ma sát. Nước giúp cho kim bớt chao đảo khi tàu lắc nghiêng hay dọc. Kim nam châm là chất sắt có từ tính thiên nhiên lấy từ trong đá mang tên là lodestone (có chỗ viết loadstone và còn có tên là magnetite), lấy từ chữ lodestar - theo người đi biển là ngôi sao chỉ đường - sao Bắc đẩu (Polaris hay Pole star tiếng Anh và Étoile polaire tiếng Pháp). Người ta cũng sớm biết là nếu để cho một thanh kim loại chạm vào đá nam châm thì thanh kim loại cũng có đặc tính như đá nam châm, nghĩa là có khuynh hướng chỉ về một phía tương đối cố định. Và từ tính được truyền theo cách thức đó có thể bị mất dần theo thời gian. Do vậy, các tàu bè dùng la bàn từ thời xa xưa vẫn phải mang theo một viên đá nam châm loại tốt, để có thể nam châm hoá hay từ hóa kim la bàn khi cần và người ta đã biết đến sự từ hóa vào khoảng thế kỷ thứ 11.
Trung Quốc được xem là nước đầu tiên dùng la bàn từ trong ngành hàng hải. Trước khi phát minh ra la bàn, thủy thủ định hướng bằng vị trí mặt Trời lúc ban ngày và vị trí của sao vào ban đêm, ngoài ra họ cũng thường định hướng theo hướng gió mậu dịch (Trade winds) theo mùa. Người ta đã tìm được những bản đồ thiên văn cho vị trí các chòm sao. Trong một bản đồ thiên văn xưa của Trung quốc ta có thể thấy chòm sao Thần nông (Scorpio hay Scorpion) và chòm sao Thiên ngưu (Taurus hay Taureau). Nhưng khi trời nhiều mây hoặc mưa thì không thể định hướng được và la bàn từ đã giúp giải quyết việc định hướng trong mọi hoàn cảnh thời tiết, kể cả việc định hướng của gió mậu dịch. La bàn từ là 1 trong 4 phát minh lớn nhất của Trung Hoa cổ đại. Người Trung Hoa cổ đại (thời đại nhà Tần 221- 206 TCN) chế ra la bàn chỉ gồm 1 chiếc thìa1 (làm từ nam châm thiên nhiên) đặt trên 1đế đồng (do đồng ko có ảnh hưởng từ trường), phần muỗng như trục, có thể quay xung quanh, sau khi cân bằng tĩnh, cán thìa chỉ về hướng Nam (do họ quan niệm hướng Nam là hướng vua chúa,đất đai màu mỡ, phì nhiêu). La bàn còn được gọi là kim chỉ nam (chứ ko phải kim chỉ Bắc) vì người Trung Quốc tạo ra la bàn nhằm mục đích mở rộng lãnh thổ về phía Nam, họ tô màu vào cực Nam của nam châm (chứ ko phải tô màu đỏ vào cực Bắc như người châu Âu), chỉ huy đoàn quân đi theo hướng của chiếc kim là đến nơi chiến đấu. 1 Muỗng, muôi, vá …
Người Ả Rập học được cách dùng la bàn từ trong khi buôn bán với Trung Hoa. Sau đó la bàn từ được đem qua Tây Âu vào cuối thế kỷ thứ 12, rồi đến Bắc Âu vào thế kỷ thứ 13. Trong thời Đại Minh (1368-1644), la bàn Trung Quốc được chú ý đưa vào sử dụng nhất bởi vị đô đốc và tướng quân nổi tiếng, Trịnh Hòa (1371-1435). Theo lệnh Hoàng đế, Trịnh Hòa đã thực hiện 7 chuyến thám hiểm từ năm 1405 và năm 1433. Ông có khả năng sử dụng chiếc la bàn Trung Quốc này để xác định đường đi tới các vùng biển Ả rập Xê-út, Thái Lan, Đông Phi, và nhiều quốc gia nhỏ hơn khác. Từ cuối thế kỷ thứ 15 cho tới đầu thế kỷ 16, những nhà hàng hải Âu châu đã đi thám hiểm nhiều nơi, vẽ những đường đi mới, khám phá ra châu Mỹ và đã thực hiện những chuyến đi vòng quanh thế giới. Nếu không có la bàn từ thì khó thể thực hiện được các chuyến viễn du này. Cấu tạo chiếc la bàn Những người đi biển ban đầu dùng "Cá chỉ Nam", dùng sắt cắt hình con cá, rồi được từ hóa. Khi được thả vô nước, "Cá chỉ Nam" sẽ lơ lửng trong nước và nằm theo trục Bắc Nam. Và người ta vẫn phải từ hóa "Cá" khi nào từ tính của nó yếu đi như đã nói ở trên. Dần dần người ta thay "Cá" bằng một cây kim bằng sắt đã được chà sát trên một nam châm thiên nhiên. Khi kim đã được độ từ hóa cần thiết, kim sẽ chỉ hướng Nam khi nằm trên một miếng gỗ nhỏ hay một cọng sậy, bềnh bồng trong nước - đó là la bàn đầu tiên. Sau đó kim từ hóa được gắn vào một cái chén đã có ghi phương hướng, thường là bốn phương chính Ðông, Tây, Nam, Bắc và bốn phương bàng: Ðông Nam, Ðông Bắc, Tây Nam và Tây Bắc. Về sau, còn thêm tám hướng phụ nữa như Bắc Ðông Bắc, Tây Tây Nam ... Lúc đầu mặt la bàn (còn gọi là Hoa gió, Compass Rose) được chia thành 32 khoảng, sau đó khắc theo vòng tròn thành 360 độ. Trên bộ, quân đội các nước dùng la bàn từ chính xác hơn, chia thành 6400 khắc. Ngành hàng không cũng dùng la bàn từ. Cho đến bây giờ, phần lớn các phi cơ trực thăng và một số phi cơ nhỏ vẫn còn được trang bị la bàn từ để làm khí cụ định hướng.
La bàn thế kỉ 19 Khi sử dụng trong ngành hàng hải, la bàn từ được dùng để chỉ hướng đi. Ðược trang bị thêm dụng cụ đo hướng người ta dùng la bàn từ để đo hướng đối chiếu từ hai hay ba đối vật được xác định theo bản đồ hải hành (đỉnh hay mõm núi, đèn phao, hải đăng, các kiến trúc đặc biệt ... để xác định vị trí con tàu, từ đó tính được khoảng cách đã đi, vận tốc, hướng phải đi ... và có thể nghiệm thêm, qua các cách tính, có hay không có giòng nước ngầm, sức gió ... La bàn với hoa gió và các phương chính, phương bàng Trong thời cận đại, la bàn được gắn với hoa gió, có đường tim (lubber line đường tương ứng với trục theo chiều dài của con tàu) đặt trong bầu la bàn, mặt trên có kiếng trong và có đèn soi sáng. Bầu la bàn chứa một chất lỏng có mật độ (densité) rất gần với trọng lượng chung của hoa gió và kim nam châm để triệt tiêu sức dựa của phần này trên trục chịu. Bầu la bàn được treo trong hệ thống gimbals để lúc nào cũng giữ được mặt la bàn từ theo vị trí mặt phẳng. Ðài để đặt la bàn (pinnacle) thường được gắn rất vững chắc trên trục giữa theo chiều
dài con tàu. Hai bên bầu la bàn từ có hai trái cầu tròn bằng kim loại và có thể xê dịch được. Người ta di chuyển hai trái cầu này trên giá của chúng để khử ảnh hưởng lên trên nam châm của la bàn do các kim loại trên tàu gây ra. Ngày nay người ta có thể điều chỉnh la bàn từ bằng cách so sánh các hướng đo bằng la bàn từ với hướng đo bằng la bàn điện. La bàn máy bay (trái), la bàn đi biển - hải bàn (phải) và la bàn quân sự (dưới)
La kinh – la bàn phong thủy Vì la bàn từ không cần đến một nguồn năng lượng bên ngoài., la bàn từ được dùng như là một khí cụ định hướng dự phòng hay để dùng trong trường hợp cấp cứu khi tàu bè mất điện. La bàn từ còn có thể được sử dụng bất cứ lúc nào, trong khi la bàn điện cần phải có một thời gian để con quay điện được khởi động và đạt đến vận tốc quay cố định. Và điểm đặc biệt nhất là la bàn từ có thể được chế tạo theo mọi cỡ lớn nhỏ, có thể cầm trong tay, hay gắn vào mặt sau của đồng hồ, vừa gọn, vừa nhẹ, và ai cũng có thể dùng được, không phải mất thời gian chỉ dẫn. Ngoài phát minh giấy và bánh xe có lẽ la bàn từ là phát minh được dùng, với ít nhiều cải tiến, lâu dài nhất. La bàn cảm ứng từ (Fluxgate Compass) La bàn là dụng cụ nhằm hỗ trợ con người xác định phương hướng trên biển. La bàn cảm ứng từ là một loại công cụ không thể xác định phương hướng một cách tự nhiên như la bàn từ. Công nghệ sử dụng trong la bàn cảm ứng từ là sử dụng điện từ trường. La bàn cảm ứng từ cũng giảm được sai số so với la bàn từ. Điểm khác biệt giữa hai loại này là, la bàn từ sử dụng kim la bàn để chỉ hướng còn la bàn cảm ứng từ không dùng kim mà hiển
thị hướng trực tiếp. Dòng điện đi qua cuộn dây trong la bàn cảm ứng từ giúp nó nhận dạng hướng địa lý thực tế rồi hiển thị qua các thông số điện tử. Cấu tạo và ưu điểm: Có hai cuộn dây được đặt vuông góc vơi nhau quanh một vật dẫn từ. Khi dòng điện đi qua cuộn dây, phần vật lõi hoạt động như một nam châm điện và cảm nhận hướng của các thành phần nằm ngang trên từ trường trái đất. Điều này giúp loại bỏ hoàn toàn hiện tượng giao thoa của các đường sức từ trường khi chúng hội tụ ở cực Bắc. Ưu điểm khác của la bàn cảm ứng từ hơn những loại la bàn khác là nó không phụ thuộc vào vị trí lắp đặt trên tàu. Nó có thể được lắp đặt ở bất cứ nơi nào mà vẫn đảm bảo độ tin cậy. La bàn cảm ứng từ có thể chứng tỏ ưu điểm khi hoạt động trong những vùng biển động. Tuy nhiên, nhược điểm của việc có một la bàn điện trên tàu là nếu điện áp bị thiếu hụt thì thiết bị sẽ không hoạt động tin cậy bằng la bàn từ. Điểm quan trọng cần chú ý về la bàn điện là các bộ phận của nó cần phải được kiểm tra thường xuyên. Nếu có vấn đề với chỉ một bộ phận nhỏ của thiết bị thôi, thì hướng cho bởi la bàn sẽ gây ra rất nhiều rắc rối cho thuyền trưởng. Mặc dầu có những nhược điểm như thế, nhưng cũng không phủ nhận rằng la bàn cảm ứng từ là một trong những công cụ dẫn đường tốt nhất hiện nay trong nền công nghiệp hàng hải.
2. Từ trường Trái đất. Từ trường Trái đất sinh ra do đâu, đây là một trong những bí ẩn vẫn còn là giả thiết. Vào năm 1600, nhà vật lí người Anh W. Gilbert đã đưa ra giả thuyết Trái đất là một nam châm khổng lồ. Ông đã làm một quả cầu lớn bằng sắt nhiễm từ, gọi nó là "Trái đất tí hon" và đặt các từ cực của nó ở các địa cực. Đưa la bàn lại gần trái đất tí hon ông thấy trừ ở hai cực, còn ở mọi điểm trên quả cầu, kim la bàn đều chỉ hướng Nam Bắc. Năm 1940, một số nhà vật lý đã đưa ra giả thuyết "Đinamô" để giải thích nguồn gốc từ trường của trái đất. Theo thuyết này thì từ trường Trái đất chủ yếu được hình thành từ các dòng đối lưu trong chất lỏng của trái đất ở độ sâu trên 3000 km. Sự khác biệt về nhiệt độ trong chất lỏng của trái đất đã làm xuất hiện các dòng đối lưu. Nếu trong nhân của trái đất có một " từ trường nguyên thuỷ " thì các dòng đối lưu trên sẽ có vai trò như một cuộn dây trong máy phát điện. Dòng điện nhờ đó được hình thành và chính nó đã tạo ra từ trường cho trái đất. Tuy nhiên thuyết vẫn còn một số điểm chưa rõ ràng. Trong quá trình hình thành từ trường trái đất, cần có "từ trường nguyên thuỷ", nhưng từ trường này được hình thành từ bao giờ và bằng cách nào? Đây là một trong những tồn tại chưa giải quyết được của các ngành khoa học về Trái đất. Cũng như nam châm, Trái Đất có 2 cực địa từ, (không trùng với 2 cực địa lý). Từ cực Bắc có toạ độ 700 Vĩ Bắc Và 960 Kinh Tây, trên lãnh thổ Canada, cách cực Bắc địa lý 800 km. Từ cực Nam có toạ độ 730 Vĩ Nam và 1560 Kinh Đông ở vùng Nam cực, cách cực Nam địa lý 1000 km. Trục từ trường tạo với trục trái đất một góc 110. Các từ cực thường có vị trí không ổn định và có thể đảo ngược theo chu kỳ. Do đó bản đồ địa từ cũng phải thường xuyên điều chỉnh (5 năm một lần). Trái đất có hai địa cực (geographic pole) gọi là Bắc cực và Nam cực. Ngoài ra nó còn có hai từ cực (magnetic pole). Cực Bắc (North) của kim la bàn hướng về Bắc cực, cực nam (South) hướng về Nam cực. Điều đó có nghĩa là chiều đường sức từ của Trái đất là chiều Nam-Bắc. Vì vậy, từ cực nằm ở nam bán cầu phải gọi là từ cực Bắc và ngược lại. Nhưng ngay từ đầu người ta nhầm từ cực ở bắc bán cầu là từ cực Bắc và từ cực ở nam bán cầu là từ cực Nam. Ngày nay người ta vẫn gọi theo thói quen đó. Xung quanh Trái đất tồn tại một từ trường mà vectơ cảm ứng từ ở mỗi địa điểm được xác định bằng một thành phần nằm ngang B0, độ từ khuynh I và độ từ thiên D; B0, I và D phụ thuộc vào vị trí và biến đổi chậm với thời gian. Khảo sát từ trường Trái đất, khảo sát từ cực bắc, Cực bắc...
3. Độ từ khuynh, độ từ thiên. Những người cổ xưa không biết được sự khác nhau giữa từ cực bắc và bắc cực, họ chỉ nghĩ rằng kim của la bàn luôn luôn chỉ về hướng bắc. Về sau này những người thuỷ thủ lên tàu ra khơi xa và họ đã nhận thấy sự khác nhau này chắc hẳn bạn cũng có thể hình dung được nỗi băn khoăn thắc mắc của những người Scanđinavơ cổ khi họ chu du ở các biển bắc xung quanh Greenland và nhận thấy rằng ở một vài nơi kim la bàn lại chỉ về phương tây. Trong chuyến đi từ châu âu sang châu M ỹ năm 1942, Cri- xtốp Cô- lông ( Christophe Colomb) páht hiện kim la bàn đã không chỉ đúng về sao Bắc đẩu mà hơi lệch về phía Đông Bắc. Christophe Colomb cảm thấy bối rối; ông đã dấu sự bí mật đó và chuyển hướng đi của con tàu. Nhưng rồi sự việc bại lộ. Các thuyền viên nghi ngờ về mục tiêu của nhà thám hiểm vĩ đại này họ cho rằng ông đã có những toan tính riêng. Ông đã giải thích rằng vì sao Bắc Đẩu đang di chuyển vị trí nên kim la bàn hơi bị lệch khỏi phương bắc địa lí. Sau sự kiện này người ta bắt đầu để ý đến sự lệch khỏi phương Bắc – Nam của kim la bàn. Nhưng cũng đợi gần một thế kỷ sau ở Anh mới có công bố đầu tiên về kết quả của các phép đo độ từ thiên một cách cẩn thận. Tù đó, nhiều nước đã thành lập các đoàn khaỏ sát để đo độ từ thiên, đặc biệt là đo độ từ thiên trên biển. Cuối thế kỉ VIII, ngươì ta đã thu thập được số liệu của khoảng năm vạn điểm khảo sát và lập được các bảng độ từ thiên cho Ấn độ dương và Đại tây dương để phục vụ cho người đi lại trên biển. Độ từ khuynh; Độ từ thiên δ – Góc chỉ độ từ thiên tại vị trí O; І – Góc chỉ độ từ khuynh tại vị trí O; OK – Phương của kinh tuyến địa lí đi qua điểm O; OM – Phương của kinh tuyến từ đi qua điểm O; Kinh tuyến địa lí của một điểm trên bề mặt trái đất là mặt phẳng đi qua trục trái đất và điểm được xét. Kinh tuyến từ là một khái niệm có tính quy ước: Đặt la bàn tại một điểm nào đó trên mặt đất và vẽ một đoạn thẳng đi qua điểm đặt la bàn sao cho kim la bàn nằm dọc theo một đoạn thẳng vừa vẽ thì đoạn thẳng được vẽ được hiểu là một đoạn của kinh tuyến từ đi qua điểm đang xét.
Độ từ thiên tại một điểm trên trái đất là góc lệch giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lí. Kí hiệu là D • Độ từ thiên là đại lượng đại số: Qui uớc: D>0 Cực bắc của kim la bàn lệch sang phía đông. D0 cực Bắc của kim nam châm nằm ở dưới mặt phẳng nằm ngang (ở Bắc bán cầu). I
Dùng đồng hồ đo độ nghiêng là một kim nam châm được lắp để nó có thể quay tự do trong mặt phẳng thẳng đứng. Khi nam châm được đặt trong mặt phẳng quay của nó, song song với hướng của la bàn, thì góc giữa kim và đường nằm ngang gọi là độ từ khuynh (góc từ khuynh), kí hiệu là I. Có thể theo dõi cường độ từ trường, độ lệch từ thiên… qua trang web sau: http://magnetic-declination.com/
La bàn từ khuynh và hướng chỉ trong từ trường La bàn đo được từ thiên và từ khuynh.
Thành phần ngang của từ trường trái đất Bo = BTcos I Phương pháp đo Người đầu tiên đo được đại lượng này là Gauss vào 1982, tại pháp: Bo = 2. 10-5 T. Đo tần số dao động của một trong các dụng trên sau khi làm lệch kim của nó ra khỏi vị trí cân bằng. Mo men ngẫu lực tác dụng lên nam châmcó độ lớn xác đinh bởi  =Bsin. Với dao động nhỏ ta thay sin =  vào phương trình trên ta có:  = -(B). = -k , trong đó k là một hằng số. Dấu trừ chứng tỏ  là momen ngẫu lực hồi phục, luôn tác dụng theo hướng ngược với độ dịch chuyển góc . Vì  tỉ lệ với  nên thoả mãn điều kiện cho chuyển động điều hoà góc. Chu kì Tdao động được xác định bởi phương trình: I I  2 T = 2 , Trong đó I là momen quán tính. Với phương trình này ta có B k thể tìm B qua các đại lượng đo được T,I,. Tính chất của từ trường trái đất Tại một điểm xác định, từ trường trái đất biến thiên theo thời gian. Từ trường của trái đất thay đổi theo một thời gian dài có thể viết dưới dạng tổng hợp của hai thành phần: Địa từ trường trung bình và địa từ trường biến thiên. Địa từ trường trung bình Địa từ trường trung bình thay đổi rất chậm qua hàng thế kỉ. Năm 1839, Gauss đã chứng minh rằng địa từ trường có thể coi là từ trường gây bởi một thanh nam châm khổng lồ nằm trong lòng trái đất, Hai đầu thanh nam châm hướng về hai địa cực. Thanh nam châm khổng lồ cho ta một mô hình đơn giản về địa từ trung bình là do dòng chất lỏng có chứa chất sắt chuyển động trong lòng trái đất. Mặc dù vậy, thời gian đảo ngược cực từ xảy ra nhanh hơn ở đường xích đạo (chừng 2.000 năm) và lâu hơn ở gần hai cực (11.000 năm). Theo Braford, nguyên nhân là khi không có từ trường chính Nam - Bắc, lõi của Trái đất hình thành một từ trường thứ cấp, yếu hơn. Từ trường này có nhiều cực mini ở bề mặt. Cuối cùng khi hai cực chính được thiết lập lại, từ trường thứ cấp biến mất. Kết quả những nghiên cứu cho thấy từ trường của trái đát cứ khoảng mỗi triệu năm lại thay đối hoàn toàn hướng của nó (đảo cực).Từ trường Trái đất đảo cực lần cuối cùng cách đây chừng 780.000 năm, xảy ra khi dòng sắt nóng chảy di chuyển quanh lõi ngoài của Trái đất thay đổi hình thái. Chính dòng chất lỏng này, ở độ sâu cách mặt đất 3.000-5.000km, sinh ra từ trường. Cường độ của từ trường, giảm trong một thời gian trước hai cực mới được thiết lập trở lại. Tuy nhiên, giới khoa học không biết thời gian đó - thời kỳ chuyển tiếp - kéo dài bao lâu và chỉ đưa ra con số dự đoán từ vài nghìn năm cho tới 28.000 năm.
Chương trình từ tính trái đất USGS hiện có 14 đài quan sát từ. Dữ liệu từ trường được thu thập tại các cơ sở, và các dữ liệu này sau đó được chuyển đến trụ sở của chương trình ở Golden Colorado. Các dữ liệu cần để theo dõi và nghiên cứu các lĩnh vực địa từ trên quy mô toàn cầu, chủ yếu cho mục đích của không gian- thời tiết chẩn đoán và mô hình lĩnh vực chính và lập bản đồ, cũng như các vấn đề thực tế sẵn có của thông tin liên lạc, đất đai và hậu cần hoạt động hậu cần.
Vị trí các đài quan sát Danh sách các đài quan sát Nga Nga Học viện Khoa học Viện Argentina Universidad Nacional de La Developpement nghiên cứu Bắc Cực và Nam Cực Plata Hungary Eotvos Lorand Geofizikai Úc Geoscience Australia Xlô-va-ki-a Slovak Viện Khoa học Intezet Bỉ Institut Royal Meteorologique de Iceland Đại học Iceland Nam Phi Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Ý Instituto Nazionale di Geofisica Tây Ban Nha Observatori de Belgique Nhật Bản Cơ quan Khí tượng Nhật Brazil Observatorio Nacional l'Ebre Instituto Geografico Nacional Trung Quốc, Viện Khoa học Quản lý Bản Thụy Điển Sveriges Geologiska động đất Trung Quốc Mexico UNAM Ciudad Universitaria Undersokning Institutet cho rymdfysik Đan Mạch Đại học Kỹ thuật Đan New Zealand Khoa học địa chất và hạt Thổ Nhĩ Kỳ Bogazici Universitesi Mạch nhân Vương Quốc Anh British Khảo sát Địa Phần Lan trường Đại học Oulu Na Uy Đại học Tromso chất Pháp Văn phòng Trung ương de Hoa Kỳ Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ Peru Intituto Geofisico del Peru Ba Lan Viện Hàn lâm Khoa học Ba Magnetisme Terrestre Ecole et Observatoire des Sciences de la Lan Terre Viện de Recherche pour le Romania Institutul địa chất al romaniei Địa từ trường biến thiên Đó là hiệu giữa giá trị đo được và giá trị trung bình của địa từ trường. Do dòng các protôn và electron từ mặt trời rọi tới, tạo thành các dòng các ion trong tầng điện li. Dòng các ion này sinh ra thành phần biến thiên của địa từ trường và có đặc điểm: • Thành phần này có giá trị khoảng vài phần trăm của địa từ trường. • Thành phần biến thiên của địa từ trường diễn ra: Tuần hoàn từng ngày: Độ từ thiên cực đại lúc 14 giờ và cực tiểu vào ban đêm Tuần hoàn hàng năm: biên độ dao động của từ trường trong ngày có giá trị lợn nhất vào mùa hè và nhỏ nhất vào mùa đông. • Có khi bất thường: Rất nhanh và mạnh gọi là bão từ Bão từ Bão từ hay còn gọi là bão địa từ trên Trái Đất là những thời kỳ mà kim la bàn dao động mạnh. Nguyên nhân gây ra bão từ là do dòng hạt mang điện phóng ra từ các vụ bùng nổ trên Mặt Trời tác dụng lên các đường cảm ứng từ của Trái Đất. Trên một số hành tinh khác trong hệ Mặt Trời, nhất là các hành tinh nằm gần Mặt Trời và có từ quyển (như Sao Kim) cũng có hiện tượng tương tự. Các dòng hạt mang điện phóng ra từ Mặt Trời sinh ra một từ trường, có độ lớn vào khoảng 6.10-9 Tesla. Trường này ép lên từ trường Trái Đất làm cho từ trường nơi bị ép tăng lên. Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra một dòng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trường của Trái Đất (theo định luật Lenz). Dòng điện cảm ứng này có thể đạt cường độ hàng triệu ampe chuyển động vòng quanh Trái Đất và gây ra một từ trường rất lớn tác dụng lên từ trường Trái Đất. Hiện tượng này tiếp diễn làm cho từ trường Trái Đất liên tục biến thiên và kim la bàn dao động mạnh.
Nếu hướng của từ trường trong tầng điện ly hướng về phía Bắc, giống như hướng của từ trường Trái Đất, bão địa từ sẽ lướt qua hành tinh của chúng ta. Ngược lại, nếu từ trường hướng về phía Nam, ngược với hướng từ trường bảo vệ của Trái Đất, các cơn bão địa từ mạnh sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới Trái Đất. Mặc dù khí quyển Trái Đất chặn được các dòng hạt năng lượng cao đến từ Mặt Trời này (gồm electron và proton), song các hạt đó làm xáo trộn từ trường của hành tinh, cụ thể là quyển từ, có thể gây ra rối loạn trong liên lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất điện. Các vụ phun trào khí và nhiễm điện từ Mặt Trời được xếp theo 3 cấp: C là yếu, M là trung bình, X là mạnh. Tùy theo cấp cao hay thấp mà ảnh hưởng của nó lên từ trường Trái Đất gây ra bão từ nhiều hay ít. Bão từ được xếp theo cấp từ G1 đến G5, G5 là cấp mạnh nhất. Theo nhiều nghiên cứu thì hiện nay các cơn bão từ xuất hiện nhiều hơn và mạnh hơn, điều này cho thấy rằng Mặt Trời đang ở vào thời kỳ hoạt động rất mạnh. Thời kỳ có bão từ là thời kỳ rất nguy hiểm cho người có bệnh tim mạch bởi vì từ trường ảnh hưởng rất mạnh đến hoạt động của các cơ quan trong hệ tuần hoàn của con người. Ngoài ra từ trường của Trái Đất cũng giúp cho một số loài động vật thực hiện một số chức năng sống của chúng như là chức năng định hướng do đó bão từ cũng sẽ ảnh hưởng lớn đến sự sinh sốngcủa các loài này. Sự biến đổi đột ngột này tác động vào các tế bào mang từ trong tim và não nên ảnh hưởng không nhỏ tới người áp huyết cao, bệnh nhân tim mạch và thần kinh. Do tác động của bão từ, từ trường Trái đất bị biến đổi mạnh, đe doạ tới hệ thống truyền tải điện năng, chẳng hạn hệ thống điện 500kV Bắc-Nam ở Việt Nam. Ngoài ngành điện bị ảnh hưởng, theo giới chuyên môn, một số ngành kinh tế khác như dầu khí, viễn thông cũng bị ảnh hưởng... Ví dụ, về viễn thông, bão từ cũng gây gián đoạn tín hiệu radio sóng ngắn. Đợt bão từ xảy ra ở Việt Nam gần đây nhất bắt đầu từ ngày 17/1/2005, thuộc loại bão từ rất lớn, gồm nhiều bão từ chồng liên tiếp lên nhau. Việt Nam hiện có hệ thống 4 đài địa từ để ghi biến thiên từ, bão từ cũng như phục vụ công tác nghiên cứu và dự báo bão. Ứng dụng của từ trường trái đất Từ trường là lá chắn bảo vệ Trái đất khỏi các vụ nổ bức xạ nguy hiểm từ Mặt trời. Mất đi lá chắn bảo vệ vô hình này sẽ làm cho con người tiếp xúc nhiều hơn với bức xạ. Các hạt từ Mặt trời sẽ lao vào thượng tầng khí quyển, làm ấm nó và có tiềm năng thay đổi khí hậu. Từ trường trái đất có ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc xương của cơ thể và đề xuất điều trị gãy xương chậm liền và chứng thưa xương bằng từ trường. Mặt khác, từ trường có tính chất hút sắt mà chúng ta biết là trong cơ thể người có rất nhiều hồng cầu, trong hồng cầu có hemoglobin (Hb) chứa sắt, chính vì thế khi đặt một nam châm lên trên có thể người, do dòng tuần hoàn máu, hầu như tất cả các hồng cầu đều bị nhiễm từ. Điều này có tác dụng chữa bệnh tốt. • Một số thiết bị từ trường chữa bệnh hiện nay 1. Máy tạo từ trường (dạng nam châm điện) 2. Nam châm vĩnh cửu chữa bệnh nhân tạo 3. Vật liệu từ sức khỏe: dây chuyền từ tính, cốc từ để uống nước, gậy từ..