حركة القطب الشمالي المغناطيسي
أكد علماء أن القطب المغناطيسي الشمالي للأرض انجرف بسرعة كبيرة خلال العقود الأخيرة نحو روسيا. … ويتحرك القطب المغناطيسي الشمالي بنحو 55 كلم في السنة، وقد عبر بذلك في عام 2017 خط التاريخ الدولي (خط وهمي على سطح الكرة الأرضية منه يبدأ اليوم، وإليه ينتهي، ويمر على خط طول 180° عن مدينة غرينتش البريطانية)
القطب المغناطيسي
هو النقاط المتقابلة حيث يكون محور ثنائي القطب best-fitting متقاطع مع سطح الأرض. ثنائي القطب هذا يكون مكافئ لقضيب مغناطيسي قوي عند مركز الأرض، وثنائي القطب النظري هذا يصبح قريباً أكثر من أي ثنائي قطب آخر لحساب المجال المغناطيسي المرصود على سطح الأرض. في المقابل، فالقطبين المغناطيسيين الفعليين غير متقابلين، ولا يقعا على الخط المار عبر مركز الأرض.
نظراً لحركة السوائل في اللب الخارجي للأرض، فالقطبين المغناطيسيين يتحركا باستمرار. ومع ذلك، على مدى آلاف السنين، يتركز اتجاهها حول محور دوران الأرض. ينعكس القطبين بمعدل مرة كل نصف مليون سنة (الشمالي يبدل مكانه مع الجنوبي).
تعريف القطب المغناطيسي؟
كتقريب من الترتيب الأول، يمكن للقطب المغناطيسي للأرض أن يكون على غرار ثنائي القطب البسيط (مثل القضيب المغناطيسي)، بميل 10° على محور دوران الأرض (والذي يحدد القطب المغناطيسي الشمالي والقطب المغناطيسي الجنوبي) ويتمركز عند مركز الأرض.[1] القطب الجيومغناطيسي الشمالي والجنوبي هما نقطتنان متقابلتان حيث يكون محور ثنائي القطب النظري هذا متقاطع مع سطح الأرض. إذا كان المجال المغناطيسي للأرض عبارة عن ثنائي قطب كامل فخطوط الحقل سوف تكون عمودية على القطبين المغناطيسين، وستتقاطعان مع القطبين المغناطيسيي الشمالي والجنوبي. ومع ذلك، فالتقريب ليس كاملاً، فإن القطب المغناطيسي والجيومغناطيسي يقعان على مسافة بعيدة من بعضهما البعض.
تتحرك الأقطاب الجيومغناطيسية على مدار الوقت بسبب المجال الجيومغناطيسي الذي تنتجه حركة سبائك الحديد المنصهر في اللب الخارجي للأرض (انظر حركة الأرض). على مدى 150 سنة الماضية تحرك القطبين غرباً بمعدل 0.05° إلى 0.1° سنوياً، مع القليل من الحركة الصافية تجاه الشمال أو الجنوب
تعريف الشمال المغناطيسي
الشمال المغناطيسي هو الاتجاه الذي تتخذه البوصلة نحو الشمال حيث أن هناك قوة مغناطيسية في نواة الأرض تكون قطبين مغنطيسين شمال والجنوب.
يتغير شكل واتجاه الميل المغناطيسي من موقع لآخر على الكرة الأرضية وكذلك يتغير مع مرور الزمن لنفس الموقع بحدود 2.5 درجة كل بضع مئات من السنوات.
يعود سبب التغير في المجال المغنطيسي الأرضي مع الزمن إلى أسباب منها المعادن المذابة على أعماق 2800-5000 كيلومتر تحت الأرض وكذلك الأعمال المصطنعة بفعل الإنسان في استخراج المعادن والصخور البازلتية كما تم اكتشاف تسربات في المجال المغناطيسي على غلاف الأرض بفعل الرياح الشمسية.
منشأ المغناطيسية الأرضية يشكل نظريات معقدة أبرزها ما يسمى بنظرية الدينامو أو نظرية المولد التي تم تفسيرها حديثا على أساس النسبية الخاصة والتي تقترح بأن المجال المغنطيسي يمكن أن يكون محافظا ويشأ من تلقاء نفسه إذا توفرت كميات كبيرة من السوائل الحرارية الدوارة حول نواة الأرض.
من المعتقد أيضا أن المجال المغناطيسي للأرض ينعكس في المتوسط كل 300 ألف عام تقريبا.
لماذا يتجه القطب الشمالي للمغناطيس إلى القطب الشمالي الجغرافي
القطب المغناطيسي الشمالي North Magnetic Pole هي نقطة على سطح نصف الكرة الشمالي من الأرض يكون عندها المجال المغناطيسي للكوكب متجهاً رأسياً لأسفل (بعبارةٍ أخرى، لو إبرة بوصلة مغناطيسية سُمح لها بالدوران حول محور أفقي، فسوف تشير للأسفل مباشرة). ويوجد موقع واحد فقط حيث يحدث ذلك، بالقرب من (ولكن مختلف عن) القطب الجغرافي الشمالي والقطب الجيومغناطيسي الشمالي.
يتحرك القطب المغناطيسي الشمالي على مدار الوقت بسبب التغيرات المغناطيسية في لب الأرض. في 2001، تم تحديده عن طريق المسح الجيولوجي الكندي ليكون بالقرب من جزيرة إلسمر في شمال كندا على إحداثيات 81.3°N 110.8°W. في 2005، وُضع على إحداثيات 83.1°N 117.8°W. في 2009، بينما كان لا يزال ضمن المطالبة الإقليمية بالقطب الشمالي الكندي على إحداثيات 84.9°N 131.0°W،[2] كانت ينتقل تجاه روسيا بين 34 and 37 ميلs (55 and 60 kم) سنوياً. في 2012، كان من المتوقع أن ينتقل القطب إلى ما وراء المطالبة الإقليمية بالقطب الشمالي الكندي إلى 85.9°N 147.0°W.[2]
القطب المغناطيسي الجنوبي هو نظيره في نصف الكرة الجنوبي. حيث أن المجال المغناطيسي للأرض غير متنظار تماماً، فالقطب المغناطيسي الشمالي والجنوبي غير متناظرين: على سبيل المثال، الخط المرسوم من أحد القطبين للآخر لا يسلك نفس المركز الهندسي على الأرض.
القطب المغناطيسي الشمالي والجنوبي للأرض يعرفان أيضاً بالأقطاب المغناطيسية المتراجعة مع الإشارة إلى “التراجع” العمودي لخطوط المجال المغناطيسي عن تلك النقاط.
تعتبر الأرض مغناطيساَ كبيراَ له قطبان شمالي يتمركز عند القطب الجغرافي الجنوبي والآخر جنوبي يتمركز عند القطب الشمالي الجغرافي. ولما كانت الأقطاب المختلفة تتجاذب، فإنه عند تعليق المغناطيس الصناعي تعليقاً حراً فإن أحد الطرفين المتجه نحو الشمال الجغرافي للأرض يسمى بالقطب الشمالي لانه قد انجذب نحو القطب المغناطيسي الأرضي الجنوبي وكذلك الطرف الآخر الباحث والمتجه نحو القطب الجنوبي الجغرافي يسمى بالقطب الجنوبي لانه قد انجذب نحو القطب المغناطيسي الأرضي الشمالي.
نحن نعلم ان اتجاه المجال المغناطيسي يكون من القطب الجنوبي الى القطب الشمالي لابره مغناطيسيه لماذا لايكون اتجاه المجال المغناطيسي من القطب الشمالي الى القطب الجنوبي لابره مغناطيس الرد: اتجاه المجال المغناطيسي ان اتجاه المجال المغناطيسي يكون من القطب الجنوبي الى القطب الشمالي لابره مغناطيسيه لماذا لايكون اتجاه المجال المغناطيسي من القطب الشمالي الى القطب الجنوبي لابره مغناطيسيه من المعروف ان خطوط المجال المغناطيسي تتجه خارجة من القطب الشمالي وداخله الى القطب الجنوبي ولا يمكن عزل قطب مغناطيسي مفرد ( حتى شهور قريبه مضت) ، وسبب ان قطب الابرة المغناطيسيه الشمالي يشير دوما الى اتجاه الشمال الجغرافي ( من الجنوب الى الشمال كما ذكرت) هو مغناطيسية الارض ، فمن المعروف ان المجال المغناطيسي للارض قطبيه المغناطيسيان معكوسين بالنسبة للقطبين الجغرافيين ، فالقطب الجنوبي المغناطيسي للارض يوجد في القطب الشمالي الجغرافي ، والقطب الشمالي المغناطيسي للارض يوجد في القطب الجنوبي الجغرافي ، وهذا هو ما يسبب اتجاه اتخاذ اي مغناطيس معلق تعليقا حرا او ابرة مغناطيسيه اتخاذ وضع الشمال والجنوب الجغرافي بحيث يشير دائما القطب الشمالي للمغناطيس المعلق تعليقا حرا او القطب الشمالي للابرة المغناطيسيه الى اتجاه الشمال الجغرافي ( القطب الجنوبي المغناطيسي للارض ) وفقا لقانون الجذب والتنافر المغناطيسي لخطوط المجال المغناطيسي تتجه خارجة من القطب الشمالي للمغناطيس وداخله في القطب الجنوبي للمغناطيس فاحنا لما ناتي لتحديد الاتجاه عن طريق ابرة البوصلة يكون من القطب الجنوبي لابرة البوصلة ( الذي يتجاذب مع القطب الشمالي للمغناطيس ) الى القطب الشمالي لابرة البوصلة ( الذي يتجاذب مع القطب الجنوبي للمغناطيس ) للمجال المغناطيسي صفتان أساسيتان يمكن قياسهما ، هما اتجاهه وشدته.أولاً : من حيث الاتجاه :ان اتجاه المجال المغناطيسي هو الاتجاه الذي يتحرك فيه قطب شمالي مفرد تحت تأثير القوى المؤثرة فيه عندما يوضع في مجال مغناطيس .المسار الذي يتبعه القطب الشمالي المتحرك يمثل أحد خطوط القوة المغناطيسية التي افترضها ميشيل فاراداي ، واتجاه حركة القطب هو اتجاه محصلة القوى المؤثرة فيه.وأسهل طريقة لتعيين اتجاه خط القوة في أي نقطة بالقرب من مغناطيس هي أن توضع بوصلة صغيرة في تلك النقطة ، فتستقر الإبرة المغناطيسية للبوصلة بحيث يتجه قطبها الشمالي نحو القطب الجنوبي للمغناطيس وقطبها الجنوبي نحو قطبه الشمالي، ويتخذ محورها اتجاهًا مماسًا لخط القوة ، وإذا كانت الإبرة صغيرة جدًا أمكن اعتبارها واقعة في خط القوة.إنّ اتجاه المجال المغناطيسي يكون من القطب الشمالي للمغناطيس إلى القطب الجنوبي له.عندما يترك القطب المغناطيسي الشمالي المفرد حرًا فإنه يتحرك في خط منحن ينتهي عند القطب الجنوبي للمغناطيس. وسبب حركته يرجع إلى أنه يتنافر مع القطب الشمالي للقضيب وفي نفس الوقت يتجاذب مع القطب الجنوبي ، ولما كانت النسبة بين هاتين القوتين متغيرة باستمرار كلما تغير مكان القطب المتحرك بالنسبة للقطبين الثابتين فإن الحركة (منقول)تأخذ خطًا منحنيًا
للمغناطيس قطبان شمالي وجنوبي صح أو خطأ
تعتبر الأرض مغناطيساَ كبيراَ له قطبان شمالي يتمركز عند القطب الجغرافي الجنوبي والآخر جنوبي يتمركز عند القطب الشمالي الجغرافي. ولما كانت الأقطاب المختلفة تتجاذب، فإنه عند تعليق المغناطيس الصناعي تعليقاً حراً فإن أحد الطرفين المتجه نحو الشمال الجغرافي للأرض يسمى بالقطب الشمالي لانه قد انجذب نحو القطب المغناطيسي الأرضي الجنوبي وكذلك الطرف الآخر الباحث والمتجه نحو القطب الجنوبي الجغرافي يسمى بالقطب الجنوبي لانه قد انجذب نحو القطب المغناطيسي الأرضي الشمالي.
1- له قطبان شمالي وجنوبي عند تعليقه تعليقاً حراً فانه يتجه شمالاً وجنوباً.
2- تتركز قوة الجذب المغناطيسي في قطبيه وتقل في المناطق الأخرى.
3- الأقطاب المختلفة في النوع تتجاذب والمتشابهة في النوع تتنافر.
4- إذا قُطع المغناطيس من أي منطقة فيه فانه يتكون له قطبان ولا يمكن أن يكون له قطب منفرد عملياً.
خصائص خطوط المجال المغناطيسي
يمكن تخطيط المجال عملياً باستخدام برادة حديد. بحيث ترش فوق قطعة ورقية خفيفة موضوعة فوق مغناطيس أو اكثر حيث تترتب جزيئات برادة الحديد في خطوط مستقيمة وأخرى منحنية متكاثفة حول الأقطاب ومتباعدة بعيداً عنهما تسمى بخطوط المجال أو القوى المغناطيسية.
تغير القطب المغناطيسي
ويقول العلماء إن التقديرات السابقة لم تعد دقيقة بما يكفي لتحديد التحرك بشكل صحيح، وأصدروا، الاثنين 4 فبراير، تحديثا للموقع الحقيقي للقطب المغناطيسي الشمالي، استنادا إلى نتائج توصلوا إليها قبل عام تقريبا.
ويتحرك القطب المغناطيسي الشمالي بنحو 55 كلم في السنة، وقد عبر بذلك في عام 2017 خط التاريخ الدولي (خط وهمي على سطح الكرة الأرضية منه يبدأ اليوم، وإليه ينتهي، ويمر على خط طول 180° عن مدينة غرينتش البريطانية).
وأظهر التحديث، أن الشمال المغناطيسي يغادر القطب الشمالي الكندي في طريقه إلى سيبيريا الروسية.
ويعد التحول المستمر مشكلة في البوصلات في الهواتف الذكية وبعض الإلكترونيات الاستهلاكية، وتعتمد الطائرات والسفن أيضا على الشمال المغناطيسي عادة، كملاحة احتياطية، بحسب عالم الجيوفيزياء بجامعة كولورادو، أرنود شولياط، المؤلف الرئيس للنموذج المغناطيسي العالمي الصادر حديثا، والذي قال إن نظام تحديد المواقع العالمي لا يتأثر بهذا التحول لأنه قائم على الأقمار الصناعية.
وتقوم الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة بتحديث موقع القطب المغناطيسي الشمالي كل خمس سنوات، لكن هذا التحديث جاء مبكرا بسبب الحركة الأسرع للقطب، حيث قال شولياط إن حركة القطب المغناطيسي الشمالي “سريعة جدا”.
ومنذ عام 1831، عندما تم قياس الشمال المغناطيسي لأول مرة في القطب الشمالي الكندي، انتقل بحوالي 2300 كلم باتجاه سيبيريا، ومنذ عام 2000، قفزت سرعته من حوالي 15 كلم في السنة إلى 55 كلم في السنة.
ويعود السبب في ذلك إلى الاضطراب في القلب الخارجي السائل للأرض، حيث أن هناك محيطا سائلا ساخنا من الحديد والنيكل في قلب الكوكب، تولد حركته مجالا كهربائيا، وفقا لما قاله دانيال لاثروب، العالم الجيوفيزيائي بجامعة ماريلاند، والذي لم يكن جزءا من الفريق الذي يراقب القطب المغناطيسي الشمالي.
ويتحرك القطب المغناطيسي الجنوبي بوتيرة أبطأ بكثير من الشمال، والجدير بالذكر أن المجال المغناطيسي للأرض يزداد بشكل يدفع العلماء إلى القول إنه سينقلب في النهاية، بطريقة يصبح فيها القطب الجنوبي المغناطيسي شمالا مغناطيسيا، والعكس صحيح.
المجال المغناطيسي
يعرف المجال المغناطيسي بأنّه وصف لتوزيع القوة المغناطيسية حول أو بداخل مغناطيس أو أحد المصادر المولدة للمجال المغناطيسي، بحيث يمكن التعبير عنه بشكل خطوط تتجه من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي بالمغناطيس، أي أنّها تتحرك من القطب الموجب إلى القطب السالب، كما يظهر المجال المغناطيسي على شكل خطوط مستمرة تفصل فيما بينها مسافات ثابتة، وتعبر عن كمية التدفق للمجال أي مقدار قوة المجال المغناطيسي وكثافته، بحيث كلما كانت المسافة بين الخطوط أقل فإنّ ذلك يعبر عن عدد خطوط أكبر وكثافة أكبر مما يدل على قوة المجال المغناطيسي، ومن الممكن التعبير عن المجال المغناطيسي رياضياً بالمتجهات حيث يمتلك قيمة واتجاهاً. خصائص المجال المغناطيسي يمتاز المجال المغناطيسي بعدد من الخصائص أهمها ما يلي: تؤثر قوة خطوط المجال المغناطيسي داخل المغناطيس من القطب الجنوبي إلى الشمالي بينما تؤثر خارج المغناطيس من القطب الشمالي إلى الجنوبي، حيث إنّ خطوط المجال بحد ذاتها لا تتحرك لكنها كميات متجهة تمتلك قوة وإتجاهاً. من المستحيل أن تتقاطع خطوط المجال المغناطيسي. يمتاز المجال المغناطيسي بتساوي القوى في أي نقطة فيه، حيث إنّ جميع خطوط المجال المغناطيسي تمتلك نفس القوة. تقل قوة المجال المغناطيسي بزيادة المسافة ما بين القطبين. يمكن رؤية المجال المغناطيسي بما في ذلك خطوط المجال بسهولة باستعمال براده الحديد المنثورة على سطح ورقة تقع داخل المجال المغناطيسي. لا يوجد نقطة بداية أو نقطة نهاية لخطوط المجال المغناطيسي بحيث دائماً تشكل حلقة مغلقة ما بين داخل المغناطيس وخارجه.
المجال المغناطيسي للأرض
المغناطيسية الأرضية أو المجال المغناطيسي الأرضي أو الحقل المغناطيسي الأرضي (بالإنجليزية: Earth’s magnetic field) هناك نظريات عديدة منها التي تقول بأن الأرض تحتوي على رواسب كثيرة من خامات الحديد وبعض هذه الرواسب عبارة عن حديد نقي تقريباً. يُعتقد أنه في أحقاب قديمة تمغنطت جميع هذه الرواسب الحديدية تدريجياً في اتجاه واحد، فكونت مغناطيس دائم كبير جداً.
هناك نظرية أخرى تبين أن المغناطيسية الأرضية نُشِئَت إثر تيارات كهربائية شديدة تسري في القلب الخارجي السائلي للأرض حيث تتكون من حديد منصهر شديد التوصيل، ينشأ عنها مجال مغناطيسي يعمل بدوره على توليد تيار كهربائي وتعمل بدورها (المغناطيسية الأرضية) أيضا على تخليق مجال مغناطيسي طبقا لقانون أمبير (أي أن أي تغير يَحْدُثُ في المجال الكهربائي يُحْدِثُ مجالاً مغناطيسياً (قانون فاراداي)، إضافة إلى تأثيرات المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية (قوة لورنتس) على الشحنات التي تسري في التيارات الكهربائية.
تلك النظرية هي التي يتقبلها كثير من العلماء وفي إمكانها تفسير انقلابات المجال المغناطيسي للأرض عبر عدة عصور قديمة، حيث تبين البحوث الجيولوجية أن القطب الشمالي كان قطبا جنوبيا والقطب الجنوبي كان شماليا، ومن تلك الانقلابات انقلاب حدث قبل نحو 780.000 سنة.
