Незаметная, но мощная энергия магнитов окружает нас повсюду – от самых маленьких бытовых приборов до гигантской оболочки нашей планеты. Ученые рассказали про то, какими бывают магниты, от чего зависит цвет северного сияния, как магнитотерапия воздействует на суставы и сосуды.
Магниты бывают разными
Это может быть природное и искусственное тело или даже техническое устройство, способное создавать вокруг себя магнитное поле, которое притягивает стальные предметы.
Наиболее распространены постоянные магниты, которые могут самостоятельно удерживать свое поле без внешнего источника энергии. Мы сталкиваемся с ними в быту — в компасах, банковских картах, карточках метро и аудиоаппаратуре. Есть и более мощные редкоземельные, которые за счет высокой силы притяжения находят применение в более ответственных областях – космической и авиационной технике, сложных акустических и компьютерных системах.
— Электромагниты отличаются сильным полем, которое возникает при протекании электрического тока, что позволяют «включать», «выключать» и регулировать напряженность с помощью специальных микросхем и контроллеров. Благодаря этим возможностям их активно используют в электродвигателях, реле и медицинских устройствах, в том числе в томографах (МРТ). В покое такие объекты могут иметь остаточную намагниченность, — отмечают ученые из Пермского Политеха.
Почему магнит часто делают в форме подковы
У магнитов есть оптически невидимые силовые линии, которые выходят с одной стороны и входят с другой. В обычном прямом теле они расходятся в разные стороны, рассеивая поле. Однако искривление в форме подковы позволяет значительно улучшить характеристики этой материи.
— Подковообразный магнит имеет полюса, расположенные близко друг к другу, что концентрирует силовые линии, поле становится более плотным и мощным. Это повышает эффективность и делает его полезным для проведения различных опытов, поднятия металла и использования в технических устройствах, — рассказывает эксперт Пермского Политеха.
В общем случае чем больше размер магнита, тем большую «силу» притяжения он имеет. Подковообразные тела «концентрируют» поле и поэтому могут иметь большую грузоподъемность, чем стержневые магниты того же размера. Плоские сувениры на холодильнике удерживают несколько граммов, в то время как промышленные подъемники, использующие мощные постоянные или электромагниты, способны поднимать десятки тонн стали.
Эффективны ли магниты для лечения недугов
Магнитотерапия — это метод лечения, который использует магнитные поля для воздействия на организм человека. Они могут расширять кровеносные сосуды, улучшают кровоток и активируют метаболические процессы в клетках, способствуют восстановлению и регенерации. Это может быть полезно при заживлении травм и повреждений тканей. Еще процедура воздействует на нервные окончания, снижая болевую чувствительность, что делает ее полезной для лечения хронической боли, артрита и других заболеваний, сопровождающихся болевыми ощущениями.
Магнитные поля, воздействуя на ткани вокруг сустава, улучшают микроциркуляцию, что ведет к повышению доставки кислорода и питательных веществ к клеткам, а также более эффективному выведению продуктов метаболизма. Это создает благоприятные условия для регенерации тканей и ускорения процессов заживления повреждений. Кроме того, магнитотерапия оказывает расширяющее воздействие на артерии мышечного типа.
Терапия магнитами может способствовать улучшению обмена веществ, помогает в борьбе с лишним весом. Некоторые исследования показывают, что после нее у человека снижается уровень стресса и повышается качество сна. Все это положительно сказывается на общем состоянии здоровья. Эффективность может варьироваться в зависимости от индивидуальных особенностей пациента и конкретных заболеваний.
Показаниями к медицинской процедуре могут быть артриты и артрозы различных суставов, бронхиальная астма, варикозная болезнь, воспалительные заболевания матки и придатков в период стихания острого процесса, гематомы, гипертония I — II стадии и другие нарушения здоровья. Если у человека туберкулез, эпилепсия, заболевания крови или сердца, есть психические отклонения, встроены кардиостимуляторы или наблюдается пониженное артериальное давление, то лечение магнитами не подходит.
Почему у Земли есть магнитное поле
Магнитное поле Земли — это результат динамического взаимодействия жидкого ядра, конвекции, вращения планеты и электрических токов. Этот сложный процесс самоподдерживается и простирается в космос, защищая нашу планету и космонавтов, находящихся на низкой околоземной орбите, от космических лучей.
Примечательно, что географические не совпадают с магнитными полюсами Земли. Почему так происходит: ферромагнитные элементы движутся в конвекционных потоках в жидком внешнем ядре нашей планеты, формируя магнитное поле. Эти потоки образуются из-за разницы температур, более горячие участки поднимаются вверх, а более холодные опускаются вниз. Такие движения создают электрические токи, однако процесс — геодинамо — не идеально симметричный из-за неравномерно распределенного железа, поэтому поле не всегда идеально выстраивается вдоль оси вращения Земли.
Магнитное поле создает северное сияние
Солнце постоянно излучает поток заряженных частиц – солнечный ветер. Встречая Землю, он формирует магнитосферу – область, где доминирует земное магнитное поле, сжатое со стороны звезды и вытянутое в «магнитный хвост» на ночной стороне.
Несмотря на защиту магнитосферы, некоторые частицы солнечного ветра проникают в нее, особенно у полюсов, где силовые линии магнитного поля сходятся. Достигая верхних слоев атмосферы, поток заряженных частиц сталкивается в общей массе с атомами кислорода и азота. Это приводит к возбуждению атомов и переходят в неустойчивое состояние. Далее следует релаксация и переход в основное состояние посредством излучения фотонов, которые и создают видимое нашему зрению свечение полярного сияния.
Цвет сияния зависит от типа газа и высоты, на которой происходит столкновение. Зеленый оттенок обычно наблюдается на расстоянии около 100 км от поверхности Земли, а красный — в более высоких слоях. Таким образом, картина северного сияния — результат сложной комбинации высоты, типа атомов и уровня возбуждения, что и создает его удивительную цветовую гамму.
Притяжение не вечно
Материал действительно размагничивается со временем, хотя и не всегда полностью. Это может произойти из-за незначительных вибраций, ударов и нагревания, которые нарушают упорядоченное расположение частиц, отвечающих за притяжательные свойства. Даже при отсутствии внешних воздействий со временем внутренние процессы в материале ослабевают.
Если нагреть магнит до определенной степени, он практически полностью потеряет свои свойства. Это обнаружил в 1895 году ученый-физик Пьер Кюри, в его честь названа точка Кюри – температура, вблизи которой в веществе происходят специфические изменения многих физических свойств. Она варьируется в зависимости от материала. Например, для чистого железа составляет около 770°C, для никеля — 358°C, а для некоторых сплавов может быть и ниже.
