Большая Советская Энциклопедия (МА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 46

  3. В пространственно неоднородном М. п. на магнитный диполь действует сила F , перемещающая диполь в направлении градиента поля: F = grad (pmB ); так, пучок атомов, содержащий атомы с противоположно ориентированными магнитными моментами, в неоднородном М. п. разделяется на два расходящихся пучка (рис. 1 , в).

  4. М. п., непостоянное во времени, оказывает силовое действие на покоящиеся электрические заряды и приводит их в движение; возникающий при этом в контуре ток Iинд (рис. 1 , г) своим М. п. Винд противодействует изменению первоначального М. п. (см. Индукция электромагнитная ).

  Магнитная индукция В определяет среднее макроскопическое М. п., создаваемое в данной точке поля как токами проводимости (движением свободных носителей зарядов), так и имеющимися намагниченными телами (ионами и атомами вещества). М. п., созданное токами проводимости и не зависящее от магнитных свойств вещества, характеризуется вектором напряжённости магнитного поляН = В — 4 pJ или Н = (В / m ) — J  (соответственно в СГС системе единиц и Международной системе единиц ). В этих соотношениях вектор J —намагниченность вещества (магнитный момент единицы его объёма), m — магнитная постоянная .

  Отношение m = В / mН , определяющее магнитные свойства вещества, называется его магнитной проницаемостью . В зависимости от величины m вещества делят на диамагнетики (m < 1) и парамагнетики (m > 1), вещества с m >> 1 называются ферромагнетиками .

  Объёмная плотность энергии М. п. в отсутствии ферромагнетиков: wM = mH2 / 8p или wM = BH / 8p (в единицах СГС); wM = mmH2 / 2 или BH / 2 (в единицах СИ). В общем случае wM = 1 /2 òHdB, где пределы интегрирования определяются начальными и конечными значениями магнитной индукции В , сложным образом зависящей от поля Н .

  Для измерения характеристик М. п. и магнитных свойств веществ применяют различного типа магнитометры . Единицей индукции М. п. в системе единиц СГС является гаусс (гс ), в Международной системе единиц — тесла (тл ), 1 тл = 104гс. Напряжённость измеряется, соответственно, в эрстедах (э ) и амперах на метр (а /м , 1 а/м = 4p/103э » 0,01256 э ; энергия М. п. — в эрг/см2 или дж/м2 , 1 дж/м2 = 10 эрг/см2 .

  Магнитные поля в природе чрезвычайно разнообразны как по своим масштабам, так и по вызываемым ими эффектам. М. п. Земли, образующее земную магнитосферу, простирается до расстояния в 70—80 тысяч км в направлении на Солнце и на многие миллионы км в противоположном направлении (см. Земля ). У поверхности Земли М. п. равно в среднем 0,5 гс, на границе магнитосферы ~ 10-3гс. Геомагнитное поле экранирует поверхность Земли и биосферу от потока заряженных частиц солнечного ветра и частично космических лучей. Влияние самого геомагнитного поля на жизнедеятельность организмов изучает магнитобиология . В околоземном пространстве М. п. образует магнитную ловушку для заряженных частиц высоких энергий — радиационный пояс Земли . Содержащиеся в радиационном поясе частицы представляют значительную опасность при полётах в космос. Происхождение М. п. Земли связывают с конвективными движениями проводящего жидкого вещества в земном ядре (см. Земной магнетизм ).

  Непосредственные измерения при помощи космических аппаратов показали, что ближайшие к Земле космические тела — Луна, планеты Венера и Марс не имеют собственного М. п., подобного земному. Из других планет Солнечной системы лишь Юпитер и, по-видимому, Сатурн обладают собственными М. п., достаточными для создания планетарных магнитных ловушек. На Юпитере обнаружены М. п. до 10 гс и ряд характерных явлений (магнитные бури , синхротронное радиоизлучение и другие), указывающих на значительную роль М. п. в планетарных процессах.

  Межпланетное М. п. — это главным образом поле солнечного ветра (непрерывно расширяющейся плазмы солнечной короны). Вблизи орбиты Земли межпланетное поле ~ 10-4 —10-5гс. Силовые линии регулярного межпланетного М. п. имеют вид идущих от Солнца раскручивающихся спиралей (их форма обусловлена сложением радиального движения плазмы и вращения Солнца). М. п. межпланетной плазмы имеет секторную структуру: в одних секторах оно направлено от Солнца, в других — к Солнцу. Регулярность межпланетного М. п. может нарушаться из-за развития различных видов плазменной неустойчивости, прохождения ударных волн и распространения потоков быстрых частиц, рожденных солнечными вспышками (см. Космическая магнитогидродинамика ).

  Во всех процессах на Солнце — вспышках, появлении пятен и протуберанцев, рождении солнечных космических лучей М. п. играет важнейшую роль (см. Солнечный магнетизм ). Измерения, основанные на эффекте Зеемана, показали, что М. п. солнечных пятен достигает нескольких тысяч гс, протуберанцы удерживаются полями ~ 10—100 гс (при среднем значении общего М. п. Солнца ~ 1 гс ). Удалённость звёзд не позволяет пока наблюдать у них М. п. типа солнечных. В то же время более чем у двухсот так называемых магнитных звёзд обнаружены аномально большие поля (до 3,4·104гс ). Поля ~ 107 гс измерены у нескольких звёзд — белых карликов. Особенно большие (~ 1010 —1012гс ) М. п. должны быть, по современным представлениям, у нейтронных звёзд . С М. п. космических объектов тесно связано ускорение заряженных частиц (электронов протонов, ядер) до релятивистских скоростей (близких к скорости света). При движении таких частиц в космических М. п. возникает электромагнитное синхротронное излучение . Индукция межзвёздного М. п., определённая по Зеемана эффекту (в радиолинии 21 см спектра водорода) и по Фарадея эффекту (вращению плоскости поляризации электромагнитного излучения в М. п.), составляет всего ~ 5·10-6 гс. Однако общая энергия межзвёздного (галактического) М. п. превышает энергию хаотического движения частиц межзвёздного газа и сравнима с энергией космических лучей.

  В явлениях микромира роль М. п. столь же существенна, как и в космических масштабах. Это объясняется существованием у всех частиц — структурных элементов вещества (электронов, протонов, нейтронов) магнитного момента, а также действием М. п. на движущиеся электрические заряды. Если суммарный магнитный момент М частиц, образующих атом или молекулу, равен нулю, то такие атомы и молекулы называются диамагнитными. Атомы (ионы, молекулы) с М ¹ 0 называются парамагнитными. У всех атомов (как с М = 0, так и с М ¹ 0) при наложении внешнего М. п. возникает индуцированный магнитный момент, направленный навстречу намагничивающему полю (см. Диамагнетизм ). Однако у парамагнитных атомов в М. п. этот эффект маскируется преимущественным поворотом их магнитных моментов по полю (см. Парамагнетизм ). У парамагнетиков и ферромагнетиков намагниченность увеличивается с ростом внешнего М. п. (до состояния насыщения). Вид кривых намагничивания ферромагнетиков (и антиферромагнетиков) в значительной степени определяется магнитным взаимодействием атомных носителей магнетизма. Это взаимодействие обусловливает также большое разнообразие типов атомной магнитной структуры у ферримагнетиков (ферритов ).