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पृथ्वी का चुम्बकीय क्षेत्र (भू-चुम्बकत्व)

पृथ्वी का चुम्बकीय क्षेत्र एक तिरछे छड़ चुम्बक जैसा है। इसे बाहरी कोर का बहता तरल लोहा बनाता है (डायनमो)। चुम्बकीय और भौगोलिक उत्तर के बीच का कोण विचलन है; क्षेत्र और ज़मीन के बीच का कोण नमन है (विषुवत पर 0°, चुम्बकीय ध्रुवों पर 90°)। यह क्षेत्र चुम्बकमंडल की ढाल बनाकर सौर पवन को मोड़ता है। कुछ कण ध्रुवों पर उतरकर ओरोरा बनाते हैं।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. कंपास की सुई उत्तर की ओर रुकती है। कोई अदृश्य खिंचाव उसे मोड़ता है।
  2. पृथ्वी एक बड़े छड़ चुम्बक के जैसी है। नीली रेखाएँ उसका क्षेत्र हैं। वे दक्षिण के पास निकलती और उत्तर में घुसती हैं।
  3. सतह पर आगे बढ़िए। विषुवत पर सुई सीधी लेटती है; ध्रुव के पास नीचे झुकती है। यह कोण नमन है।
  4. चुम्बक की धुरी घूर्णन धुरी से लगभग 11° टेढ़ी है। इसलिए कंपास का उत्तर सही उत्तर से थोड़ा अलग है। यह फ़र्क़ विचलन है।
  5. सूर्य से आवेशित कणों की हवा आती है। चुम्बकीय ढाल उन्हें मोड़ देती है। ध्रुवों पर कुछ कण उतरकर हरा प्रकाश देते हैं: ओरोरा।
  6. अब खेलिए: स्थान बदलिए, ढाल चालू या बंद कीजिए। सुई और कणों को देखिए।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

कंपास उत्तर क्यों दिखाता है?

सुई एक छोटा खुला चुम्बक है। वह पृथ्वी के क्षेत्र के साथ खड़ी हो जाती है, जिसका क्षैतिज भाग चुम्बकीय उत्तर की ओर है।

क्या कोर एक बड़ा लोहे का चुम्बक है?

नहीं। वह इतना गर्म है कि लोहा चुम्बक नहीं रहता। बहता तरल लोहा धाराएँ और उनसे क्षेत्र बनाता है।

ध्रुवों के पास सुई नीचे क्यों झुकती है?

वहाँ क्षेत्र रेखाएँ तेज़ी से ज़मीन में घुसती हैं। सुई रेखा का अनुसरण करती है, इसलिए नीचे झुकती है। विषुवत पर रेखाएँ समतल हैं।

कंपास का उत्तर ठीक उत्तर क्यों नहीं है?

चुम्बक की धुरी घूर्णन धुरी से लगभग 11° टेढ़ी है। इस आड़े फ़र्क़ को विचलन कहते हैं।

ओरोरा सिर्फ़ ध्रुवों के पास क्यों दिखता है?

आवेशित कण क्षेत्र रेखाओं के साथ ही चल सकते हैं। रेखाएँ ध्रुवों पर हवा में उतरती हैं।

ढाल बंद हो तो क्या होता है?

कण सीधे हवा तक पहुँचते हैं। लाखों सालों में इससे वायुमंडल पतला हो सकता है। 3D में ढाल बंद करके देखिए।

पृथ्वी का चुम्बकीय क्षेत्र क्या है?

चुम्बक के चारों ओर वह जगह जहाँ वह खींचता या धकेलता है, चुम्बकीय क्षेत्र कहलाती है। पृथ्वी का भी एक क्षेत्र है। यह ऐसा लगता है जैसे अंदर एक छड़ चुम्बक रखा हो, जो घूर्णन धुरी से थोड़ा टेढ़ा है।

खुला लटका चुम्बक या कंपास की सुई इसी क्षेत्र के साथ खड़ी हो जाती है। ध्यान रखिए: उत्तर का चुम्बकीय ध्रुव असल में पृथ्वी-चुम्बक का दक्षिणी ध्रुव है, इसीलिए वह सुई के उत्तरी सिरे को खींचता है।

क्षेत्र कमज़ोर है: ज़मीन पर लगभग 50 माइक्रोटेस्ला। फ्रिज का चुम्बक इससे बहुत तेज़ है। पर यह अंतरिक्ष में हज़ारों किमी तक फैला है।

क्षेत्र कहाँ से आता है? डायनमो

पृथ्वी का अंदर इतना गर्म है कि वह ठोस चुम्बक नहीं हो सकता। लोहा लगभग 770 °C से ऊपर चुम्बकत्व खो देता है। इसलिए दूसरा विचार है: भू-डायनमो।

इसे स्वयं-चलित डायनमो कहते हैं। पुरानी चट्टानें ठंडी होते समय क्षेत्र की दिशा सँभाल लेती हैं। उनसे पता चलता है कि ध्रुव कई बार उलट चुके हैं, औसतन हर कुछ सौ हज़ार साल में, बिना तय समय के।

कंपास और तीन तत्व: विचलन, नमन, तीव्रता

किसी जगह का क्षेत्र बताने के लिए तीन संख्याएँ चाहिए (चुम्बकीय तत्व)।

साधारण द्विध्रुव के लिए tan I = 2 tan λ, जहाँ λ चुम्बकीय अक्षांश है।

चुम्बकमंडल, सौर पवन और ओरोरा (सुरक्षा)

सूर्य आवेशित कणों की धारा भेजता है, जिसे सौर पवन कहते हैं। चुम्बकीय क्षेत्र में तेज़ आवेशित कण पर तिरछा बल लगता है, इसलिए वह सीधा नहीं जाता, मुड़ जाता है।

पृथ्वी का क्षेत्र एक बड़ा बुलबुला बनाता है, चुम्बकमंडल। सूर्य की ओर यह लगभग 10 पृथ्वी-त्रिज्या तक दबा है और रात की ओर लंबी पूंछ बनाता है। सौर पवन इसके चारों ओर ऐसे बहता है जैसे पत्थर के चारों ओर पानी।

इससे हवा, पानी और जीवन बचते हैं। जो कण अंदर आते हैं, वे क्षेत्र रेखाओं के साथ ध्रुवों तक जाते हैं। वहाँ वे हवा के अणुओं से टकराकर प्रकाश बनाते हैं: ओरोरा (उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवीय ज्योति)। ऑक्सीजन हरा या लाल, नाइट्रोजन नीला या बैंगनी चमकती है।

लगभग 60 किमी से ऊपर आयनमंडल है, आवेशित हवा की परत। यह कुछ रेडियो तरंगों को लौटाती है, इसलिए लंबी दूरी का रेडियो संभव है। बड़ा सौर तूफ़ान इसे बिगाड़ सकता है और उपग्रह, GPS व बिजली ग्रिड को परेशान कर सकता है।

आज़माइए: अपना कंपास बनाइए

  1. एक स्टील की सूई को चुम्बक पर 20 बार एक ही दिशा में रगड़िए।
  2. सूई को छोटे कॉर्क या पत्ते में पिरोकर पानी के कटोरे में तैराइए।
  3. पहले अनुमान लगाइए: किस ओर ठहरेगी? फिर देखिए और फ़ोन के कंपास से मिलाइए।
  4. सुई के पास चुम्बक लाइए: सुई उसी ओर मुड़ जाएगी। पास का चुम्बक पृथ्वी के कमज़ोर क्षेत्र से अधिक बलवान है।

ऊपर के 3D में स्थान स्लाइडर चलाइए और नमन कोण पढ़िए।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. चुम्बकीय विषुवत पर क्षेत्र 40 μT है। नमन और क्षैतिज भाग बताइए।

विषुवत पर λ = 0, इसलिए tan I = 0 और I = 0°। क्षैतिज भाग H = B cos 0 = 40 μT और Z = 0।

2. किसी स्थान पर क्षैतिज भाग 30 μT और नमन 60° है। कुल क्षेत्र B निकालिए।

H = B cos I, इसलिए B = H / cos I = 30 / 0.5 = 60 μT।

3. उत्तर के बहुत पास कंपास ठीक से काम क्यों नहीं करता?

चुम्बकीय ध्रुव के पास क्षेत्र लगभग सीधा नीचे होता है। क्षैतिज भाग H बहुत छोटा हो जाता है, इसलिए सुई को पर्याप्त बल नहीं मिलता।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. भौगोलिक उत्तर और चुम्बकीय उत्तर के बीच के कोण को कहते हैं:
2. चुम्बकीय विषुवत पर नमन कोण है:
3. पृथ्वी का क्षेत्र मुख्य रूप से किससे बनता है?
4. ओरोरा क्यों बनता है?
5. पृथ्वी के चुम्बकीय क्षेत्र से बने बुलबुले को कहते हैं:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

पृथ्वी का चुम्बकीय क्षेत्र क्यों है?

बाहरी कोर में बहता विद्युत-चालक तरल लोहा धाराएँ बनाता है और वे धाराएँ चुम्बकीय क्षेत्र देती हैं। इसे भू-डायनमो कहते हैं।

क्या चुम्बकीय ध्रुव सरकते हैं?

हाँ। उत्तरी चुम्बकीय ध्रुव हर साल कई किमी सरकता है। बहुत लंबे समय में ध्रुव उलट भी जाते हैं।

चुम्बकीय क्षेत्र हमें कैसे बचाता है?

यह सूर्य के तेज़ आवेशित कणों को पृथ्वी के चारों ओर मोड़ देता है, जिससे हवा, उपग्रह और जीव हानिकारक विकिरण से बचते हैं।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

दक्षिण कोरिया고등학교 3학년Solar system and Earth
दक्षिण कोरिया고등학교 3학년Earth's formation and fields

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