مقدمه
داده‌های بدست آمده از مطالعات پاینه مغناطیسم ، نه تنها باعث شد که در دهه 1940 و اوایل 1950 نیروی تازه‌ای به موضوع شناوری قاره‌ها دمیده شود، بلکه قویترین استدلالهای ممکن را برای طرفداران شناوری قاره‌ها فراهم آورد. علاوه بر این ، مطالعات یاد شده در نشان دادن جوان بودن حوضه‌های اقیانوسی در مقایسه با قاره‌ها مفید بوده و در گسترش نظریه تکتونیک صفحه‌ای موثر بودند. همه ما با این اصل که زمین به صورت یک آهنربا رفتار کرده و در نتیجه عقربه قطب نما همبشه در جهت شمال مغناطیسی قرار می‌گیرد، آشنا هستیم.
میدان مغناطیسی زمین را می‌توان به صورت یک سری خطوط نیرو تصور کرد. هر آهنربایی که بتواند آزادانه در فضا حرکت کند، سوگیرشی در امتداد یکی از این خطوط خواهد داشت. شدت میدان مغناطیسی زمین در استوای مغناطیسی به حداقل خود رسیده و با حرکت دادن از آن به سمت دو قطب ، میزان شیب افزایش می‌یابد. شدت میدان مغناطیسی زمین در دو قطب شیب ، تقریبا دو برابر آن چیزی است که در استوای مغناطیسی وجود دارد.
تغییرات دیرپای میدان مغناطیسی
از زمانهای بسیار دور ، یعنی از نیمه قرن هفدهم ، دانشمندان می‌دانستند که انحراف مغناطیسی با گذشت زمان تغییر می‌کند. از آن زمان تاکنون ، نه تنها موفق به نشان دادن تغییرات آرام در مقدار انحراف مغناطیسی شده‌ایم، بلکه در تشخیص تغییرات میل و شدت آن نیز موفقیتهایی بدست آورده‌ایم. تغییرات مغناطیسم ، در طول دوره‌هایی چندین ساله ، صورت گرفته است. از آنجا که این تغییرات ، تنها از روی آثار تاریخی طولانی قابل تشخیص می‌باشند، آنها را تغییرات دیرپای می‌نامند.
علت مغناطیسم زمین
علت مغناطیسم زمین ، هنوز هم به عنوان یکی از مزاحمترین معماهای مطالعه زمین باقی مانده و پاسخ کاملا قانع کننده‌ای برای این پرسش پیدا نشده است. میدان مغناطیسی زمین ، از مولفه‌های بیرونی و درونی تشکیل شده است. بخش بیرونی این میزان ، عمدتا ناشی از فعالیت خورشید است. این فعالیت ، بر روی یونسفر (Ionosphere) تاثیر گذاشته و ظاهرا ، علت توضیحی توفانهای مغناطیسی و نورهای شمالی است.
تغییرات و اثرات میدان بیرونی ، ممکن است که بسیار سریع و ناگهانی صورت پذیرند، اما بر روی میدان درونی زمین که مورد توجه اصلی ما می‌باشد، اثر ناچیزی دارند. اولین کسی که نشان داد زمین رفتاری مانند یک آهنربا دارد، ویلیام گیلبرت فیزیکدان انگلیسی قرن شانزدهم بود. وی اظهار داشت که میدان مغناطیسی زمین ، ناشی از وجود توده بزرگی است که زیر سطح قرار داشته و بطور دائم مغناطیسی شده است.
در نگاه اول ، این برداشت ممکن است که جالب توجه به نظر برسد چرا که نه تنها مقادیر متنابهی از کانیهای مغناطیسی در پوسته زمین یافت شده‌اند، بلکه تصور زمین شناسان نیز این است که بیشترین بخش هسته زمین از آهن تشکیل یافته است. از آنجایی که بررسیهای دقیق نشان داده‌اند که میانگین شدت مغناطیسی بودن زمین ، بیشتر از آن چیزی است که در سنگهای تشکیل دهنده پوسته آن دیده می‌شود، می‌بایستی به منشا مغناطیسم زمین ، نگاهی عمیقتر بیافکنیم.
پارینه مغناطیسم
برخی از سنگها ، مانند کانیهای آهن (هماتیت و مانیتیت) ، دارای خاصیت مغناطیسی شدیدی هستند. با این وجود ، اکثر سنگها فقط بطور ضعیفی چنین هستند. در واقع خاصیت مغناطیسی هر سنگ ، در کانیهای آن نهفته است و اگر بجای صحبت از خاصیت مغناطیسی سنگ ، از خاصیت مغناطیسی کانیها سخن بگوییم، کاری صحیح تر است، اما به دلیل عرف موجود ، ما نیز به خاصیت مغناطیسی سنگ اشاره می‌کنیم.
این خاصیت مغناطیسی را تحت عنوان مغناطیسم طبیعی دائمی شناخته و آن را به اختصار ، با سه حرف لاتین (NRM) نشان می‌دهند. این مغناطیسم دائمی ، ممکن است که با سوگیرش کنونی میدان مغناطیسی زمین ، مطابقت داشته و یا نداشته باشد و ممکن است که از طرق مختلف ، توسط سنگ کسب شده باشد.
نتایج مطالعات پارینه مغناطیسی
در مطالعات مربوط به وضعیت قطبهای قدیمی ، فرض بر این است که میدان مغناطیسی ، دوقطبی بوده و همچنین ، وضعیت نزدیک به محور چرخش زمین دارد. یکی از نتایج این فرضیات آن است که در گذشته ، قطبهای جغرافیای زمین می‌بایستی بر قطبهای ژئومغناطیسی آن منطبق بوده باشند. بدیهی است که چنین وضعیتی در زمان حال وجود ندارد. داده‌های حاصل از مشاهدات صورت گرفته، موید این ملاحظات تئوریک می‌باشند.
با رسم کردن قطبهای مجازی ژئومغناطیسی میدانهای متغیری که در طول دوره‌های طولانی مشاهدات مغناطیسی در جهان ثبت شده‌اند، در می‌یابیم که وضعیت قرارگیری این قطبها ، گرایش به انباشت در اطراف قطبهای جغرافیایی دارد. دلیلی قانع کننده تر در این مورد قطبهای پارینه مغناطیسی محاسبه شده ، بر مبنای اندازه گیریهای انجام گرفته بر روی سنگهای پلیستوسن و زمانهای اخیر است. داده‌های پارینه مغناطیسی بدست آمده از سنگهای دوران سوم ، تقریبا بطور قاطع نشان می‌دهند که از زمان الیگوسن تاکنون ، هیچ تغییر مهمی در قطبهای ژئومغناطیسی زمین صورت نگرفته است.
با این وجود ، اگر باز هم در زمان به عقب رفته و از الیگوسن بگذریم ، شواهدی که بر وجود یک قطب مغناطیسی تغییر کننده دلالت دارند، بیشتر شده و بر اساس بحثی که در بالا داشتیم، این تغییر می‌بایستی با تغییر قطبهای جغرافیایی همراه بوده باشد. مهاجرت گسترده قطبهای مغناطیسی (و تا حدودی ، قطبهای جغرافیایی) و مشاهدات مربوط به مسیر مهاجرت قطبی قاره‌های مختلف ، که قابل انطباق بر یکدیگر نیستند، پرسشهای فراوانی را بر می‌انگیزد. در واقع ، برای یافتن پاسخ این پرسشها ، خود را با تمامی مفهوم شناوری قاره‌ها روبرو می‌بینیم.
تاریخچه
شروع مطالعات زمین شناسی فیزیکی را می توان به مطالعات فیثا غورث در مورد کروی بودن زمین نسبت داد. کرویت زمین توسط فیثا غورث با تکیه بعضی دلایلی فیزیکی در سال 530 قبل از میلاد مشخص شده بود، پس از آن در سال 240 قبل از میلاد رئیس کتابخانه اسکندریه به نام اراتوستنس برای اولین بار شعاع زمین را اندازه گرفت پس از آن دانشمندان بزرگی گالیله گردش زمین به دور خورشید و نیز کروی بودن آن را اثبات کرد و نیروی جاذبه کره زمین توسط نیوتن کشف شد. امروزه نیز با استفاده از دستگاههای پیشرفته و مطالعات فراوان اطلاعات بسیار خوبی را در مورد خصوصیات طبیعی و فیزیکی زمین به دست آوردیم که در توجیه بسیاری از مسائل ناشناخته و پیچیده زمین بسیار موثر بوده اند.
نقش و تاثیر آن در زندگی
تلفیق مطالعات صورت گرفته در زمینه زمین شناسی فیزیکی با دیگر اطلاعات بدست آمده از مطالعات ژئوفیزیکی و چینه شناسی و... می تواند کمک بسیار شایانی در اکتشافات معدنی و نفت و... بکند. مثلا از طریق اندازه گیری شتاب مغناطیسی و بررسی آنومالی های آن می توان به وجود بعضی از مواد معدنی از منطقه پی برد هر گاه شتاب جاذبه اندازهگیری شده پس از انجام تصحیحات ناشی از عوامل موثر یاد شده باز هم با مقدار تئوری آن اختلاف داشته باشد، این اختلاف که ناشی از تفاوت جرم مخصوص سنگهای زیر زمین است، به نام آنومالی خوانده می شود.ب ا بررسی این آنومالی تا حدودی می توان به ساختمان داخل زمین پی برد. مثلا آنومالی منفی شتاب جاذبه منفی نشانه آن است که در زیر ایستگاه اندازه گیری، توده ای، که جرم مخصوص آن از سنگهای اطراف کمتر است را دارد. مثلا وجود نمک در زیر زمین ممکن است این پدیده را به وجود آورد.
حدود زمین شناسی فیزیکی
بین علم زمین شناسی فیزیکی و سایر گرایش های علم زمین شناسی نمیتوان حدود مشخص را در نظر گرفت به طور کلی می توان گفت زمین شناسی فیزیکی در حقیقت همان زمین شناسی عمومی است که شامل اکثر مباحث علم زمین شناسی می باشد. ولی با پیشرفت علم زمین شناسی و لزوم بکار گیری شاخه های آن به صورت تخصصی تر، این شاخه ها از علم زمین شناسی فیزیکی جدا شده و پر و بال بیشتری به آنها داده شد. ولی در کل می توان گفت که زمین شناسی فیزیکی می تواند تمامی آنها را در برگیرد. برای مثال مطالعه آبکره زمین که امروزه بیشتر توسط شاخه آب شناسی مورد بررسی قرار می گیرد جزئی از بررسی های زمین شناسی فیزیکی است. در زمین شناسی فیزیکی مطالعه مشخصات آبکره ، اینکه مساحت اقیانوسها، دریاها و دریاچه ها و درصد آنها، چقدر است ولی در آب شناسی به صورت تخصصی تر مطالعه آبهای موجود در زیر زمین یا آبهای سطحی از نظر شیمیایی و فیزیکی و غیره می باشد. بطور کلی می توان گفت که زمین شناسی فیزیکی اکثرعلوم مختلف زمین شناسی را در بر می گیرد و هر کدام از آنها را به صورت کلی تر بررسی می کند.
ارتباط با سایر علوم
همانطور که از اسم آن بر می آید، زمین شناسی فیزیکی از ترکیب دو واژه زمین شناسی و فیزیک به وجود آمده است و بیشترین ارتباط را با علم فیزیک دارد. بررسی مشخصات طبیعی زمین مانند اندازه گیری شتاب جاذبه و میدان مغناطیسی و غیره بدون داشتن اطلاعاتی در زمینه فیزیک امکانپذیر نیست. همچنین باید در دیگر زمینه های مختلف علم زمین شناسی برای توجیه بعضی از پدیده ها اطلاعات کافی در اختیار داشت.
کاهش مغناطیسم در زیر فشار اتمسفر
دانشمندان یک نیروی مغناطیسی را از آهن ربای مغناطیسی کشف کردند. این نیروی مغناطیسی زمانیکه زیر فشار قرار می‌گیرد ،کاهش می‌یابد.
به گزارش باشگاه خبرنگاران به نقل از پایگاه خبری سانیس دیلی، دانشمندان دریافتند زمانیکه آهن مغناطیسی در زیر فشار بین 120000 تا 160000 فشار اتمسفر قرار می‌گیرد، نیروی مغناطیسی به نیم کاهش می‌یابد.
بنابراین گزارش، خاصیت مغناطیسی از الکترون‌های غیر هم جفت در مواد مغناطیسی می‌آید. این تحقیقات نشان داده مقداری از مغناطیس ناشی از کاهش در تعدادی از الکترون‌های غیر هم جفت است.
آهن مغناطیسی در یک مقدار کوچکی از باکتری در مغز بعضی از پرندگان،حشرات و همه انسانها پیدا شد.
همچنین بزودی کشتیرانان از این متد استفاده و مغناطیس قطب شمال را پیدا می‌کنند و همچنین در نانوتکنولوژی بکار می رود./ل
زندگی مایکل فارادی
فارادی یک فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی که با زمینه‌های الکترومغناطیس الکتروشیمی مرتبط بود و چراغ بونزن را ابداع کرد. تمامی جهان اذعان دارند که مایکل فارادی یکی از بزرگترین دانشمندان تاریخ بوده است. برخی از تاریخدانهای علم او را به عنوان بزرگترین تجربه‌گر در تاریخ علم می‌دانند. تبدیل شدن الکتریسیته به عنوان یک منبع انرژی حیاتی نیز بیشتر به علت تلاشهای او است.
مایکل فارادی در نزدیکی الفنت و کستل لندن به دنیا آمد. خانواده وی فقیر بودند و او مجبور بود که خودش درس بخواند. در چهارده سالگی او کارآموز یک صحافی و فروشگاه کتاب شد و در مدت هفت سال کارآموزیش کتابهای زیادی خواند که این امر علاقه‌اش را به علم زیاد کرد. در بیست سالگی او در سخنرانیهای دانشمند سرشناس هامفری داوی ، رئیس انجمن رویال ، شرکت کرد و به مباحث وی علاقه‌مند شد. پس از اینکه او نمونه‌ای از نوشته‌هایش را به داوی ارسال کرد، داوری فارادی را به عنوان دستیارش استخدام کرد. در آن دوران فارادی فرد متشخصی شناخته نمی‌شد. به هر حال طولی نکشید که فارادی از داوی پیش افتاد.بزرگترین کار وی با الکتریسیته بود. در سال 1821م ، کمی بعد از اینکه شیمیدان دانمارکی ، هانس کریستن اورستد ، الکترومغناطیس را کشف کرد، داوی و ویلیام هید ولاستون سعی کردند تا یک موتور الکتریکی را طراحی کنند، اما نتوانستند. فارادی پس از صحبت با این دو نفر ، تصمیم به ساخت دو وسیله برای تولید آنچه که او گردش الکترومغناطیسی می‌نامید، گرفت. اگر یک سیم غوطه‌ور در یک ظرف جیوه با یک آهنربا که در وسط آن قرار داده شده، با الکتریسیته تولید شده توسط یک باتری شیمیایی شارژ می‌شد، در اطراف آهنربا می‌چرخید.این آزمایشات و ابداعات پایه‌های فنآوری الکترومغناطیسی پیشرفته کنونی را ساختند. فارادی طی یک اقدام نابخردانه بدون اینکه از والستون و داوی بخاطر دینش نسبت به آنها ، قدردانی کند نتایج آزمایشاتش را منتشر کرد و منازعه حاصل باعث شد که فارادی از تحقیقات الکترومغناطیسی برای سالها کنار بکشد. ده سال بعد در سال 1831م او سری بزرگ آزمایشاتش را که در آن به کشف القای الکترومغناطیسی نایل شد، آغاز کرد. او فهمید که اگر یک آهنربا را از وسط یک حلقه سیمی عبور دهد، یک جریان الکتریکی در سیم ایجاد می‌شود. دلایل او نشان داد که جریان الکتریکی مغناطیسم را ایجاد کرده است. سپس فارادی از این اصول برای ساخت دینامو ، شکل قدیمی ژنراتورهای توان پیشرفته الکتریکی ، استفاده کرد.