Магнитное поле Земли: объяснение и задачи по физике 8 класса

Магнитное поле Земли в 8 классе — это невидимое поле вокруг планеты, которое действует на стрелку компаса и защищает нас от потока заряженных частиц от Солнца. Земля ведёт себя как огромный магнит, у которого есть северный и южный магнитные полюса. Разберём, почему стрелка компаса показывает на север и при чём здесь полярное сияние.

Суть простыми словами

Возьми обычный полосовой магнит и посыпь вокруг него железные опилки: они выстроятся дугами от одного конца к другому. Это линии магнитного поля. Теперь представь такой магнит внутри Земли, только в миллионы раз больше. Его линии выходят из района одного полюса планеты и входят в другой. Этим и объясняется компас.

Как работает компас. Стрелка компаса — маленький магнит на оси. Она поворачивается вдоль линий земного поля. Конец стрелки, который показывает на север, называют северным полюсом стрелки. Разноимённые полюса магнитов притягиваются, значит, возле географического севера Земли находится магнитный южный полюс планеты. Это не оговорка, а как раз то, что чаще всего путают.

Магнитные и географические полюса не совпадают. Ось магнитного поля наклонена к оси вращения Земли, поэтому стрелка показывает не точно на географический север, а с небольшим отклонением. Это отклонение называют магнитным склонением. Магнитные полюса со временем медленно смещаются: это называют дрейфом полюсов, и он упомянут в кодификаторе ОГЭ.

Зачем нам это поле. С Солнца летит поток заряженных частиц, солнечный ветер. Магнитное поле отклоняет его, и жизнь на поверхности защищена. Частицы, которые всё же прорываются возле полюсов, сталкиваются с воздухом, и атмосфера светится: это полярное сияние. После мощных вспышек на Солнце усиленный поток частиц через некоторое время доходит до Земли, и начинается магнитная буря: поле Земли на время искажается, а точные магнитные приборы фиксируют его колебания.

Разобранная задача. Магнит подвесили на нити, чтобы он мог свободно поворачиваться. Красный конец отмечен как северный полюс. Куда он повернётся? Подвешенный магнит ведёт себя как стрелка компаса и выстраивается вдоль линий поля Земли. Его северный полюс повернётся к северу географическому, то есть к магнитному южному полюсу Земли. Ответ: красный конец покажет на север.

Где встречается на экзамене

В кодификаторе ОГЭ 2027 «магнитное поле Земли, дрейф полюсов, роль магнитного поля для жизни на Земле, полярное сияние» перечислены среди физических явлений в природе (элемент 3.17), рядом стоят «Магнитное поле постоянного магнита. Взаимодействие постоянных магнитов» (3.13), а электромагнит и электродвигатель — среди технических устройств. Раздел «Электромагнитные явления», куда относится тема, спецификация 2027 года допускает в номерах 1–5, 9, 10 и 13–22. Разметка банка в сетке относит задачи этой темы к заданию 4: в нём в текст про явление вставляют пропущенные слова. В демо 2027 №4 — про электризацию струи воды, отдельного примера про поле Земли в демо нет.

Где ошибаются

1. Путают название полюса. У географического севера стоит магнитный южный полюс Земли. Тогда «притягивается к северу» перестаёт казаться странным.
2. Думают, что полюса совпадают с географическими. Они рядом, но не в одной точке, и положение меняется.
3. Считают, что магнитные линии начинаются и кончаются. Линии магнитного поля замкнуты. Вне магнита они идут от северного к южному, внутри магнита возвращаются.
4. Принимают любую стрелку за магнит. Железная иголка, которую не намагнитили, на север не повернётся.
5. Путают сияние с магнитной бурей. Сияние видно глазом в атмосфере, а буря фиксируется приборами.

Шпаргалка за 30 секунд

Следующий шаг: в тренажёре «Магнитное поле» в разделе «Земля» провези компас по глобусу и проверь, куда смотрит стрелка. Потом вернись к основе электрических схем: закон Ома для участка цепи. Магниты, компасы и электромагниты — отдельная глава сборника задач по физике 8 класса. Если путаница с полюсами не проходит, распутаем её вместе на пробном занятии по физике.