Phần trình bày về thuật ngữ Vật lý



Currently sorted Bởi lần cập nhật gần đây nhất (Giảm dần) Thứ tự sắp xếp : Bởi lần cập nhật gần đây nhất change to (Tăng dần ) | Bởi ngày tạo

Trang: (Trước)   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  ...  40  (Tiếp theo)
  Tất cả

HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ năm, 22 Tháng một 2009, 04:48 PM
 

Chim di trú “nhìn thấy” từ trường Trái Đất

Làm thế nào mà các loài chim di trú biết được đâu là hướng Bắc? Một nghiên cứu mới xác định rằng trong thực tế chúng đã “nhìn” được từ trường của Trái Đất để định hướng toàn cầu trong khi bay.

Các nhà khoa học Đức xác định rằng chim di trú đã “nhìn” được từ trường của Trái Đất để định hướng trong khi bay. (Ảnh: keralatourism.org)

Từ bấy lâu nay, qua các thử nghiệm hành vi, các nhà khoa học đã biết rằng chim di trú sử dụng một loại la bàn từ trường nội tại (tức trong cơ thể) để định hướng bay. Nhưng việc la bàn đó vận hành cụ thể như thế nào thì vẫn còn là một ẩn số.

Giờ đây, nhà khoa học Dominik Heyers, thuộc Trường Đại học Oldenburg, Đức, và các cộng sự đã có những bằng chứng để khẳng định rằng những phân tử trong mắt chim di trú có sự liên kết với một khu vực trong não có chức năng định hướng.

Cụ thể là nhóm nghiên cứu đã xác lập được mối liên hệ chức năng trực tiếp giữa các tế bào trong võng mạc và một vùng ở não trước có tên là Cluster N. Theo đó, tín hiệu từ những tế bào thần kinh trong mắt nhạy cảm với hướng từ trường đã được nối với một khu vực ở não trước chịu trách nhiệm về thị giác.

Nhóm nghiên cứu đã tiêm một chất đánh dấu (tracer) vào Cluster N, trong khi một chất đánh dấu khác được tiêm vào võng mạc. Chất đánh dấu này có khả năng di chuyển dọc theo các sợi thần kinh.

Sau khi chim định hướng xong, nhóm nghiên cứu nhận thấy cả hai chất đánh dấu này đều di chuyển đến cùng một chỗ – đó là một khu vực chịu trách nhiệm về thị giác nằm trong vùng đồi (thalamus) của não.

Chim di trú Garden Warbler đã được sử dụng trong nghiên cứu này. (Ảnh: Nature)

Vùng đồi là nơi mà mọi tín hiệu từ các giác quan – như thị giác, thính giác, xúc giác và vị giác – đều phải đi qua trước khi được kết nối với những tế bào thần kinh ở các khu trung tâm khác của não. Có nghĩa những tín hiệu đó phải đi qua một bộ phận lọc thông tin rồi mới đến được khu vực não phân tích (não tư duy).

Qua thử nghiệm này, nhóm nghiên cứu xác định Cluster N và võng mạc có sự liên hệ chặt chẽ với nhau để giúp chim có khả năng định hướng theo từ trường. Nói cách khác, não đã xử lý những thông tin về hướng từ trường được chuyển đến từ mắt chim.

Điều đó có nghĩa là chim di trú cảm nhận từ trường như là một mô hình thị giác, tức “nhìn thấy” từ trường.

Bà Heyers giải thích rằng trong võng mạc chim di trú có các protein cryptochrome chứa các phân tử cần thiết cho việc cảm ứng từ trường. Chính các protein này đã kích thích các tế bào cảm thụ hình ảnh, tùy theo hướng của từ trường.

Theo nhóm nghiên cứu, các protein cryptochrome này đóng vai trò như một la bàn giúp chim di trú có khả năng định hướng trong khi bay.

Chim di trú được sử dụng trong nghiên cứu này là Garden Warbler – loài chim được ước tính có khoảng 10 triệu con trên toàn thế giới, thường sinh sản ở Bắc Âu và trú đông ở châu Phi.

Lông vũ nắm bí mật về đường chim di cư

Chim chích nước.

Từ lâu, người ta đã biết Đông Âu là vùng sinh sản chính của chim chích nước, một loài chim bị nguy cấp trên toàn cầu, nhưng chưa ai tìm thấy nơi trú đông của chúng. Các nhà khoa học hy vọng nhờ phân tích đồng vị hóa học trên lông vũ, họ có thể tìm ra lộ trình di cư bí ẩn này.

Chim chích nước sinh sản chủ yếu ở Ba Lan, Belarus, Ukraina, và một lượng nhỏ sống ở Lithuania và Hungary. Ở Tây Âu, hầu hết sinh cảnh của loài chim này đã biến mất từ năm 1945. Người ta cho rằng chim chích nước nghỉ đông ở các đầm lầy Tây Phi, phía nam sa mạc Sahara. Nhưng cho đến nay, chưa bắt được con nào ở đây.

Chim chích nước có thể trú đông ở đầm lầy Tây Phi, nhưng không ai chắc chắn.

Một nhóm khoa học tại Hiệp hội Bảo tồn chim Hoàng gia Anh (RSPB) đang nghiên cứu các đồng vị bền (những nguyên tử của cùng một nguyên tố nhưng có khối lượng khác nhau) và các nguyên tố vết trong lông chim để tìm ra nơi chúng trú đông. RSPB cho biết: “Khi lông chim mọc, hàm lượng các nguyên tố và tỷ lệ đồng vị bền lắng đọng trong đó phản ánh đặc điểm về nguyên tố và đồng vị trong môi trường mà chúng sống, và đặc điểm này duy trì ổn định suốt cuộc đời của chiếc lông”.

Chim chích nước mọc lông đuôi và lông cánh ở châu Phi. Do vậy, chỉ cần thu thập lông của chúng tại các vùng sinh sản ở châu Âu, ta sẽ biết về những hồ nước nơi chúng trú đông. Thậm chí lông của các loài chim chích châu Phi sống cùng khu vực đó (loài thay thế) cũng sẽ có những dấu hiệu hóa học và đồng vị tương tự với chim chích nước châu Âu.

Nhóm nghiên cứu đã thu thập mẫu vật từ một loạt loài chim thay thế ở hồ Chad, Nigeria. Họ đã phát hiện ra rằng chim chích Ba Lan nghỉ đông ở đâu đó, không cùng khu vực với đồng loại của chúng có xuất xứ từ Ukraina và Belarus. Tuy nhiên, việc truy tìm nơi trú đông này vẫn chưa đến đích, và các nhà khoa học còn đang “dò dẫm” ở những bước đi đầu tiên.

Chim đi trú đông

Nói về những loài động vật di cư đi trú đông: Làm sao chúng biết được khi nào phải đi trú đông trước khi mùa đông đến và chúng nên đi đâu để tránh mùa đông? Nếu chúng ..chờ thời tiết lạnh đến, rồi chờ cho những chi trên cơ thể phát triển đủ mạnh, đủ bền để di chuyển..thì có lẽ chúng đã chết hết rồi. Mà chết thì không thể tiến hóa.

Làm thế nào một con chim nhỏ có thể di chuyển qua đại dương để tìm nơi di trú mà không mệt mỏi, chết trong 9 ngày bay liên tục? Chỉ có thể do Đấng Tạo Hóa tạo nên.

Đầu tháng trước, một nàng chim Godwit đuôi sọc, một giống chim nước, đã hoàn thành chuyến bay lịch sử từ Alaska băng qua Thái Bình Dương tới New Zealand, không hề ăn uống trên đường đi.

Hành trình từ New Zealand tới Alaska của chim godwit. Ảnh: LiveScience

Các nhà sinh học theo dõi chuyến đi này cho biết, đây là chuyến di cư không nghỉ dài nhất của chim từng được ghi nhận. Con chim lội, còn được gọi là godwit đuôi sọc, hoàn tất hành trình trong 9 ngày.

Các nhà khoa học còn tiết lộ loài chim này di chuyển thẳng qua Thái Bình Dương mênh mông thay vì bay dọc theo bờ Đông châu Á.

“Điều này chứng tỏ loài chim có những điều kỳ diệu và khó tin biết bao”, Phil Battley, từ Đại học Massey ở New Zealand, một thành viên nhóm nghiên cứu nhận định.

Khoảng 70.000 con chim godwit đuôi sọc (Limosa lapponica) thực hiện chuyến di cư này mỗi năm. Godwit dành cả mùa hè để sinh sản ở miền tây và bắc Alaska, rồi tụ tập lại ở Bán đảo Alaska vào mùa thu để thực hiện chuyến bay dài tới trú đông ở New Zealand và đông nam Australia. Sang xuân, chúng thực hiện hành trình ngược lại (trên hình).

Battley và cộng sự đã gắn các thiết bị truyền tín hiệu vệ tinh vào 16 con chim tại hai địa điểm ở New Zealand trong mùa hè vừa qua.

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: chim di trú 1  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ năm, 22 Tháng một 2009, 04:40 PM
 

Từ trường Trái Đất (và từ trường bề mặt)được coi như một lưỡng cực từ trường, với một cực gần cực bắc địa lý và cực kia gần cực nam địa lý..

Vào năm 1600, nhà vật lí người Anh

W. Gilbert đã đưa ra giả thuyết Trái đất là một nam châm khổng lồ. Ông đã làm một quả cầu lớn bằng sắt nhiễm từ, gọi nó là "Trái đất tí hon" và đặt các từ cực của nó ở các địa cực. Đưa la bàn lại gần trái đất tí hon ông thấy trừ ở hai cực, còn ở mọi điểm trên quả cầu, kim la bàn đều chỉ hướng Nam Bắc. Hiện nay vẫn chưa có sự giải thích chi tiết và thỏa đáng về nguồn gốc từ tính của Trái Đất.

Năm 1940, một số nhà vật lý đã đưa ra giả thuyết "Đinamô" để giải thích nguồn gốc từ trường của trái đất. Theo thuyết này thì từ trường Trái đất chủ yếu được hình thành từ các dòng đối lưu trong chất lỏng của trái đất ở độ sâu trên 3000 km. Sự khác biệt về nhiệt độ trong chất lỏng của trái đất đã làm xuất hiện các dòng đối lưu. Nếu trong nhân của trái đất có một " từ trường nguyên thuỷ " thì các dòng đối lưu trên sẽ có vai trò như một cuộn dây trong máy phát điện. Dòng điện nhờ đó được hình thành và chính nó đã tạo ra từ trường cho trái đất. Tuy nhiên thuyết vẫn còn một số điểm chưa rõ ràng. Trong quá trình hình thành từ trường trái đất, cần có "từ trường nguyên thuỷ", nhưng từ trường này được hình thành từ bao giờ và bằng cách nào? Đây là một trong những tồn tại chưa giải quyết được của các ngành khoa học về Trái đất.

Những vật dụng nhiễm từ có khả năng chữa được nhiều bệnh

Gần đây, các nhà khoa học cho rằng ngoài từ trường chính của trái đất hình thành từ lõi ngoài chiếm 98%, còn có phần từ trường với nguồn gốc bên ngoài trái đất chiếm 2%, phần từ trường này lại hay biến đổi, là phần quan trọng gây ra những tác động đối với cơ thể sống.

Cũng như nam châm, Trái Đất có 2 cực địa từ, không trùng với 2 cực địa lý. Từ cực Bắc có toạ độ 700 Vĩ Bắc Và 960 Kinh Tây, trên lãnh thổ Canada, cách cực Bắc địa lý 800 km. Từ cực Nam có toạ độ 730 Vĩ Nam và 1560 Kinh Đông ở vùng Nam cực, cách cực Nam địa lý 1000 km. Trục từ trường tạo với trục trái đất một góc 110. Các từ cực thường có vị trí không ổn định và có thể đảo ngược theo chu kỳ. Do đó bản đồ địa từ cũng phải thường xuyên điều chỉnh (5 năm một lần). Việc thu nhập các thông tin từ vệ tinh đã phát hiện các vành đai bức xạ bao quanh trái đất ở môi trường khí quyển trên cao từ 500-600 km dến 60.000- 80.000 km: đó là từ quyển (tầng điện ly trở lên).

Bí ẩn về từ trường Trái Đất đã được làm sáng tỏ

Từ trường của Trái Đất có thể được tạo ra bởi các chuyển động mạnh của các chất dẫn điện lỏng trong lòng đất... Khám phá mới từ các nhà khoa học Pháp.

Các chất dẩn điện lỏng trong lòng đất đã sinh ra từ trường của Trái Đất. (Ảnh minh họa từ BBC)

Từ trường của Trái Đất có thể được tạo ra bởi các chuyển động mạnh của các chất dẫn điện lỏng trong lòng đất.

Kết quả nghiên cứu này đã được đăng tải trên tờ Le Figaro ngày 12/3.

Bằng cách tạo ra sự chuyển động mạnh của dung dịch na-tri lỏng trong ống nghiệm, một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Trung tâm nghiên cứu khoa học Pháp (CNRS), Trung tâm nghiên cứu khoa học về Trái Đất và môi trường (CEA) và các trường đại học sư phạm tại Pa-ri và Li-ông đã tạo ra được từ trường Trái Đất trong phòng thí nghiệm.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy, từ trường được tạo ra mang nhiều đặc điểm giống với từ trường tự nhiên của Trái Đất.

Phần lớn các vật chất thiên văn trong vũ trụ như hành tinh, các vì sao và các dải thiên hà đều có từ trường.

Các từ trường này đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của các vật chất trong không gian. Từ trường của Trái Đất cũng rất quan trọng với cuộc sống trên hành tinh. Nó bảo vệ chúng ta, giúp ta tránh được những tác động có hại của các tia vũ trụ và gió Mặt Trời.

Nếu không có từ trường, chúng ta sẽ không ngừng bị các vật chất độc hại tấn công và cuộc sống không thể duy trì trên Trái Đất. Tìm hiểu cơ cấu phát sinh ra từ trường Trái Đất, các hành tinh và các vì sao, là mục tiêu mà rất nhiều nhà khoa học trên thế giới theo đuổi.

Từ năm 1919, Joseph Larmor, một nhà vật lý người Anh, đã đưa ra giả thuyết cho rằng từ trường của Mặt Trời được sinh ra do sự chuyển động của các chất lỏng dẫn điện.

ổng kết lại, ta thấy từ trường trái đất biểu hiện rất không ổn định. Những bất thường lớn từ những thời kỳ rất ngắn cho đến các giai đoạn lệch phương và đảo cực đều là hậu quả của sự suy sụp trường lưỡng cực. Nhưng ngay tiếp sau lại có sự tăng mạnh của cường độ từ trường, biểu thị một sự bền vững của hệ nam châm trái đất. Cho đến nay, người ta vẫn chưa quan sát thấy một tính chu kỳ nào. Do đó, chưa thể dự đoán một sự đảo cực sắp tới hay một sự tiếp tục suy yếu của thành phần lưỡng cực từ. Trường địa từ vẫn còn, chưa mất !

Nguồn gốc của địa từ trường

Trái đất coi như có cấu tạo gồm một vỏ bao ngoài (đá silicat hóa) từ mặt đất (0 km) đến độ sâu 2900km, một lõi cứng ở tâm, bán kính cỡ 1300km, và ở giữa là một nhân lỏng, chủ yếu là sắt nóng chảy từ độ sâu 2900 km đến độ sâu 5100km. Nhân là một chất dẫn điện rất tốt ở phần trên, nhiệt độ tới 3000oC và áp suất hơn một triệu at-môt-phe. Ở PHẦN DƯỚI, ÁP SUẤT LÊN TỚI 3,5 triệu atmôtphe khiến cho lõi trở thành cực kỳ cứng. Sự truyền tải nhiệt trong nhân lỏng thực hiện bằng đối lưu, vật chất nóng chuyển lên trên mặt, vật chất lạnh chuyển xuống dưới sâu và nguồn gốc của từ trường gắn liền với chuyển động đối lưu của chất lỏng dẫn điện này. Hoạt động của nó giống như hoạt động của một máy phát điện tự kích, nghĩa là không có sự tham gia của các hiện tượng bên ngoài.

Một nam châm khổng lồ.

Ngay từ năm 1838, Gauss, đã chứng tỏ rằng nguồn gốc chính của từ trường đo được trên mặt địa cầu lại định vị trong lòng trái đất. Còn các nguồn khác, gọi là các nguồn bên ngoài, định xứ ở các tầng cao khí quyển và xa hơn nữa, thì đóng góp không đáng kể chỉ vào cỡ sai số các phép đo.


Giống như một dây đàn dương cầm rung động theo một âm cơ bản và các họa âm, từ trường do nguồn gốc nội tại cũng được phân tích thành một thành phần nổi trội và các thành phần thứ cấp. Khi dời xa nguồn, các thành phần thứ cấp suy giảm rất nhanh. Tín hiệu từ chính yếu, còn gọi là trường lưỡng cực định tâm, giống như tín hiệu từ do một thanh nam châm khổng lồ đặt tại tâm trái đất gây ra. Cường độ của thành phần này chiếm khoảng 90% cường độ từ trường tổng cộng đo trên Mặt Ðất. Thành thử, trên Trái Ðất có trường lưỡng cực chiếm ưu thế, thì chỉ có hai cực từ, nghĩa là có hai điểm "đối nhau", mà tại đó từ trường địa phương là "thẳng đứng". Hiện nay, lưỡng cực nghiêng 11,5 độ so với trục quay quả đất. Vị trí của lưỡng cực thay đổi theo thời gian, nhưng trung bình cứ khoảng chục nghìn năm thì trục lưỡng cực lại trùng với trục quay.

Còn trường phi lưỡng cực, nghĩa là thiếu mất thành phần lưỡng cực nói trên, lại vô cùng phức tạp với số cực rất cao (tứ cực, bát cực, v.v....). Trong những khoảng thời gian cỡ vài trăm hay vài nghìn năm, thì các độ biến thiên trung bình của trường phi lưỡng cực này bằng không. Do vậy, ở thang cỡ chục nghìn năm thì trường địa từ quy về trường của một lưỡng cực định tâm mà các cực từ tương ứng với các cực địa lý.

Nhưng nếu từ trường Trái Ðất mất đi ?...

Dĩ nhiên, lúc đó mọi cơ cấu dẫn hướng theo la bàn từ đều mất tác dụng. Nhưng may thay, ngày nay các máy bay, tàu biển đã sử dụng được song song nhiều công nghệ định vị, dẫn đường như vệ tinh, rađa, hay các hệ thống hàng hải, hàng không quán tính. Thành thử lo ngại chính ở đây là sẽ mất đi màn chắn từ bảo vệ Trái Ðất khỏi bức xạ vũ trụ (chủ yêú là các prôtôn năng lượng rất cao từ các thiên hà và Mặt Trời đi tới).

Còn một số loài chìm di cư, loài rùa, thậm chí một số loại vi khuẩn sử dụng địa từ trường để dẫn đường, có thể sẽ bị rối loạn. Tuy nhiên chắc chắn chúng vẫn có thể tổ hợp vài hệ thống định vị khác nhau để dò đường, khỏi lạc.

Mặt khác, như các nghiên cứu quá trình biến đổi của địa từ trường đã nêu trên, thì từ trường Trái Ðất không phải đột ngột mất đi, mà phải trải qua thời gian khá dài, ít nhất cũng phải vài trăm, vài nghìn năm. Như thế sẽ có đủ thời gian cho con người điều chỉnh được các thiết bị liên quan và nhiều thế hệ sinh vật có thể thích nghi dần. Và sự sống vẫn sẽ tồn tại !

Những điều thú vị về từ trường trái đất

Là tấm chắn bảo vệ trái đất, nhưng là tấm lá chắn vô hình, nên không ai có thể nhìn thấy từ trường trái đất. Song, chính cực quang lại tiết lộ cho chúng ta - những "người trần mắt thịt" - biết nó ở đâu.

Mặt trời không chỉ đem đến ánh sáng và hơi ấm mà còn là mối hiểm nguy của con người. Lý do: mặt trời liên tục phóng ra các hạt giàu năng lượng - gió mặt trời - vào vũ trụ và về hướng trái đất. Trước khi các hạt đó có thể chạm vào hành tinh của chúng ta thì chúng đã bị một tấm chắn ngăn lại, đó là từ trường của trái đất. Các nhà vật lý khẳng định rằng từ trường ngày càng yếu đi và sẽ dẫn đến sự thay đổi cực.

Từ trường giảm đi sẽ là thảm họa?

Từ trường là tấm chắn bảo vệ cho trái đất. Từ trường giảm đi thì ngày càng có nhiều tia cực tím đến bề mặt. Điều đó nghĩa là gì thì các cơn bão mặt trời trong quá khứ đã chỉ ra: Tháng giêng năm 1997 nó làm tê liệt một vệ tinh viễn thông trị giá 200 triệu dollar. 8 năm trước đó, nó đã làm hỏng mạng lưới điện ở Canada.

Các nhà khoa học cho rằng còn phải tính đến sự thay đổi thời tiết và khí hậu. Những cơn giông tố có lẽ sẽ xảy ra thường xuyên hơn và mạnh hơn. Lốc xoáy, lũ lụt cùng các kỳ hạn hán sẽ trở thành thông lệ.

Đối với một số loài động vật thì từ trường rất quan trọng vì chúng sử dụng từ trường để định hướng. Kiến, chim di cư, rùa và cá mập có lẽ sẽ lạc hướng nếu không có từ trường.

Sự thay đổi cực sẽ xảy ra muộn nhất là trong 1.000 năm

Thực sự là địa từ trường đã yếu đi rõ ràng - một dẫn chứng cho việc cứ một triệu năm có một lần thay đổi cực. Các nhà vật lý địa cầu đã tính toán rằng chậm nhất là 1.000 năm nữa thì điều đó sẽ xảy ra.

Từ trường trái đất có từ đâu?

Từ trường xuất hiện trong lòng trái đất . Nơi đó có nhân trái đất được cấu tạo chủ yếu là sắt. Nhân rắn bên trong được bao bọc bởi cái vỏ bằng sắt dạng lỏng. Do sức nóng từ trong nhân, kim loại sẽ chảy tràn lên bề mặt nhân, nguội đi và lại chìm xuống phía dưới. Đồng thời nó chảy theo đường xoắn ốc do trái đất quay. Sự chuyển động của sắt có khả năng dẫn điện sẽ làm xuất hiện một nguồn điện, tương tự như một máy phát điện khổng lồ. Và khi có dòng điện chảy thì sẽ xuất hiện từ trường.

Hình dạng của từ trường cũng giống như từ trường của một thỏi nam châm. Từ trường đi ra từ bán cầu nam và đi vào phía bán cầu bắc của trái đất. Hai nơi này được gọi là cực từ. Nó không trùng với cực nam và cực bắc địa lý mà cách nhau vài trăm cây số.

Từ trường vươn ra ngoài vũ trụ hơn 60.000 km. Nó tạo thành một cái vỏ bảo vệ chung quanh trái đất. Sự bảo vệ này là cần thiết vì mặt trời không ngừng phát ra các hạt tích điện, còn được gọi là gió mặt trời. Từ trường cản gió mặt trời và dẫn nó đi vòng qua trái đất. Từ trường bị biến dạng bởi gió mặt trời, hướng phía mặt trời bị nén lại, còn hướng kia thì xuất hiện một cái đuôi dài, có thể vươn vào vũ trụ đến 250.000 km.

Tại sao từ trường trái đất lại giảm?

Nguyên nhân từ trường giảm nằm ở trong lòng trái đất. Ở đó kim loại chảy lỏng xoay vòng quanh nhân ngoài. Bằng chuyển động cắt ngang từ trường nó tạo ra một dòng điện, dòng điện đó cũng tạo ra một từ trường nữa. Giả sử như hướng chuyển động đó giữ nguyên thì từ trường trước đó vẫn nguyên vẹn. Nhưng do đường chuyển động của nó thường xuyên thay đổi, từ trường được tạo ra cũng thay đổi và làm giảm bớt đi từ trường có trước.

Kết quả là trái đất đổi cực?

Cứ khoảng 1 triệu năm thì cực từ của trái đất thay đổi. Theo sự phỏng đoán của các nhà vật lý trái đất thì khi thay đổi cực, từ trường của trái đất không ổn định và phân ra làm nhiều từ trường nhỏ, bao bọc lấy trái đất khắp mọi hướng. Sau đó thì từ trường sẽ ổn định trở lại nhưng theo hướng ngược lại. Điều đó có nghĩa là đường đi của từ trường sẽ không phải là từ Nam đến Bắc mà từ Bắc đến Nam.

Từ trường trái đất - nguyên nhân của các hiện tượng tự nhiên

Không chỉ có các nhà vật lý mới bận tâm đến từ trường của trái đất. Thực tế thì từ trường cũng đóng một vai trò quan trọng trong thế giới động vật. Không có nó thì các loài chim di cư sẽ mất phương hướng. Nhà động vật học, giáo sư Wolfgang Wiltschko, người nghiên cứu hơn 35 năm qua về giác quan cảm nhận từ trường của chim di cư, đã chứng minh được điều đó bằng một thử nghiệm thông minh: trong một cái phễu lớn không có khả năng định hướng, Wiltschko đã nhốt một con chim hồng tước và để nó tìm hướng bay. Cũng như các loài chim di cư khác thường thay đổi hướng bay theo mùa. Mùa thu chúng bay về vùng ấm áp hơn ở phương Nam, trong tháng tư chúng lại bay trở về phương Bắc. Trong cuộc thử nghiệm, con hồng tước vẫn định hướng được rõ ràng về phương Bắc mà không có sự chỉ đường của thiên nhiên như vị trí mặt trời hay các vùng núi. Nếu cực từ tiếp tục dịch chuyển với tốc độ nhanh, thì điều này sẽ là một vấn đề nghiêm trọng đối với các loài chim di cư trong tương lai.
Nhóm Quế Cường + Hòang Vũ - lớp 11A3 - trường Lê Hồng Phong
 
Từ khoá:
Thêm chú thích: từ trường trái đất 1  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ năm, 22 Tháng một 2009, 04:29 PM
 

Hiệu ứng Hall (đọc như "hiệu ứng hôn") là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang có dòng điện chạy qua. Lúc đó người ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall. Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện chạy qua thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall. Hiệu ứng này được khám phá bởi Edwin Herbert Hall vào năm 1879.

Cơ chế

Hiệu ứng Hall được giải thích dựa vào bản chất của dòng điện chạy trong vật dẫn điện. Dòng điện này chính là sự chuyển động của các điện tích (ví dụ như electron trong kim loại). Khi chạy qua từ trường, các điện tích chịu lực Lorentz bị đẩy về một trong hai phía của thanh Hall, tùy theo điện tích chuyển động đó âm hay dương. Sự tập trung các điện tích về một phía tạo nên sự tích điện trái dầu ở 2 mặt của thanh Hall, gây ra hiệu điện thế Hall.

Công thức liên hệ giữa hiệu thế Hall, dòng điện và từ trường là:

VH = (IB)/(den)

với VH là hiệu thế Hall, Icường độ dòng điện, Bcường độ từ trường, d là độ dày của thanh Hall, e là điện tích của hạt mang điện chuyển động trong thanh Hall, và n mật độ các hạt này trong thanh Hall.

Công thức này cho thấy một tính chất quan trong trong hiệu ứng Hall là nó cho phép phân biệt điện tích âm hay dương chạy trong thanh Hall, dựa vào hiệu thế Hall âm hay dương. Hiệu ứng này lần đầu tiên chứng minh rằng, trong kim loại, electron chứ không phải là proton được chuyển động tự do để mang dòng điện. Điểm thú vị nữa là, hiệu ứng cũng cho thấy trong một số chất (đặc biệt là bán dẫn), dòng điện được mang đi bởi các lỗ trống điện tử (có điện tích tổng cộng là dương) chứ không phải là electron đơn thuần.

Khi từ trường lớn và nhiệt độ hạ thấp, có thể quan sát thấy hiệu ứng Hall lượng tử, thể hiện sự lượng tử hóa điện trở của vật dẫn.

Với các vật liệu sắt từ, điện trở Hall bị tăng lên một cách dị thường, được biết đến là hiệu ứng Hall dị thường, tỷ lệ với độ từ hóa của vật liệu. Cơ chế vật lý của hiệu ứng này hiện vẫn còn gây tranh cãi

Ứng dụng

Hiệu ứng Hall được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị đo, đầu dò. Các thiết bị này thường phát ra tín hiệu rất yếu và cần được khuếch đại. Đầu thế kỷ 20, các máy khuếch đại dùng bóng chân không quá tốn kém, nên các đầu đo kiểu này chỉ được phát triển từ khi có công nghệ vi mạch bán dẫn. Ngày nay, nhiều "đầu dò hiệu ứng Hall" chứa sẵn các máy khuếch đại bên trong.

1. Đo cường độ dòng điện

Hiệu ứng Hall nhạy cảm với từ trường, mà từ trường được sinh ra từ một dòng điện bất kỳ, do đó có thể đo cường độ dòng chạy qua một dây điện khi đưa dây này gần thiết bị đo. Thiết bị có 3 đầu ra: một dây nối đất, một dây nguồn để tạo dòng chạy trong thanh Hall, một dây ra cho biết hiệu thế Hall. Phương pháp đo dòng điện này không cần sự tiếp xúc cơ học trực tiếp với mạch điện, hầu như không gây thêm điện trở phụ của máy đo trong mạch điện, và không bị ảnh hưởng bởi nguồn điện (có thể là cao thế) của mạch điện, tăng tính an toàn cho phép đo. Có vài cách để đưa dây điện mang dòng vào gần thiết bị đo như sau:

+ Cuốn dòng cần đo

Dòng điện cần đo có thể được cuốn quanh thiết bị đo. Các độ nhạy ứng với các cường độ dòng điện khác nhau có thể được thay đổi bằng số vòng cuốn quanh thiết bị đo. Phương pháp này thích hợp cho các ampe kế lắp vĩnh cửu vào cùng mạch điện.

+Kẹp vào dòng cần đo

Thiết bị được kẹp vào dây dẫn điện. Phương pháp này dùng trong kiểm tra đo đạc, không lắp vĩnh cửu cùng mạch điện.

2. Tính nhân

Về cơ bản ứng dụng này dựa vào công thức của hiệu ứng Hall: hiệu thế Hall là tích của cường độ dòng điện (tỷ lệ với hiệu điện thế áp dụng lên thanh Hall, nhờ định luật Ohm) với cường độ từ trường (có thể được sinh ra từ một cuộn cảm, tỷ lệ với hiệu điện thế áp dụng lên cuộn cảm).

+ Đo công suất điện

Công suất tiêu thụ của một mạch điện là tích của cường độ dòng điệnhiệu điện thế trên mạch. Vậy có thể đo công suất này bằng cách đo dòng điện (như mô tả ở trên) đồng thời với việc dùng hiệu điện thế của mạch điện để nuôi dòng qua thanh Hall. Phương pháp như vậy có thể được cải tiến để đo công suất dòng điện xoay chiều trong sinh hoạt dân dụng. Nó thường chính xác hơn các thiết bị truyền thông và ít gây cản trở dòng điện

+ Xác định vị trí và chuyển động

Hiệu ứng Hall có thể dùng để xác định vị trí cơ học. Các thiết bị kiểu này không có một chi tiết cơ học chuyển động nào và có thể được chế tạo kín, chịu được bụi, chất bẩn, độ ẩm, bùn lầy... Điều này giúp các thiết bị này có thể đo đạc vị trí tiện hơn dụng cụ quang học hay cơ điện.

+ Khởi động ô-tô

Khi quay ổ khóa khởi động ô-tô, một nam châm gắn cùng ổ khóa quay theo, gây nên thay đổi từ trường, được cảm nhận bởi thiết bị dùng hiệu ứng Hall. Phương pháp này tiện lợi vì nó không gây hao mòn như phương pháp cơ học khác.

+ Dò chuyển động quay

Việc dò chuyển động quay tương tự như trên rất có ích trong chế tạo hệ thống hãm phanh chống trượt nhạy bén hơn của ô-tô, giúp người điều khiển xe dễ dàng hơn.

Nhóm Quế Cường + Hòang Vũ lớp 11A5- trường Lê Hồng Phong

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: hiệu ứng Hall  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ tư, 21 Tháng một 2009, 11:06 PM
 

LOÀI CHIM TRÚ ĐÔNG

+ Từ bấy lâu nay, qua các thử nghiệm hành vi, các nhà khoa học đã biết rằng chim di trú sử dụng một loại la bàn từ trường nội tại (tức trong cơ thể) để định hướng bay. Nhưng việc la bàn đó vận hành cụ thể như thế nào thì vẫn còn là một ẩn số.

+ Giờ đây, nhà khoa học Dominik Heyers, thuộc Trường Đại học Oldenburg, Đức, và các cộng sự đã có những bằng chứng để khẳng định rằng những phân tử trong mắt chim di trú có sự liên kết với một khu vực trong não có chức năng định hướng.

+ Cụ thể là nhóm nghiên cứu đã xác lập được mối liên hệ chức năng trực tiếp giữa các tế bào trong võng mạc và một vùng ở não trước có tên là Cluster N. Theo đó, tín hiệu từ những tế bào thần kinh trong mắt nhạy cảm với hướng từ trường đã được nối với một khu vực ở não trước chịu trách nhiệm về thị giác.

+ Nhóm nghiên cứu đã tiêm một chất đánh dấu (tracer) vào Cluster N, trong khi một chất đánh dấu khác được tiêm vào võng mạc. Chất đánh dấu này có khả năng di chuyển dọc theo các sợi thần kinh.

+ Sau khi chim định hướng xong, nhóm nghiên cứu nhận thấy cả hai chất đánh dấu này đều di chuyển đến cùng một chỗ – đó là một khu vực chịu trách nhiệm về thị giác nằm trong vùng đồi (thalamus) của não.

+ Vùng đồi là nơi mà mọi tín hiệu từ các giác quan – như thị giác, thính giác, xúc giác và vị giác – đều phải đi qua trước khi được kết nối với những tế bào thần kinh ở các khu trung tâm khác của não. Có nghĩa những tín hiệu đó phải đi qua một bộ phận lọc thông tin rồi mới đến được khu vực não phân tích (não tư duy).

+ Qua thử nghiệm này, nhóm nghiên cứu xác định Cluster N và võng mạc có sự liên hệ chặt chẽ với nhau để giúp chim có khả năng định hướng theo từ trường. Nói cách khác, não đã xử lý những thông tin về hướng từ trường được chuyển đến từ mắt chim.

+ Điều đó có nghĩa là chim di trú cảm nhận từ trường như là một mô hình thị giác, tức “nhìn thấy” từ trường.

Bà Heyers giải thích rằng trong võng mạc chim di trú có các protein cryptochrome chứa các phân tử cần thiết cho việc cảm ứng từ trường. Chính các protein này đã kích thích các tế bào cảm thụ hình ảnh, tùy theo hướng của từ trường.

+ Theo nhóm nghiên cứu, các protein cryptochrome này đóng vai trò như một la bàn giúp chim di trú có khả năng định hướng trong khi bay.

@ Một số loại chim trú đông:

+ Chim Garden Warbler (chim chích) được ước tính có khoảng 10 triệu con trên toàn thế giới, thường sinh sản ở Bắc Âu và trú đông ở châu Phi. Loài chim này đã được dùng để thí nghiệm ở trên.

+ Chim Swainson (chim hét) là loài chim di trú có bộ lông màu nâu lục thường kiếm ăn ở các khu rừng tùng bách Alaska, miền nam Canada, bang bắc California, Michigan, New England và Newfoundland (Mỹ). Vào mùa thu, loài chim hét bay đi rất xa, đến Peru và Ecuador - nơi chúng trú đông - một quãng đường dài tối thiểu 4.800 km, phải bay không nghỉ suốt 16 tiếng qua vịnh Mexico. Loài chim này là những đối tượng thí nghiệm đặc biệt thuận lợi. Một điều ngẫu nhiên là các chú chim hét có những hành vi di trú ngay cả khi chúng chưa bao giờ rời khỏi phòng thí nghiệm. Trong chiếc lồng tròn, chúng nhảy nhót hướng về phía Nam nếu là vào mùa thu và về phía Bắc nếu là vào mùa xuân. Vào những mùa không đi di trú, loài chim này hoạt động vào ban ngày và ngủ vào đêm. Nhưng khi mùa thu đến và ngày trở nên ngắn hơn, những chú chim này bắt đầu ăn nhiều hơn - tăng cân trước khi di trú - và có những biểu hiện của "tình trạng không ngủ được về đêm". Vào thời kỳ đó chúng nhảy nhót suốt đêm. Giả thuyết ban đầu cho rằng, loài chim hét Swainson cũng dùng phương pháp ngủ một bán cầu não, một hình thức ngủ đã được quan sát thấy ở nhiều loài chim: một mắt nhắm còn mắt kia vẫn mở. Giả thuyết này cho rằng chim bay được với những quãng đường lớn là nhờ vào việc ngủ luân phiên từng bên não bộ của chúng. Nhưng sau khi thực hiện một số thí nghiệm sơ bộ, nhà nghiên cứu cho rằng cách ngủ này không phải là phương thức chính mà chim hét dùng để xử lý việc mất ngủ. Thay vì thế, chúng thay đổi thói quen hằng ngày vào mùa di trú: chúng ít hoạt động hơn và ngủ lơ mơ. Chúng có thể để cho mắt xếch lên và xù lông ra - một dấu hiệu của việc ngủ lơ mơ. Cách thức ngủ này rất hiếm gặp vào mùa không di trú. Nhà nghiên cứu cho rằng những giấc ngủ ngắn này rất quan trọng trong việc chiến đấu với tình trạng mất ngủ. Có thể chúng có những giấc ngủ cực ngắn trong khi bay. Để có thời gian dành cho những giấc ngủ dạng này, chim hét phải từ bỏ những việc mà Bingman mô tả là hoạt động khám phá hoặc chơi đùa nhảy nhót.

Nhóm:+ Phạm Anh Dũng

+ Châu Trọng Nam


 
Từ khoá:
Thêm chú thích: chim di trú  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ tư, 21 Tháng một 2009, 11:04 PM
 

+ Cá hồi là tên gọi cho một số loài cá da trơn sống ở các nước ôn đới và hàn đới thuộc họ Salmonidae. Cá hồi sống ở Đại Tây DươngThái Bình Dương và Hồ Great Lakes, Bán đảo Kamchatka, và ở Viễn Đông Nga. Ở Việt Nam, cá hồi đã được nuôi thành công ở Sa Pa.

+ Cá hồi sống trong môi trường "nước động" Cá hồi sinh ra ở môi trường nước ngọt, nhưng cá con chỉ sống một thời gian ngắn ở môi trường này rồi tự bơi ra biển. Phần lớn quãng đời của cá hồi là sống trong môi trường nước mặn. Cá hồi di cư vì hai lý do: nguồn thức ăn và địa điểm sinh sản. Nguồn thức ăn của cá hồi là ở biển, trong khi đó cá lại sinh sản ở vùng nước ngọt.

+ Loài cá hồi khi di chuyển định hướng bằng mùi. Mỗi chú cá nhớ một mùi của dòng sông nơi nó sinh ra. Khi di chuyển qua đại dương trở về con sông sinh sản, con cá sẽ tìm thấy đường của nó một cách hoàn toàn bản năng vì mùi vị thân quen càng gần càng trở nên rõ rệt.

+ Sự di cư ngược dòng sông về các bãi đẻ chỉ xảy ra một lần trong đời của hầu hết cá hồi (Salmon). Khi đến tuổi sinh sản, cá hồi di cư hàng dặm để các bãi đẻ trứng. Khi về đến cửa sông, chúng tụ lại trong vùng nước lợ (nước hơi mặn) và đợi con nước lớn đưa chúng ngược lên dòng sông.

+ Hành trình ngược dòng sông có thể mất vài tháng. Những chú cá thường phải băng mình qua những thác nước và vách dốc để đến những con suối cạn đẻ trứng. Vì cá hồi không ăn ở vùng nước ngọt, nên chúng bị mất 40% khối lượng cơ thể vào thời gian đẻ trứng và thụ tinh cho trứng. Hầu hết chúng đều chết sau đó.

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: cá hồi  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ tư, 21 Tháng một 2009, 10:58 PM
 

BÃO TỪ (MAGNETIC STORM)

+ Bão từ hay còn gọi là bão địa từ trên Trái Đất là những thời kỳ mà kim la bàn dao động mạnh. Nguyên nhân gây ra bão từ là do dòng hạt mang điện phóng ra từ các vụ bùng nổ trên Mặt Trời tác dụng lên các đường cảm ứng từ của Trái Đất. Trên một số hành tinh khác trong hệ Mặt Trời, nhất là các hành tinh có từ quyển (như Sao Thổ) cũng có hiện tượng tương tự.

+ Các quá trình được miêu tả như sau:

1.Các dòng hạt mang điện phóng ra từ Mặt Trời sinh ra một từ trường, có độ lớn vào khoảng 6.10-9tesla.

2.Từ trường này ép lên từ trường Trái Đất làm cho từ trường nơi bị ép tăng lên.

3.Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra một dòng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trường của Trái Đất.

4.Dòng điện cảm ứng này có thể đạt cường độ hàng triệu ampe chuyển động vòng quanh Trái Đất và gây ra một từ trường rất lớn tác dụng lên từ trường Trái Đất.

5.Hiện tượng này tiếp diễn làm cho từ trường Trái Đất liên tục biến thiên và kim la bàn dao động mạnh.

+ Nếu hướng của từ trường trong tầng điện ly hướng về phía Bắc, giống như hướng của từ trường Trái Đất, bão địa từ sẽ lướt qua hành tinh của chúng ta. Ngược lại, nếu từ trường hướng về phía Nam, ngược với hướng từ trường bảo vệ của Trái Đất, các cơn bão địa từ mạnh sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới Trái Đất. Mặc dù khí quyển Trái Đất chặn được các dòng hạt năng lượng cao đến từ Mặt Trời này (gồm electronproton), song các hạt đó làm xáo trộn từ trường của hành tinh, cụ thể là từ quyển, có thể gây ra rối loạn trong liên lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất điện.

+ Các vụ phun trào khí và nhiễm điện từ Mặt Trời được xếp theo 3 cấp: C là yếu, M là trung bình, X là mạnh. Tùy theo cấp cao hay thấp mà ảnh hưởng của nó lên từ trường Trái Đất gây ra bão từ nhiều hay ít. Bão từ được xếp theo cấp từ G1 đến G5, G5 là cấp mạnh nhất. Theo nhiều nghiên cứu thì hiện nay các cơn bão từ xuất hiện nhiều hơn và mạnh hơn, điều này cho thấy rằng Mặt Trời đang ở vào thời kỳ hoạt động rất mạnh.

+ Bão từ là kết quả của quá trình hoạt động của mặt trời. Ngoài photon (ánh sáng) mặt trời còn phát ra vô số hạt tích điện như proton, hạt nhân heli (hạt α) và electron. Những hạt đó tạo thành gió mặt trời. Chúng bay đến vùng lân cận của Trái đất và tác dụng tương hỗ với từ trường Trái đất - tức là địa từ trường (ĐTT).

+ Hành tinh của chúng ta là một nam châm khổng lồ mà cực Nam và cực Bắc nằm ở gần hai địa cực. Càng gần các cực thì ĐTT càng mạnh. Các hạt tích điện bay từ Mặt trời, chịu ảnh hưởng của ĐTT, chạy xoay quanh đường sức của nó theo hình xoắn ốc và tạo thành lớp bức xạ nằm phía trên tầng khí quyển.

+ Nơi gần cực có các đường sức tiếp cận với Trái đất, các hạt tích điện tiếp xúc với bề mặt khí quyển, ion hóa lớp trên của nó nhờ đó mà chúng ta được chiêm ngưỡng hiện tượng phát quang ở vùng cực.

+ Khi Mặt trời tăng tần suất hoạt động thì các hạt tích điện tác dụng tương hỗ với ĐTT lớn hơn bình thường, sự cân bằng của ĐTT bị phá vỡ và cường độ của từ trường tăng lên. Hiện tượng cường độ của ĐTT đạt giá trị cao và gây tác động kéo dài thì gọi là hiện tượng bão từ.

+ Công tác dự báo và đo đạc bão từ dựa trên cơ sở quan sát các vết đen của Mặt trời. Vết đen là hố lớn hình phễu trên bề mặt Mặt trời nóng bỏng mà các hạt của plasma bay từ độ sâu thẳm và có nhiệt độ cao sẽ bay qua đó tớ Trái đất. Các loại hạt tích điện mất khoảng 1 đến 2 ngày mới tới được hành tinh của chúng và sẽ tác động đến ĐTT. Vết đen xuất hiện rồi lại biến mất. Đặc biệt có những vết lớn tồn tại hàng tháng. Nguồn phát ra các hạt tích điện có thể là một nhóm các vết đen nhỏ có thời gian tồn tại rất ngắn. Vì vậy, đối với loại này, dự báo lâu dài là không chính xác bởi có những vết đen mà lúc các nhà quan sát phát hiện ra lại có thể đã không còn tồn tại nữa.

+ Trên thế giới có nhiều cơ sở nghiên cứu tiến hành quan sát Mặt trời: Mỹ có NASA, Nga có Trường Đại học về Mặt Trời, Trường Đại học Địa từ và sóng bức xạ. Tại các cơ sở đó, người ta đo liên tục cái gọi là "địa từ đồ', trong đó biểu thị cường độ của ĐTT. Căn cứ vào kết quả đo đạc, người ta sẽ đánh giá mức độ tác động có liên quan đến bão từ.

+ Liệu ĐTT có tác động đến con người ? Đối với nhiều người thì víệc trả lời cho câu hỏi trên không hẳn là có. Có người cho nó là điều tưởng tượng vô lý. Số khác lại thường xuyên kêu đau đầu trong thời gian có bão từ. Nhưng không ai có thể phủ định việc chim có thể bị lạc hướng trong khi bay chuyển vùng do bị bão từ chi phối vì chúng định vị bằng từ trường.

+ Mặc dù mặt trời đang đi đến giai đoạn yên tĩnh nhưng các trận bão từ vẫn có thể xảy ra. Chu kỳ hoạt động của mặt trời là 11 năm và đã đạt đỉnh vào năm 2001 - khi mặt trời hoạt động cực mạnh và có rất nhiều bão từ. Dự báo tới năm 2007 mặt trời mới yên tĩnh hoàn toàn. Tính tới 11g30 (ngày 22/9), dữ liệu từ 4 đài địa từ ở Phú Thuỵ (Gia Lâm), Sa Pa (Lào Cai), Đà Lạt (Lâm Đồng) và Bạc Liêu (tỉnh Bạc Liêu) cho thấy hoạt động của mặt trời hoàn toàn yên tĩnh, chưa có dấu hiệu bùng nổ sắc cầu mặt trời. Tuy vậy, theo kinh nghiệm thì trước các trận bão từ lớn, hoạt động của mặt trời thường cực kỳ yên tĩnh như thế.

+ Bùng nổ sắc cầu mặt trời là những vụ nổ lớn nhất trong Thái dương hệ và có thể giải phóng lực của nhiều quả bom hạt nhân 1 tỷ mega tấn. Bùng nổ sắc cầu giải phóng các chùm plasma khổng lồ trung hoà về điện của các hạt tích điện. Trên đường đi tới trái đất, các chùm này sẽ bao trùm lên trái đất, tác động với từ quyển trái đất, tạo ra hệ dòng điện tròn xung quanh trái đấtvà nó cũng gây ra bão từ.

@ Ảnh hưởng của bão từ tới sức khỏe con người:

+ Thời kỳ có bão từ là thời kỳ rất nguy hiểm cho người có bệnh tim mạch bởi vì từ trường ảnh hưởng rất mạnh đến hoạt động của các cơ quan trong hệ tuần hoàn của con người. Ngoài ra từ trường của Trái Đất cũng giúp cho một số loài động vật thực hiện một số chức năng sống của chúng như là chức năng định hướng do đó bão từ cũng sẽ ảnh hưởng lớn đến sự sống của các loài này.

+ Đã nhiều năm nay, các nhà bác học quan tâm đến vấn đề ảnh hưởng của bão từ đối với sức khỏe con người. Một số chuyên gia cho rằng đây là vấn đề rất nghiêm trọng, ngược lại, một số người khác không đồng tình với ý kiến ấy. Tiến sĩ khoa học y khoa Yuri Gurfinkel, giám đốc một trong những bệnh viện lớn ở Moskva, đã nghiên cứu rất nghiêm túc vấn đề này trong vòng hơn 15 năm nay. Ông đã thống kê được rằng, trong những ngày có bão từ, số lượng bệnh nhân tim mạch tăng lên 25-30%. Trong thực tế con số này lớn hơn rất nhiều. Ông chỉ ghi chép tỉ mỉ những trường hợp xác định ngày mắc bệnh một cách chính xác. Sau đó, ông chuyển các số liệu ấy cho Viện địa từ, tầng iôn và tán xạ sóng radio thuộc viện Hàn lâm khoa học Nga. Ở đó người ta tiến hành đối chiếu các số liệu này với các chỉ số hoạt tính địa từ. Hóa ra, trước hoặc trong những ngày có bão từ, bệnh nhân nhiều gấp đôi so với những ngày đẹp trời. Và đây không chỉ là các ghi chép của ông. Các đồng nghiệp ở nhiều thành phố khác cũng có những kết quả quan sát tương tự.

+ Các cơn bão từ khác nhau về tần suất và cường độ. Hơi ngược đời một chút, nhưng ông nhận thấy rằng những cơn bão từ nhỏ nhiều khi lại tác động mạnh đến sức khỏe con người, hơn là những cơn bão từ lớn. Và bão từ đột ngột thường nguy hiểm hơn những cơn bão từ kéo đến dần dần. Nói chung, khoảng 85% bão từ ảnh hưởng đến cơ thể người theo từng mức độ khác nhau.

+ Luồng hạt bẩn sinh ra do các vụ nổ trên mặt trời sẽ xuống đến mặt đất sau khoảng 3 ngày đêm. Luồng này có ảnh hưởng xấu đến sự sống trên mặt đất. Tìm ra cơ chế ảnh hưởng này là nhiệm vụ chính của ông. Người ta đã lấy máu làm đối tượng nghiên cứu. Mấy năm gần đây xuất hiện giả thiết cho rằng tác nhân đầu tiên, đầu mối tiếp nhận tác động từ đối với cơ thể người là huyết cầu tố — chất protit có trong cấu tạo của tế bào máu. Trong thành phần của chất này có sắt. Trong cơ thể người liều lượng sắt là khoảng 4,5-5 gr, một nửa lượng này nằm trong các phân tử hồng cầu. Có lẽ vì vậy mà máu chính là yếu tố đầu tiên phản ứng trước sự thay đổi của luồng từ.

+ Trước hết, các nhà khoa học nghiên cứu các mao mạch trong hệ thống tuần hoàn máu. Những hồng cầu lưu chuyển trong các mao mạch này, đưa ô xy đi nuôi các mô, rồi cũng các hồng cầu này nhận thán khí và các sản phẩm trao đổi chất. Các nhà khoa học ở Viện thần kinh học nghiên cứu đặc tính lưu biến của máu, tức là tính lưu thông của máu, ở các bệnh nhân bị đột quỵ. Họ nhận thấy rằng trong khoảng thời gian một hai ngày trước khi có bão từ thì đặc tính lưu biến này bị biến đổi. Máu lưu thông chậm hẳn lại. Đỉnh điểm của hiện tượng này thể hiện trong ngày bão từ xuất hiện.

+ Nhà bác học đã sử dụng một thiết bị chuyên dụng để nghiên cứu máu của người bệnh một cách an toàn. Với sự hỗ trợ của máy này, họ khẳng định được rằng trong những ngày bão từ, quá trình trao đổi ô xy và các chất thải bị chậm lại. Trong mao mạch người khỏe mạnh máu lưu chuyển nhanh và đều đặn. Một ngày đêm sau khi bão từ xuất hiện, hồng cầu thường dính lại với nhau. Điều đó có nghĩa là chúng không thể dễ dàng chuyển ôxy cho các mô, và lúc đó hiện tượng thiếu ô xy bắt đầu. Đối với các bệnh nhân thiếu máu cục bộ thì thông thường các cơ tim đã không được cung cấp ô xy một cách đầy đủ. Có thể nói một cách hình tượng rằng trong những ngày bão từ, họ bị “hiệu ứng kép” thiếu ô xy, điều đó gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe.

+ Để phòng ngừa các hồng cầu dính kết, các nhà khoa học khuyến cáo người bệnh nên dùng thuốc aspirin. Trong thời gian bão từ, liều lượng hiệu quả nhất là 200mg. Bằng việc theo dõi bệnh nhân trong suốt ngày đêm, họ đã ghi nhận sự rối loạn hoạt động của tim, đồng thời cùng việc đó họ cũng ghi lại các theo dõi về quá trình bão từ. Kết quả cho thấy rằng khi bão từ đạt mức tối đa thì tần suất co bóp tim của bệnh nhân tăng cao, trong một số trường hợp huyết áp của họ cũng bị tăng lên. Và rốt cục là xảy ra điều tệ hại nhất. Khi bão từ mạnh nhất, máy ghi nhận sự rối loạn nhịp tim khiến các tâm thất rung, cơ bóp nhanh, loạn nhịp, không đồng đều. Phản ứng như vậy dễ gây ra tử vong đột ngột cho những người bị bệnh tim mạch. Trong thực tế, ngay cả đối với những người khỏe mạnh, bão từ cũng gây ảnh hưởng trên toàn bộ các bộ hệ thống cơ thể: các cảm xúc, hoạt động thể lực và hoạt động trí tuệ…đều suy giảm. Tất nhiên, người khỏe mạnh thì sức đề kháng tốt hơn và quá trình hồi phục cũng nhanh chóng hơn so với người bệnh.

+ Ông Yuri Gurfinkel kết luận, ông đã theo dõi chừng 10 000 bệnh nhân. Trong số đó có khoảng 5000 người đã bị nhồi máu cơ tim.

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: bão từ 1  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ tư, 21 Tháng một 2009, 10:08 PM
 

Khái niệm và tính chất

*kim nam châm nào cũng có 2 từ cực .Khi để tự do cực luôn chỉ huớng bắc địa lí gọi là cực bắc , còn cực luôn chỉ huơng nam gọi là cực nam . Dựa vào tính chất này, kim nam châm được ứng dụng làm la bàn.
Tên gọi:

Từ Kim chỉ Nam lxuất phát từ chữ "Nam châm" trong tiếng Hán ( Nam châm quá quen thuộc đúng không bạn?). Do đó có thể nói xuất phát cụm từ Kim chỉ Nam là từ người Trung Hoa
Về nguồn gốc cụm từ liên quan đến việc phát minh ra la bàn, lịch sử la bàn bắt đầu từ hơn 1000 năm trước Công nguyên. La bàn đầu tiên được gọi là "kim chỉ Nam" do người Trung Hoa phát minh ngay khi người ta tìm ra được từ lực và đá nam châm. Kim chỉ nam ngày xưa khác la bàn ngày nay chủ yếu là hình dáng, nó có hình dáng một cái muỗng cắt ra từ một miếng nam châm và được đặt trên một cái đế bằng đồng đã được mài láng để giảm ma sát. Lúc đó người ta đã biết đồng là kim loại không có ảnh hưởng đến từ trường do đó, không làm lệch hướng của kim nam châm. Phần muỗng tròn láng để chính giữa đế đồng làm trọng tâm thành ra cán của kim chỉ nam có thể quay xung quanh. Sau khi muỗng đứng im (cân bằng tĩnh) cán muỗng chỉ hướng Nam. Người Trung quốc xem hướng Nam là hướng của vua chúa nên dùng chữ "chỉ Nam" chớ không dùng chữ chỉ Bắc (!?).

Ngoài ra, cũng có quan niệm cho rằng, người ta không gọi là kim chỉ bắc mà lại gọi kim chỉ nam là vì kim này được phát minh từ rất xưa, được quân của Vũ Vương sử dụng để chỉ đường xuống phương Nam đánh nhà Ân Thương. Vì họ đánh xuống phương Nam nên họ cho "cái đầu kia" quan trọng hơn "cái đầu này" (!?).

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: Kim nam châm  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ tư, 21 Tháng một 2009, 09:49 PM
 

Nam châm

I.Tổng quát :

Lịch sử:

Vào một lúc nào đó trước năm 800 TCN, người Hy Lạp tìm thấy một loại đá lạ lung màu đen. Có lẽ Thales người thành Mietus, về sau đã viết về việc hút kim loại của loại đá lạ này, nhưng xem chừng người Hy Lạp chưa khám phá ra khả năng quay về phương bắc của nó.

Người Trung Hoa đã khám phá ra điều này khoảng 300 năm sau. Vùng đất mà người ta tìm thấy loại đá này lần đầu là Magnesi nên người ta lấy nó mà đặt tên cho loại đá này ( Magnetite), và cho bất cứ cái gì có đặc tính giống như nó (Magnet-nam châm).

Khái niệm

Nam châm là một nguồn từ có hai cực: Bắc và Nam, và một từ trường tạo từ các đường từ đi từ cực Bắc (N) đến cực Nam (S).

nam châm chữ U

Sự tương tác của các cực từ cũng giống như tương tác giữa các điện tử: các cực cùng loại đẩy nhau và các cực khác loại hút nhau.

Tuy nhiên, có một sự khác nhau cơ bản giữa cực từ và điện tử là các cực từ bao giờ cũng xuất hiện thành từng cặp có cùng cường độ và khác loại. Nếu bẻ gãy một đầu cực của nó thì phần còn lại vẫn là một thanh nam châm với đầy đủ hai cực => Ta không thể tách cực Bắc và cực Nam của một thanh nam châm ra khỏi nhau cho dù thanh nam châm đã trở nên vô cùng nhỏ.

Trong cuộc sống hằng ngày, có thể nhận ra nam châm là các vật có khả năng hút và đẩy vật bằng sắt hay thép non. Trong từ học, nam châm là một vật có khả năng sinh một lực dùng để hút hay đẩy một từ vật hay một vật có độ cảm từ cao khi nằm gần nam châm. Lực phát sinh từ nam châm gọi là từ lực.

II. Các loại nam châm

1) Nam châm điện :

sơ đồ 1 nam châm điện đầu tiên

• Nguồn gốc :

Nam châm điện lần đầu tiên được phát minh bởi nhà điện học người Anh William Sturgeon (1783-1850) vào năm 1825. Nam châm điện của Sturgeon là một lõi sắt non hình móng ngựa có một số vòng dây điện cuốn quanh. Khi cho dòng điện sinh ra bởi một pin nhỏ chạy qua, lõi sắt bị từ hóa và cảm ứng từ sinh ra đủ mạnh để hút lên được một hộp sắt nặng 7 ounce. Khi ngắt dòng điện, từ trường của lõi cũng biến mất

• Khái niệm :

Nam châm điện là một dụng cụ tạo từ trường hay một nguồn sản sinh từ trường hoạt động nhờ từ trường sinh ra bởi cuộn dây có dòng điện lớn chạy qua. Cảm ứng từ của nam châm điện được dẫn và tạo thành lớn nhờ việc sử dụng một lõi dẫn từ làm bằng vật liệu từ mềmđộ từ thẩm lớn và cảm ứng từ bão hòa cao. Khác với nam châm vĩnh cửu có cảm ứng từ cố định, nam châm điện có cảm ứng từ có thể thay đổi được nhờ việc điều khiển dòng điện chạy qua cuộn dây.

► Các loại nam châm điện :

Cuộn dây: Một dây dẩn điện với vài vòng quấn

Vòng dây : Một dòng tròn dẩn điện với vài nhiều vòng quấn

► Cấu tạo :

Nam châm điện gồm hai phần là cuộn dây tạo từ trường và lõi dẫn (khuếch đại) từ.

2) Nam châm vĩnh cửu:

• Khái niệm :

Nam châm vĩnh cửu là các vật được cấu tạo từ các vật liệu từ cứng có khả năng giữ từ tính không bị mất

• Phân loại theo vật liệu :

Oxit sắt:

Là loại nam châm vĩnh cửu đầu tiên của loài người được sử dụng dưới dạng các "đá nam châm", được sử dụng từ thời cổ đại, có ngay trong tự nhiên nhưng khi khoa học kỹ thuật phát triển loại này không còn được sử dụng do từ tính rất kém.

Thép cácbon:

Là loại nam vĩnh cửu được sử dụng từ thế kỷ 18 đến giữa thế kỷ 20 với khả năng cho từ dư tới hơn 1 T, nhưng lực kháng từ rất thấp nên từ tính cũng dễ bị mất. Lại nam châm này hầu như không còn được sử dụng hiện nay.

Nam châm AlNiCo:

Là loại nam châm được chế tạo từ vật liệu từ cứng là hợp kim của nhôm, niken, côban và một số các phụ gia khác như đồng, titan..., là loại nam châm cho từ dư cao (tới 1,2-1,5 T) nhưng có lực kháng từ chỉ xung quanh 1 kOe, đồng thời giá thành cũng khá cao nên hiện nay tỉ lệ sử dụng ngày càng giảm dần (chỉ còn không đầy 10% thị phần sử dụng).

Ferrite từ cứng:

Là loại nam châm vĩnh cửu được chế tạo từ các ferit từ cứng (ví dụ ferit Ba, Sr..) là các vật liệu dạng gốm. Nam châm ferit có ưu điểm là rất dễ chế tạo, gia công, giá thành rẻ và độ bền cao. Tuy nhiên, vì đây là nhóm các vật liệu feri từ đồng thời có hàm lượng ôxy cao nên có từ độ khá thấp, có lực kháng từ từ 3 đến 6 kOe, có khả năng cho tích năng lượng từ cực đại lớn nhất không quá 6 MGOe. Loại nam châm này hiện nay chiếm tới hơn 50% thị phần sử dụng nam châm vĩnh cửu do những ưu điểm về giá thành cực rẻ, khả năng chế tạo, gia công và độ bền.

Nam châm đất hiếm:

Là loại nam châm vĩnh cửu được tạo ra từ các vật liệu từ cứng là các hợp kim hoặc hợp chất của các kim loại đất hiếmkim loại chuyển tiếp.

Nam châm nhiệt độ cao SmCo:

Là hệ các nam châm vĩnh cửu được chế tạo từ hợp chất ban đầu là SmCo5 được phát minh năm 1966 bởi tiến sĩ Karl J. Strnat của U.S. Air Force Materials Laboratory (Mỹ) có tích năng lượng từ cực đại 18 MGOe, sau đó Karl J. Strnat lại phát minh ra hợp chất Sm2Co17 có tích năng lượng từ tới 30 MGOe vào năm 1972. Hệ nam châm SmCo có nhiệt độ Curie rất cao (có thể đạt tới 1100oC) và có lực kháng từ cực lớn (tới vài chục kOe) nhờ cấu trúc dạng lá đặc biệt. Nhờ có nhiệt độ Curie cao và lực kháng từ lớn nên được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao (ví dụ trong động cơ phản lực...).

☼ Nam châm NdFeB:

Là hệ các nam châm dựa trên hợp chất R2Fe14B (R là ký hiệu chỉ các nguyên tố đất hiếm ví dụ như Nd, Pr...) có cấu trúc tinh thể kiểu tứ giác với lực kháng từ lớn (hơn 10 kOe) và từ độ bão hòa rất cao (tới 1,56 T) nên là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất hiện nay với khả năng cho tích năng lượng từ tới 64 MGOe (tính toán theo lý thuyết) và hiện nay đã xuất hiện loại nam châm Nd2Fe14B có tích năng lượng từ 57 MGOe. Tuy nhiên, loại nam châm này lại không thể sử dụng ở nhiệt độ cao do có nhiệt độ Curie chỉ 312oC. Nam châm Nd2Fe14B lần đầu tiên được phát minh năm 1983 bởi R. Sagawa (Nhật Bản).

Điểm yếu chung của các nam châm đất hiếm là có giá thành cao (do chứa nhiều các nguyên tố đất hiếm đắt tiền), có độ bền kém (do các nguyên tố đất hiếm có tính ôxy hóa rất cao). Vì những điểm yếu này mà nam châm đất hiếm tuy là loại mạnh nhất nhưng vẫn không phải là loại được sử dụng nhiều nhất (đứng sau nam châm ferit).

☼ Nam châm tổ hợp nano:

Là loại nam châm mới ra đời từ đầu thập kỷ 90 của thế kỷ 20, là loại nam châm có cấu trúc tổ hợp của 2 pha từ cứng và từ mềm ở kích thước nanomet. Các pha từ cứng (chiếm tỉ phần thấp) cung cấp lực kháng từ lớn, pha từ mềm cung cấp từ độ lớn. Tính chất tổ hợp này có được là nhờ liên kết trao đổi đàn hồi giữa các hạt pha từ cứng và từ mềm ở kích thước nanomet. Loại nam châm này được tính toán có khả năng cho tích năng lượng từ khổng lồ hơn 3 lần so với nam châm mạnh nhất hiện nay là NdFeB nhưng thực nghiệm mới chỉ đạt được rất nhỏ so với lý thuyết và các sản phẩm thực nghiệm mới trong giai đoạn sản xuất thử nghiệm.

• Phân loại theo phương pháp chế tạo:

Nam châm đẳng hướng (Isotropic magnets):

Là nam châm vĩnh cửu được chế tạo bằng cách ép đẳng tĩnh mà không sử dụng các phương pháp định hướng ban đầu (từ trường...).

Nam châm dị hướng (Anisotropic magnets):

Là nam châm được định hướng trong quá trình ép đẳng tĩnh bằng từ trường. Khi đó, các hạt đơn đômen trong vật liệu sẽ bị định hướng theo chiều từ trường, tạo nên khả năng dễ dàng từ hóa theo phương định hướng.

☼ Nam châm kết dính:

Là các nam châm được chế tạo bằng cách nghiền thành bột mịn, sau đó trộn với keo kết dính (ví dụ epoxy) và ép trong từ trường định hướng. Các keo vừa có tác dụng kết dính, lại vừa có tác dụng đông cứng sự định hướng của các hạt.

☼ Nam châm thiêu kết:

Là nam châm được chế tạo bằng cách thiêu kết các bột kim loại được nghiền mịn và ép khuôn. Việc thiêu kết nhằm tạo ra hợp chất có thành phần hợp phức xác định với tính chất từ của hợp chất đó.

___________________

‼ Tại sao nam châm chỉ hút sắt mà ko hút nhôm, đồng, gang, thép...:

Đa số vật chất đều do các phân tử cấu tạo thành, phân tử do các nguyên tử tạo nên, nguyên tử lại do các nhân nguyên tử và các hạt điện cấu tạo thành. Các hạt điện liên tục vận động trong nguyên tử và xoay chuyển xung quanh hạt nhân nguyên tử, hai loại vận động này sẽ sinh ra từ tính. Nhưng, trong đa số các vật chất, phương thức vận động của các hạt điện là hoàn toàn khác nhau và rất hỗn loạn, điều này làm cho hiệu ứng từ bên trong các vật chất tự triệt tiêu lẫn nhau. Vì vậy, trong trường hợp bình thường, các vật chất đều không có từ tính.

Còn nam châm lại khác. Nam châm thường được làm từ các nguyên liệu sắt từ như sắt, coban, nikken hoặc sắt oxit… Từ tính của nam châm chủ yếu bắt nguồn từ sự vận động của các hạt điện. trong chất sắt từ, các hạt điện tử có thể tự chuyển động và sắp xếp một cách tự phát trong phạm vi nhỏ, tức là trong phạm vi nguyên tử nhỏ bé, các hạt điện tử có thể duy trì phương hướng tự vận động giống nhau và hình thành nên một vùng từ tự phát nhỏ. Vùng từ tự phát này gọi là loại từ. Loại từ có độ lớn nhỏ khác nhau, mỗi loại từ chiếm khoảng 10-9 cm khối và chứa khoảng 1015 nguyên tử. Do phương hướng từ tính của các hạt điện tử trong một loại từ là giống nhau nên các từ tính tăng cường lẫn nhau. Một loại từ tương đương với một nam châm nhỏ, thể nam châm chính là do một số lượng lớn các nam châm nhỏ như vậy tạo thành.

Trước khi nhiễm từ, phương hướng từ tính của các loại từ bên trong nam châm là khác nhau, chúng hướng về mọi phía, kết quả là các từ trường có phương khác nhau sẽ triệt tiêu lẫn nhau và không thể hiện từ tính ra bên ngoài. Tuy nhiên, khi đã được tăng thêm từ trường bên ngoài vào, chúng sẽ lần lượt sắp xếp men theo hướng từ trường, được gọi là nam châm nhiễm điện và trở thành một miếng nam châm. Các hạt điện trong các chất không phải là sắt như đồng, nhôm, chì… mặc dù đã tăng từ trường bên ngoài, nhưng chúng vẫn không chịu sắp xếp theo trật tự mà vận động một cách hỗn loạn, vì vậy những vật chất này không bị nhiễm từ và cũng không có từ tính.

Nam châm có thể hút sắt chính là do nam châm có từ tính. Khi gần miếng sắt, từ trường của nam châm sẽ làm cho miếng sắt bị nhiễm từ, giữa nam châm và miếng sắt có cực từ khác nhau nên sẽ tạo ra lực hút, miếng sắt sẽ dính chặt vào miếng nam châm. Còn các kim loại khác như đồng, nhôm, chì… lại không bị từ trường của nam châm làm cho nhiễm từ và không sinh ra từ tính, vì vậy, nam châm không thể hút được những kim loại này.

Nam châm vĩnh cửu mà chúng ta thường thấy có hai loại: nam châm nhân tạo và nam châm tự nhiên. Nam châm nhân tạo là do con người để một số nguyên liệu từ tính vào trong từ trường nhằm làm cho nó bị nhiễm từ, sao cho khi từ trường ở môi trường bên ngoài phân tán dần đi, các hạt điện trong nguyên liệu sắt từ tính vẫn được giữ nguyên, sắp xếp có trật tự, nhờ đó sẽ xuất hiện một từ tính bên ngoài rất mạnh. Còn nam châm tự nhiên là một loại quặng sắt trong tự nhiên, nó có từ tính vĩnh cửu dưới sự nhiễm từ của từ trường trái đất.

Cực nam - cực bắc

Cũng như Trái Đất, nam châm cũng có 2 cực là cực bắc và cực nam, tuy nhiên lại không trùng với 2 cực địa lý.

Từ cực Bắc có toạ độ 700 Vĩ Bắc Và 960 Kinh Tây, trên lãnh thổ Canada, cách cực Bắc địa lý 800 km.

Từ cực Nam có toạ độ 730 Vĩ Nam và 1560 Kinh Đông ở vùng Nam cực, cách cực Nam địa lý 1000 km

Sự tái tạo lại cực của nam châm:

ở phần trên, ta đã biết nam châm được cấu tạo từ các hạt mang từ tính, mỗi hạt đó đều có 2 cực, được sắp xếp xen kẽ nhau. Cực nam của mỗi hạt quay về 1 phía tạo nên cực nam của nam châm. Cực bắc của mỗi hạt quay về 1 phía tạo nên cực bắc của nam châm.

Màu đỏ là cực bắc

Màu xanh là cực nam

Do sự sắp xếp đó, nên khi bẻ thanh nam châm, nên cái phần bị bẻ gãy lại tiếp tục chia cực bắc và nam

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: nam châm 1  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ tư, 21 Tháng một 2009, 09:36 PM
 

I. Định nghĩa và phân loại la bàn

+ La bàn là dụng cụ dùng để định hướng trên Trái Đất. La bàn sử dụng một kim nam châm có thể tự do quay theo từ trường Trái Đất, từ đó giúp xác định các hướng Đông, Tây, Nam, Bắc.La bàn dùng nhiều trong đi biển, vào rừng, xa mạc, hướng bay của máy bay...

+ Có hai loại la bàn : la bàn từ dùng kim nam châm và la bàn điện dùng con quay điện. Trong bài này, ta chỉ nói về la bàn từ.

II.Lịch sử la bàn từ:

Suốt một thời gian dài người ta cho rằng đó là phát minh của người trung quốc từ 4500 năm trước đây,tuy nhiên gần đây giả thiết này bị nhiều người bác bỏ. Dù thế nào đi chăng nữa những người Trung Quốc vẫn được coi là những người đầu tiên biết đến nguyên lý hoạt động của la bàn. Về sau,các thủy thủ Anh, theo học giả Alexander Neckam viết trong sách De Utensilibus (Vềcác dụng cụ) vào năm 1190, đã dùng la bàn từ trong khi đi biển. Người Arập bắt đầu dùng la bàn khoảng năm 1220 và khoảng 1250 thì người Viking đã biết dùng loại la bàn này. Thuở đó người ta dùng một thanh nam châm, đặt trên một miếng g nhỏ hay trên một cọng sậy rồi đặt vào một tô nước. Miếng g hay cộng sây giúp cho kim nam châm nổi trên nước, làm triệt tiêu các lực ma sát. Nước giúp cho kim bớt chao đảo khi tàu lắc nghiêng hay dọc. Vào khoảng thế kỷ thứ 12 la bàn đã rất phổ biến ở Châu Âu.

Người Arập học được cách dùng la bàn từ trong khi buôn bán với Trung Hoa. Sau đó la bàn từ được đem qua Tây Âu vào cuối thế kỷ thứ 12, rồi đến Bắc Âu vào thế kỷ thứ 13.. Dưới thời nhà Minh, nhà hàng hải Zhen He cùng với một thái giám triều đình nhà Minh đã đi 7 chuyến thật xa, qua tận bờ biển Phi châu. Mỗi chuyến đi, Zheng He dùng một đội từ 100 tới 200 chiếc thuyền và la bàn từ đã giữ vai trò quan trọng trong những cuộc hành trình này.

Trong thời cận đại, la bàn được gắn với hoa gió, có đường tim (lubber line đường tương ứng với trục theo chiều dài của con tàu) đặt trong bầu la bàn, mặt trên có kiếng trong và có đèn soi sáng. Bầu la bàn chứa một chất lỏng có mật độ (densité) rất gần với trọng lượng chung của hoa gió và kim nam châm để triệt tiêu sức dựa của phần này trên trục chịu. Bầu la bàn được treo trong hệ thống gimbals để lúc nào cũng giữ được mặt la bàn từ theo vị trí mặt phẳng. Ðài để đặt la bàn (pinnacle) thường được gắn rất vững chắc trên trục giữa theo chiều dài con tàu. Hai bên bầu la bàn từ có hai trái cầu tròn bằng kim loại và có thể xê dịch được. Người ta di chuyển hai trái cầu này trên giá của chúng để khử ảnh hưởng lên trên nam châm của la bàn do các kim loại trên tàu gây ra. Ngày nay người ta có thể điều chỉnh la bàn từ bằng cách so sánh các hướng đo bằng la bàn từ với hướng đo bằng la bàn điện.

Vì la bàn từ không cần đến một nguồn năng lượng bên ngoài., la bàn từ được dùng như là một khí cụ định hướng dự phòng hay để dùng trong trường hợp cấp cứu khi tàu bè mất điện. La bàn từ còn có thể được sử dụng bất cứ lúc nào, trong khi la bàn điện cần phải có một thời gian để con quay điện được khởi động và đạt đến vận tốc quay cố định. Và điểm đặc biệt nhất là la bàn từ có thể được chế tạo theo mọi cỡ lớn nhỏ, có thể cầm trong tay, hay gắn vào mặt sau của đồng hồ, vừa gọn, vừa nhẹ, và ai cũng có thể dùng được, không phải mất thời gian chỉ dẫn. Ngoài phát minh giấy bánh xe có lẽ la bàn từ là phát minh được dùng, với ít nhiều cải tiến, lâu dài nhất.

Lúc đầu người ta chỉ dùng la bàn để xác định hướng Bắc, hướng Nam và người ta thường quay cái cốc sao cho điểm cuối của cái kim chỉ phương bắc nằm đúng với vạch chỉ phương bắc trên cái cốc. Về sau nữa thì trên những cái la bàn người ta đặt một miếng giấy có đánh dấu Bắc, Nam, Đông, Tây. Từ cực bắc không trùng với bắc cực, từ cực bắc nằm ở điểm cao nhất của bờ bắc của bắc Mỹ trên bán đảo Butia. Các kim nam châm của tất cả các la bàn ở bắc bán cầu đều chỉ vào điểm này.
Những người cổ xưa không biết được sự khác nhau giữa từ cực bắc và bắc cực, họ chỉ nghĩ rằng kim của la bàn luôn luôn chỉ về hướng bắc. Về sau này những người thuỷ thủ lên tàu ra khơi xa và họ đã nhận thấy sự khác nhau này chắc hẳn bạn cũng có thể hình dung được nỗi băn khoăn thắc mắc của những người Scanđinavơ cổ khi họ chu du ở các biển bắc xung quanh Greenland và nhận thấy rằng ở một vài nơi kim la bàn lại chỉ về phía tây.

II. Cấu tạo la bàn:

Ba bộ phận của la bàn:

Kim đuợc từ hóa, theo hướng Bắc từ trường

Mặt la bàn được khắc độ và quay trên một trục, có thể điều chỉnh với bất kỳ phương vị từ trường (azimut magnétique)

Nền có vẽ mũi tên để chỉ hướng mà mình muốn tới


Bài tổng hợp : Phạm Mai Đông Nghi _ Nguyễn Thị Hồng Trân - lớp 11a3- trường Lê Hồng Phong




 
Từ khoá:
Thêm chú thích: La bàn 1  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ tư, 21 Tháng một 2009, 09:14 PM
 

Sự ra đời của tàu Yamato 1

Yamato 1, là con thuyền được xây dựng vào đầu những năm 1990 của Mitsubishi. Nó dùng nguyên tắc từ thủy động lực học để di chuyển, sử dụng chất lỏng heli lạnh siêu dẫn,. thuyền yamato 1 là mẫu đầu tiên vận hành theo loại này. Nó đã được hoàn thành tại Nhật Bản vào năm 1991, bởi Ship& Ocean Foundation( sau này được biết đến với tên Ocean Policy Reseach Foundation)(viện nghiên cứu chính sách biển). Con tàu đàu tiên thành công được đưa tới cảng Kobe vào tháng 6/1992.

Vào năm 1992, Hãng Misubishi đã tiến hành chạy thử con tàu Yamato1_ con tàu đầu tiên công khai trên thế giới vận hànhbằng hệ thống đẩy từ thủy động _MHD( magneto-hydrodynamic). Yamato 1 di chuyển bởi 2 MHD thruster không cần 1 thiết bị di chuyển nào. MHD hoạt động bằng cách áp dụng một từ trường lên chất lỏng dẫn điện. Chất lỏng được dùng trong MHD thruster của tàu Yamato 1 là nước biển

MHD giúp:

- loại bỏ những tiếng ồn , chống rung , chạy êm ,

- thoát khỏi khiếm khuyết những tàu thông thường với phần chân vịt( tạo sức đầy ) bị hạn chế tốc độ di chuyển , làm hao mòn hệ thống máy khi sử dụng với thời gian dài, gây ra những âm thanhmà những thiết bị định vị tàu ngầm có thể phát hiệ n

Khoa học đã khám phá ra nguyên lí đàng sau MHD khoảng 150 năm về trước . Nhưng sự hoài nghi về tính khả thi của MHD đã làm kéo dài thới gian thử nghiệm đến gần thập niên 1960, với sự phát triển của vật liệu siêu dẫn, taọ điều kiện cho sự chế tạo tàu yamato-1

Nguyên lí hoạt động

Nó có hai tấm kim loại đặt dọc theo thân tàu và chìm vào nước biển, hai tấm kim loại này được nối vào một nguồn điện , do đó có dòng điện chạy từ tấm này sang tấm kia.

Năng lượng mà tàu Yamato sử dụng được hình thành bởi sự dẫn truyền 1 dòng điện qua từ trường mạnh nằm ngập sâu dưới nước biển.Từ trường có phương thẳng đứng để lực từ tác dụng lên dòng điện cũng như là dòng nước biển.Lực từkích thích các hạt phân tử, nguyên tử Clo và Natrong nước biển và sự va chạm của chúng tạo ra lực đầy ( phản lực ) giúp con tàu tiến về phía trước

Nam châm làm bằng vật liệu siêu dẫn được chế tạo bao quanh hai bộ phận tạo lực đầy của tàu .Giúp duy trì chúng với nhiệt độ ởmức thấplà một khoang chức chất lỏng Helium trong môi trường chân không.2 cực nguồn điện được gắn vào mỗi đầu máynằm ngập dưới nước biển. Từ trường kết hợp với dòng điện chạy qua nó kích thích các hạt trong nước biển tạo ra lực đẩy , giúp không cần tiêu tốn năng lượng dầu như những loại tàu khác

Trong những năm 1990, Mitsubishi xây dựng 1 số tàu kiểu mẫu được đẩy bằng hệ thống MHD. Các con tàu này chỉ có thể đạt vận tốc tối đa 15km/h, mặc dù đó là cao hơn dự đoán

Bài tổng hợp : Phạm Mai Đông Nghi _ Nguyễn Thị Hồng Trân - Lớp 11A3- trường Lê Hồng Phong

Nguồn en.wikipedia.org

www.mesj.or.jp

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: Tàu Yamato  

Trang: (Trước)   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  ...  40  (Tiếp theo)
  Tất cả