Suuri magneetti

”Magnus magnes ipse est globus terrestris”
Koko maa on suuri magneetti
–William Gilbert

Kompassi on hyvä apuväline erämaan kätköihin eksyneelle vaeltajalle. Vaikka todellinen erämies osaa ottaa suunnan muurahaispesien kasautumisesta puiden runkoa vasten, tai vaihtoehtoisesti kuusenoksien tiheämmästä kasvusta puiden eteläpuolella, ei kompassi silti paljon taskussa paina. Ulapalla seilaavan merenkulkijankin on hyvä osata turvautua kompassiin. GPS-navigaattori voi rikkoutua, satelliitti olla teillä tietämättömillä. Liukas muovivempele voi myös helposti lipsahtaa käsistä merenpohjaan. Tällöin on aika kaivaa tuo vanha kiinalainen keksintö esiin.

Magnetoitu teräsneula asettuu painopisteestään tuettuna Maan magneettikentän kenttäviivojen suuntaisesti. Yleensä nämä kenttäviivat kuvitellaan suoriksi viivoiksi etelästä pohjoiseen, mutta todellisuudessa tilanne on paljon mutkikkaampi ja mielenkiintoisempi.

Magneettivuon näkökulmasta reitti on aina suorin mahdollinen, mutta maastossa erämies tulee kulkeneeksi jossain määrin kiemurtelevaa reittiä. Suunnistustermein puhutaan erannosta sekä eksymästä. Erannon aiheuttaa maantieteellisen ja magneettisen pohjoisnavan välinen kulma. Eksymän voi aiheuttaa esimerkiksi maaperässä oleva malmiesiintymä. Esimerkiksi rautaesiintymän kohdalla magneettivuo voi kulkea tämän kautta todellisen pohjoisen sijaan, tai kenttä vastaavasti heikentyä esimerkiksi vismutti-metallin kohdalla. Kompassin virhenäyttämän voi todeta jo viemällä sen henkilöauton viereen. Vaikka aine itsessään ei olisi magnetoitunut, toimii teräs ilmaa huomattavasti parempana magneettisena johteena.

Maan magneettikentän syntymekanismi, muutokset magneettikentän voimakkuudessa ja suunnassa ovat olleet tutkijoiden erityisenä mielenkiinnon kohteena. Suoria havaintoja tehdään jatkuvasti esimerkiksi Nurmijärven ja Sodankylän magneettisilla mittausasemilla. Tämän lisäksi geologisilla näytteillä tulivuorten jäähtyneestä laavasta tai merenpohjan kerrostumista voi tehdä pidemmän aikavälin epäsuoria havaintoja siitä, miten magneettiset navat ovat liikkuneet historian saatossa.

Hyvin kuumissa olosuhteissa sulan laavan ferromagneettiset rakeet järjestäytyvät Maan magneettikentän suuntaiseksi, mutta jäähdyttyään alle Curie-lämpötilan, nämä rakeet eivät enää pääse sekoittumaan, vaan ikään kuin tallentavat Maan magneettiset olosuhteet muistiin. Ilmiötä kutsutaan jäännösmagnetismiksi.

Pitkään magneettikentän arveltiin olevan seurausta maapallon synnyn jälkeisestä jäännösmagnetismista, mutta teoria on sittemmin hylätty. 1800-luvulla oli käsitys magnetismin syntyvän maan alkalimetallien hapettumisen seurauksena. Maaperään ajateltiin syntyvän galvaanisia pareja, joiden aikaansaama sähkövirta tuottaisi magneettikentän. Vielä nykyäänkin teorioita on useita, joista yksi liittyy suolaisen meriveden virtauksiin. Yleisemmän käsityksen mukaan magneettikenttä syntyy Maan sulan ydinosan nestevirtauksista, joiden tuottama sähkövirta aikaansaa havaitsemamme muutamien kymmenien mikroteslojen suuruisen magneettikentän.

Kotikäyttöön hyvin soveltuvia vahvoja neodyymimagneetteja kannattaa purkaa vanhoista tietokoneen kovalevyistä. Siellä ne kovalevyn lukupään akselin alla majailevat ja vain odottavat noutajaansa.

Lähteet:

http://magnetic-declination.com/
http://archive.org/details/manualofelectric01lardrich
http://fi.wikipedia.org/wiki/Permeanssi
http://fi.wikipedia.org/wiki/Vismutti
http://en.wikipedia.org/wiki/Diamagnetism
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium
http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_6/2_6_6.html