5 minuutissa: Magnetismi
Magnetismi = sähköä
Kaikessa on magneettikenttiä – mutta kaikki aine ei silti ole magneettista. Kentät syntyvät, kun atomien sähköisesti varautuneet elektronit ikään kuin pyörivät itsensä ympäri, mutta useissa aineissa kentät kumoavat toisensa niin, että aine ei ole magneettista. Jos aine on magneettista, siitä voidaan tehdä magneetti sähkön tai voimakkaan magneettikentän avulla.
Monissa aineissa, esimerkiksi muovissa, kaikki elektronit sijaitsevat parittain. Kullakin pikku hiukkasella on oma magneettikenttänsä, mutta ne kumoavat toisensa, joten atomit eivät ole magneettisia.
Raudassa on neljä elektronia ilman paria, joka kumoaisi niiden magneettikentän. Elektronit toimivat kuin pienet sauvamagneetit ja tekevät raudasta magneettista, jolloin se reagoi, jos lähelle tuodaan magneetti.
Tavallisessa rautatangossa atomien magneettikentät sijaitsevat sikin sokin ja osoittavat joka suuntaan. Jos atomeihin vaikuttaa voimakas magneetti, se vetää kaikki pienet magneettikentät samaan suuntaan. Tällöin syntyvät pohjois- ja etelänapa ja rautatangosta tulee magneetti niin pitkäksi aikaa kuin voimakas magneettikenttä vaikuttaa siihen.
Rautatangosta voi tehdä sähkömagneetin myös kietomalla metallilankaa sen ympärille ja lähettämällä sen läpi tasavirtaa. Virta luo magneettikentän, joka kääntää atomien pienet magneettikentät samansuuntaisiksi ja luo kaksi magneettista napaa.
Magneetin pohjoisnapa vetää puoleensa toisen etelänapaa. Vastaavasti magneettien samanmerkkiset navat hylkivät toisiaan.
Kolme magneettista faktaa
"Vuosi 1820 oli tieteellisen urani onnellisin. Se oli vuosi, jolloin havaitsin sähkön magneettisen vaikutuksen."
Tanskalainen fyysikko
H. C. Ørsted
-
Maan maantieteellinen pohjoisnapa on samalla magneettinen etelänapa. Ne eivät ole ihan samassa kohdassa, koska magneettinavat siirtyvät ajan myötä.
-
Eläimillä, kuten linnuilla, kilpikonnilla, etanoilla, lepakoilla, sisiliskoilla ja haikaloilla, on herkkä magneettinen aisti, joka toimii sisäisenä kompassina. Sen avulla eläimet voivat suunnistaa Maan magneettikentän mukaan.
-
Useimmat metallit ovat magneettisia, mutta esimerkiksi kupari, alumiini ja lyijy eivät ole – eivät myöskään jalometallit hopea ja platina.
Maan magneettikenttä suojaa
Maan magneettikentän viivat ovat kuin kilpi, joka suojaa ihmisiä, eläimiä ja kasveja Auringosta ja avaruudesta tulevalta haitalliselta hiukkaspommitukselta. Ilman suojaa säteily tuhoaisi yläilmakehän otsonikerroksen ja Maahan asti pääsisi muun muassa vaarallista Auringon ultraviolettisäteilyä, joka aiheuttaa mutaatioita ja tauteja.
Aikajana
-
1088
Kiinalainen tiedemies Shen Gua keksi magneettisen kompassin. Sen neula magnetisoidaan vetämällä sitä magneettisen kiven yli useita kertoja samaan suuntaan. Kiinalaiset navigoivat ensimmäisinä kompassin avulla merillä.
-
1600
Englantilainen luonnonfilosofi ja lääkäri William Gilbert keksi, että Maa itsessään on magneettinen. Löytö selitti, miksi kompassineula osoittaa pohjoiseen – Maan magneettiselle etelänavalle.
-
1820
oli vuosi, jolloin H. C. Ørsted ensi kerran havaitsi magnetismin ja sähkön välisen yhteyden. Pariston, metallilangan ja kompassin avulla hän todisti, että molemmat ilmiöt ovat saman luonnonvoiman eri ilmentymiä. Ørsted nimitti voiman sähkömagnetismiksi.
-
1865
Brittifyysikko James Clerk Maxwell julkaisi sähkömagnetismista kokonaisteorian, joka käsitti sähkön, valon ja magnetismin.
-
1954
Yhdysvaltalaisfyysikko George Yntema teki ensimmäisen suprajohtavan sähkömagneetin. Suprajohtava magneetti luo voimakkaita ja vakaita magneettikenttiä. Nykyään niitä käytetään mm. MRI-laitteissa ja hiukkaskiihdyttimissä.
-
1970
Skotlantilainen tutkijaryhmä rakensi koeversion maailman ensimmäisestä magneettisesta koko vartalon kuvauslaitteesta. 10 vuotta myöhemmin diagnosoitiin syöpä ensimmäistä kertaa magneettikuvauksella.
-
1980
Yhdysvaltalaissatelliitti Magsat mittasi koko Maan magneettikentän. Aiemmat mittaukset olivat peräisin maanpinnalla toimivista magnetometreista, ja siksi puuttui tietoja maapallon suurimmasta, meren peittämästä osasta.
