Yer Manyetiği ile alakalı hazırladığım slayt.

1. YER
MANYETİĞİNE
GİRİŞ
BERAN GÜRLEME
KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ
-2015-

2. İÇERİK
1.MANYETİK TANIMLAR
3.MANYETİK PARAMETRELER
2.YER MANYETİK ALANI
4.JEOFIZIK YILI

3. MANYETİK
TANIMLAR
Bölüm 1

5. Kutuplar
Manyetik ve coğrafi
kutuplar birbiriyle
uyum içindedir.
Manyetik kutuplar
zamanla yer
değistirmektedir.

6. Yerin manyetik alanını en iyi açıklayan model
Jeodinamo teorisidir.
Sıvı halde bulunan Fe + Ni karışımından oluşan dış
çekirdek iyi bir iletken durumundadır ve sıcaklık
gradyanına sahiptir.
Yerin dış çekirdeğinde sürekli oluşan termal konveksiyon
akımları elektrik akımı oluşturmakta ve bu akım yerin
asıl manyetik alanını oluşturmaktadır.
Teori yerin kendi kendini isleten bir dinamo gibi
davrandığını söyler.
Jeodinamo Teorisi

7. İki kutuplu (dipol) Manyetik alan dünyayı
çevrelemektedir.
Manyetik alanın kutuplarının ve şiddetinin hızlı bir
sekilde değişmesi bir sıvıdan kaynaklandığını
göstermektedir.
Metallerin konveksiyonu elektrik akımını oluşturur.
Bu modele jeodinamo modeli denir.
Jeodinamo Modeli

8. Yeni kayaçlar oluştuğu veya kristallendiği zaman,
bazı minerallerin danelerinin manyetizmaları, o
zamandaki manyetik alana göre yönlenirler.
Buna kalıcı manyetizma denir.
Kalıcı Manyetizma

9. Demir, kobalt, nikel, gadolinyum ve disproziyum
gibi elementler güçlü mıknatıslık özellikleri
gösterebilirler.Demir, mıknatıslık özelliği yokken
bile bir mıknatısın manyetik alanına tabi
tutulduğunda mıknatıslık özelliği kazanır.
Eğer ki, demir gibi bir element düzgün bir manyetik
alan etkisinde belli bir süre bekletilirse, bu
elementin her bir atomu, manyetik dipol
momentlerini bu etkisi altında kaldıkları manyetik
alan yönüne çevirmeye çalışırlar.
Kalıcı Mıknatıslanma

10. Kayaçlardaki doğal kalıcı manyetizma yönlerinin
ölçülmesi ile yerin manyetik alanının jeolojik
geçmişteki durumunun incelenmesine
paleomanyetizma denir.
Paleomanyetizma ile geçmişteki levha hareketleri
incelenir.
Paleomanyetizma

11. Yerin manyetik alanının
kutupları geçmiş 500 milyon
yıl önce binlerce kez
değişmiştir.
En son değişiklik 30000 yıl
önce oluşmuştur. Bununla
birlikte en önemli değişiklik
700 000 yıl önce
gerçekleşmiştir
Bu değişiklikler ani olup
yaklasık bin yıl sürmektedir
Manyetik Terslenme

12. Kuzeye yönelik
kutuplaşmaya
normal kutuplaşma denir.
Güneye yönelik
kutuplaşmaya
ters kutuplaşma denir.
Manyetik Terslenme

13. Manyetizmanın egemen olarak bir yönde olduğu
zaman periyoduna manyetik çağ denir.
Manyetik Çağ

14. Manyetik Çağ

15. Atom çekirdeği etrafında dönen elektronlar, sanki
bir tel üzerinde hareket eden yükler gibi manyetik
alanlar oluştururlar.
Elektronların yörünge hareketi sonucu
oluşturdukları bu manyetik alana atomların
manyetik dipol momenti denir
Dipol Momenti

16. Büyük bir çoğunlukla manyetik dipol momentleri aynı
yöne bakan atomların yöne bağlı toplam manyetik dipol
momentleri maddenin kendi oluşturduğu manyetik alana
eşittir.
Atomların dizilişleri ne kadar düzgünse maddenin
manyetik alanı da o kadar güçlüdür.
Bazı maddeler dünyanın manyetik alanına göre
atomlarının dizilişlerini düzenler ve doğal mıknatısları
oluştururlar. Bazı maddeler, atomlarının özelliklerine göre
manyetizma özelliği kazanırlar. Manyetik özellikler üç
çeşide ayrılır:
Bunlar ferromanyetikler, paramanyetikler ve
diamanyetiklerdir.
Manyetik Özellikler

17. Demir, nikel, kobalt, diproziyum ve gadolinyum ve
bunların alaşımları, düzgün bir manyetik alan
etkisinde kaldıkları zaman, manyetik alanın
şiddetine göre mıknatıslık özelliği kazanırlar ve
daimi mıknatıslar oluştururlar.
Ferromanyetiklerin öz manyetik dipol momentleri
aynı yönde bulunursa yüksek şiddetle manyetik
etkiler doğururlar.
Ferromanyetikler

18. Paramagnetizma, çift halinde bulunmayan tek sayılı
elektronlara sahip atomların manyetik dipol
momentlerinin özelliğidir.
Dışarıdan uygulanan bir manyetik alan yokken ve termal
koşullara bağlı olarak, maddenin atomları nın manyetik
dipol momentleri gelişi güzel şekil almışlardır.
Belli sıcaklıklarda ve dışarıdan etki eden bir manyetik
alan sayesinde bu maddeler manyetik özellikler kazanır.
Bunlara en iyi örnek sıvı oksijen, Al ve Cu2O’dir.
Sıvı oksijen bir “U” mıknatısın uçları arasına
döküldüğünde sıvı oksijenin mıknatısın uçları arasında
toplandığı gözlenir.
Paramanyetikler

19. Diamanyetik maddelerin atomlarındaki çiftlenmemiş
elektronlar, dışarıda bir manyetik alan oluştuğunda Lenz
kanuna göre, elektronları dış manyetik alanın ters
yönünde bir manyetik alan oluşturacak şekilde hızlarını
artırırlar.Bunun sonucu olarak atomların toplam
oluşturdukları manyetik alan ve dış manyetik alanın
vektörel toplamları nın oluşturduğu net manyetik alanın
şiddeti, etki eden manyetik alandan daha azdır.
Bakır, kurşun, grafit gibi elementler, diamanyetik
maddelere en iyi örnekleri oluştururlar. Isıtılan bir
maddede atomlar daha düzensiz hareketler yapar ve öz
manyetik dipol momentleri rasgele dizilir. Sonuç olarak
toplam manyetik dipol momentleri birbirlerini sıfırlayacak
şekilde konumlanır.
Diamanyetikler

20. Mıknatıs
Mıknatısın uçları güney ve
kuzey kutup olarak adlandırılır.
Her mıknatısın çevresinde
“Manyetik alanı” vardır.
Manyetik alan çizgileri kuzey
kutbunda başlar güney
kutbunda son bulur.
Aynı kutuplar bir birini iter, zıt
kutuplar birbirini çeker.

21. Çubuk Mıknatıs

22. a. Bir çubuk mıknatısı çevreleyen manyetik alan
deseninin (çizgilerinin) demir tozları ile görünür hale
getirilmiş resmi.
b. İki çubuk mıknatısın zıt kutupları arasındaki manyetik
alan deseni.
c. İki çubuk mıknatısın aynı kutupları arasındaki
Çubuk Mıknatıs Kutupları
a b c

23. MANYETİK
PARAMETRELER
Bölüm 3

24. 1 Mıknatısın Özellikleri
1.1Manyetik Kutup
Mıknatısın çekme özelliği,
mıknatısın uçlarına yakın
bölgelerde toplanmıştır. Bu
özel bölgelere “manyetik
kutup” denilmektedir.
Yandaki şekilde izlendiği gibi
kutuplar mıknatısın uçlarında,
mıknatıs boyunun 1/12 si
kadar olan bir bölgede
Bir çubuk mıknatısta iki kutbu
birleştiren ve güney kutuptan
kuzey kutba olan eksene “manyetik
eksen”denir.

25. 1.2 Manyetik Kutuplar Arasındaki Kuvvet Yasası
Manyetik kutuplarla kuvvet arasındaki ilişki Coloumb yasası olarak
bilinir ve aşağıdaki bağıntıya ifade edilir.
F₌(1/µ)*P₁P₂/r²
Bağıntıda, P₁ ve P₂ kutup şiddeti, r kutuplar arası uzaklık ve µ ise
manyetik geçirgenlik (permeabilite) olarak verilmektedir. Ayrıca,
manyetik geçirgenlik ile daha sonra tanımlanacak olan
mıknatıslanma katsayısı (süsetibilite) arasında da bir bağıntı vardır.
Sözü edilen parametrelerin de aldıkları değlerler tabloda verilmiştir.
Sembol Anlamı C.G.S M.K.S
P Kutup şiddeti cgsb weber
r Uzaklık cm metre
F Kuvvet dyn newton
µ Many. Geçirgenlik cgsb henry/metre

26. 2. Manyetik Alan
Büyüklükleri
2.1 Manyetik Alan Şiddeti
manyetik alan şiddeti o alanda
bulunan birim kutba etki eden dyn
cinsiden kuvvetle ölçülür. Şiddeti H
olan bir manyetik alanda kutup şiddeti
P olan bir mıknatıs üzerine etki eden
kuvvet
F₌(1/µ)*H*P
manyetik alan şiddet birimi,
uluslararası fizik örgütünce Oersted
olarak benimsenmiştir. B akı
yoğunluğu veya manyetik endüksiyon
vektörü için kullanılmaktadır.
Yalnız yer manyetizmasında
manyetik alan ölçümleri
hep havada yapıldığından
ve havanında, deniz
seviyesinde geçirgenliği çok
küçük olduğundan, havada
B ve H aynı sayısal değerde
alınabilir. Bu yüzden çok
kez jeofizikçiler, geleneği
sürdürerek havada yapılan
yermanyetizması ölçü
değerlerinde Oersted
yerine gauss birimini
kullanmaktadırlar. 1
Oerstedlik alan içinde,
şiddeti 1 olan manyetik

27. 2.2 Kuvvet Çizgileri
Manyetik alan içinde serbest
olarak bulunan bir manyetik
kutup, manyetik kuvvet
etkisinde kalır ve “kuvvet
çizgisini” takip ederek
hareketine devam eder. 1
Gaussluk alan şiddeti bulanan
bir ortamda kuvvet
doğrultusunda dik birim
yüzeyde (1cm²), 1 kuvvet
çizigisini geçtiği varsayılır. Bu
durumda, 1 noktadaki
manyetik alan şiddeti; kuvvet
doğrultusuna dik 1 cm²lik
yüzeyde bulunan kuvvet
çizgisi sayısı olarak da
alınabilir.
2.3 Manyetik Akı
Manyetik bir cisim, manyetik alana
konduğu zaman, kuvvet
çizgilerinden etkilenir. Başka bir
değişle, mıknatıslanabilen bir cisim
manyetik alana konduğu zaman söz
konusu cismin içindeki akı miktarı
(kuvvet çizgileri), akı yoğunluğu ile
tanımlanabilir.
B₌Ø/s
Burada B akı yoğunluğu (Gauss), Ø
manyetik akı (maxwell), s ise cm²
dir. H (Oersted) cismin dışındaki
manyetik alan olmak üzere
manyetik akı için hava veya
boşuklta
Ø₌H.s yazılabilir.

28. 2.4 Manyetik Geçirgenlik
(Permeabilite)
Cisim içinde, birim kesitten geçen cisim
çizgileri sayısının havada birim kesitten
geçen kuvvet çizgileri sayısına oranı
olarak tanımlanır ve
µ ₌(Ø/s)/H₌ B/H
bağıntısıyla elde edilir.
2.5 Mıknatıslanma Şiddeti
Bir mıknatısın mıknatıslanma şiddeti,
mıknatıslanmanın bir ölçüsüdür. Aynı
zamanda mıknatıslanma şiddeti
mıknatıslanma doğrultusuyla dik açı yapan
mıknatısın birim dik kesitinin kutup şiddeti
olarak da bilinir.
J₌P/s
Mıknatıslanma şiddeti aynı zamanda
polarizasyon olarakda bilinir.
2.6 Özel Mıknatıslanma
Cisimlerin mıknatıslanmaları
konusunda, çok özel mıknatıslanma (σ)
da kullanılır. V hacmindeki bir
mıknatısın kütlesi m ise, mıknatıs
cismin birim gramının momenti σ
olarak da tanımlanır.
σ₌V/m
2.7 Manyetik Moment
Bir çubuk mıknatısın manyetik
momenti kutup şiddetiyle iki kutup
arasındaki uzaklığın çarpımına
eşittir.
M₌P.L
Bağıntıda P kutup şiddeti, L ise iki
kutup arasındaki uzaklık. P, cgsb ve
L, cm cinsinden alındığında M
cgs*emb cinsinden elde edilir.

29. YER MANYETİK
ALANI Bölüm 2

30. 1.YER MANYETİZMASI
1.1 MIKNATIS
Bilindiği gibi demir parçaları gibi bazı cisimleri
çekme özelliği olan cisimlere mıknatıs
denilmektedir. Cisimlerin bu özelliği çok eski
dönemlerden bu yana bilindiği halde, olayın ne
zaman, nerede ve kim tarafından ortaya
konulduğu bilinmemektedir. M.Ö 2600 yıllarında,
eski çinlilerin mıknatıslamayı bildiklerinden söz
edilmekle birlikte bu konuda söylentilerin ötesinde
elde herhangi bir kanıt bulunmamaktadır.

31. M.Ö 6.yy da eski
yunanlıların
mıknatıslanmayı bildikleri
kesindir. Felsefenin babası
Thales (M.Ö 640-546)
mıknatıs taşının çekme
özelliği anlatılır ve bu
özelliği taşta var olan bir
ruha(soul) bağlar.
Mıknatıs taşı olarak bilinen maddenin kimyaca bilinen yapısı Fe₃O₄
ve manyetit adını taşır. Lucretius’e göre (M.Ö 98-55) taşın bu adı ,
onun ilk bulunduğu yer olan Magnesla (Manisa ) gelmektedir.

32. 1.2 YERMANYETİK ALANI
yer çevresinde bir manyetik
alanın varlığı, bu alanın
oluşumu, nedeni ve başlangıcı
uzun yıllar araştırıcıların uğraş
alanı olmuştur. yermanyetik
alanının varlığı pusula adı
verilen bir aygıt ile, kolayca
ortaya konulabilir. Pusulanın
yaklaşık coğrafi kuzeye yakın bir
yöne dönük ucu kuzey kutup ve
onun karşıt ucuna güney kutup
adı verilmiştir.
İlk pusula İngiltere’de
Alexander Neckam adlı bir din
adamının tabii ilimler üzerine
1167 yılında yaptığı iki yayından
anlaşıldığı üzere, denizcilerce,
11.yy içinde kullanılmaya
başlanılmıştır.

33. Yerin dev bir mıknatıs oluşunun ve onun
da, her mıknatıs gibi kuzey, güney olarak
iki kutbunun bulunduğunu insanlar daha
sonraki yüzyıllarda öğrenmiştir. Örneğin,
Cristofher Columbus 1492’de, Atlantik
Okyanusun’dan Doğu Hindistan’a varmak
için batıya doğru açıldığı ve sonunda,
Amerika’nın keşfiyle sonuçlanan ünlü
deniz yolculuğu döneminde, mıknatısın
sürekli olarak kuzey coğrafi kutbu
göstermektedir.

34. Eğim açısı (I) ile ilgili ilk yazılı
kayıt 1544 yılındadır. Bu
tarihte yazılmış bir mektupta,
Nürnberg’li bir alet ustası
olan Hartman’nın yaptığı bir
aygıt anlatılmaktadır. Aygıt,
ağırlık merkezinden geçen
yatay bir eksene bağlı bir
demir çubuktan oluşmaktadır.
Çubuk mıknatıslanmadan
önce, her yönde dengede
kalabilmekteyken, boyunca
mıknatıslandığı zaman
dengesi bozulmakta ve
yatayla belirli bir açı
oluşturarak denge halini
almaktaydı.

35. 1.3 Yermanyetizmasının Doğuşu
Manyetik D (sapma açısı) ve I (eğim açısı) açılarının doğru
olarak ölçülmeleri, yermanyetizması bilim dalının
doğuşunda, ön gelişmedir ve dalın doğuşunu, bir hekim
olan William Gilbert (1540-1603) sağlamıştır. Gilbert ,
Pierre Maricourt’un deneylerini ele almış ve dört ciltlik
Latince yazılmış olan “De Magnet” adlı eseri meydana
getirmiştir.
Gilbert bu önemli yapıtında yerın dev bir mıknatıs
olduğunu ve kutuplarının yerlerini, manyetik meridyeni,
meridyen boyunca kürenin manyetik alanın dağılımını
açıklamış, aynı zamanda cisimlerin mıknatıslanma yolarını
ve özellikleri günümüz benzer yapıtlarında görülen
ölçülerde anlatılmıştır.

36. 1.4 Yermanyetik Alanının yer küresi Üzerinde Ölçümleri
İlk dönemlerde, yermanyetik alanı bilimsel
çalışmalardan çok, yarar sağlamak amacıyla
ölçülmekteydi. Bugün bilinenlere göre, insan yararına
dönük olarak ilk önemli sapma açısı ölçülerini, Portekiz’li
Castro yapmıştır. Araştırma, 1538-1541 yılları arasında
Kızıldeniz ve Hint Okyanusunun batı kısmında yapılmıştır.
Okyanuslara ait ilk manyetik harita İngiliz astronomu
Halley tarafından yapılmıştır. manyetik alan şiddeti,
standart birimler cinsinden, ancak 1832 yılından sonra
Gauss ‘un çalışmalarıyla sağlanmıştır. Bağıl değer olarak
alan şiddeti, daha önceleri, Humboltd tarafından 1799-
1803 yılları arasında yapılmıştır.

37. Galilee 1905-1909 yılları arasında okyanuslarda,
yaklaşık 64000 millik; ve ikincisi, Carnegie ise 80⁰N ve
60⁰S enlemleri arasında ve 1909-1929 yılları
süresince, 298000 millik yolculuklar sonunda, Türk
limanları da dahil olmak üzere dünyanın birçok
yerinde ölçüler yapmıştır.
Rusların Zarya adlı, anti-manyetik gemisi, 1957-1958
dünya Jeofizik yılı nedeniyle 15 ay süresince, Atlantik
ve Hint Okyanuslarında 47000 mil tutan yol izlemiş
ve bu iki denizde manyetik alan vektörü, sürekli
kaydedilmiştir.
Yermanyetik alan kaynağının yerinin tartışılması için
ilk küresel harmonik analizi, 1839 yılında, Gauss
tarafından yapılmıştır.

38. 1.5 Geçici manyetik Alan Değişimleri Ve manyetik Alan
Bozuklukları
Geçici değişmeleri ilk olarak, 1722 yılında, Graham (1724)
tarafında ortaya konmuş. Bu araştırmacı Londra’da, pusula
iğnesinin sapmalarını incelemiş ve sapma açısının bazı günler
yavaş ve düzgün, bazı günlerde ise bozuk değiştiğini gözlemiştir.
Manyetik bakımından sakin(quite) ve hareketli(disturbe) gün
kavramı da, ilk olana Graham tarafından tanımlanmıştır.
manyetik olayların, meteorolojik olaylar gibi yerel olmayıp geniş
bölgeleri aynı zamanda etkileme özelliği, İngiltere’de Graham ve
İsveç’te (Upsala) Celcius’un aynı dönemde benzer olayları kendi
bölgelerinde saptamaları ile ortaya konmuştur. Canton (1759) D
açısının (sapma açısı) mevsimlere göre değiştiğini saptamıştır. İlk
manyetik gözlem evi Göttingen’de Gauss tarafından kurulmuştur
ve yermanyetik alanının üç bileşeni (D,H ve Z) ilk olarak burada
ölçülmüştür.

39. JEOFİZİK
YILI
Bölüm 4

40. Yermanyetik alanıyla uğraşan bilimciler ayrı ayrı yerlerde ve
değişik zamanlarda yapılan ölçümlerin yeterli olmadığı
inancıyla, büyük bir alanda ve aynı dönemde beraber ölçümler
yapılmasına karar vermişlerdir.
İlk birleşme 01.08.1882-01.09.1983 yılları arasında, 13 süreyle
kuzey ve güney ayarım kürelerin yukarı enlemlerinde,manyetik
ve meteorolojik gözlem ve ölçümler yapmışlar, kutup ışıklarını
izlemişlerdir. Denemeye katılan devletlerin sayısı 11dir.
Bu çalışmalar çok başarılı olmuştur ve 50 yılda ara ile
yinelemek kararı almıştırlar.
İlk Çalışmalar

41. 1932-1933 yılları arasında, yine 13 ay süreyle aynı bölgelerde
çalışmalar yapılmıştır. Bu kez çalışmaya katılan devletlerin sayısı
22’ye yükselmiştir.
3.uluslararası ortak çalışma döneminin 2.den 50 yıl sonra yapılması
düşünülürken 2.Dünya Savaşı süresince, jeofiziğin hemen her
alanında meydana gelen çok hızlı gelişmeler ve yeni teknik olanaklar
nedeniyle 1950 yılından başlayarak 3.dönemin 50 yerine 25 yılına
indirilmesi ve çalışmaların 1957-1958 yılları süresince sürdürmeleri
onaylanmıştır.
1957-1958 arasında 19 ay süre için düzenlenmiştir. Bu defa
incelemelerin yerleri yalnız kutup bölümlerine değil tüm yer küresine
dağıtılmış ve buralarda ayrım gösterilmeden, iyonosfer ve uzay
olaylarına da içine alan tüm jeofizik konuları araştırılmak üzere ele
alınmıştır.
Bu çalışmaya katılan devletlerin sayısı 67 ye yükselmiştir. Sayılan
nedenlerden ötürü son dönem “Jeofizik Yılı” olarak isimlendirilmiştir.

42. 1.Katı yer, okyanuslar, büyük antartika, aşağı atmosfer
2.Kutup ışıkları, uzayda yerın çevresi,
şeklinde iki grupta toplanmıştır.
IGY (International Geophysical Year) süresince son derece
ilginç sonuçlar sağlanan üç çalışma alanında, araştırmaların
devamı için, aşağıdaki üç çalışma grubu kurulmuştur.
● COSPAR( Committee For Space Research) uzay
çalışmalarını sürdürecektir.
● SCAR(Scientific Committee on Antarctic Research) güney
kutbuyla ilgili başlanmış çalışmaları yürütmektedir.
● SCOR(Scientific Committee on Oceanic Research)
okyanuslardaki çalışmaların güdümünü sağlayacaktadır.
Jeofizik Yılı Araştırmaları

43. Ayrıca, uluslararası jeodezi ve jeofizik birliğinin uluslararası
jeomanyetizma ve aeronomi yermanyetik alanı ile aeronomi
konusunda yapılmakta olan tüm çalışmaları, gerek
uluslararası gerekse önerilerle ulusal düzeyde daha etkin
kılabilmek için değişik bölümler altında toplanmaya karar
vermiştir. Bu karar ışığında oluşturulan 5 bölüm;
İç manyetik alanlar (Internal Magnetic Fields)
Aeronomik olaylar (Aeronomic Phenomena)
Magnetosferik olaylar (Magnetospheric Phenomena)
Güneş rüzgarları ve gezegenler arası Manyetik alanlar
(Solarwind and Interplanetary Magnetic Fields)
Gözlemevleri, aletler, manyetik göstergeler ve veriler
(Observatories, Instruments, Indices and Data)

44. TEŞEKKÜRLER...