18.09.2021

Как увидеть магнитное поле: Проявить магнитное поле: ученые НИТУ «МИСиС» создали уникальный прибор, позволяющий визуализировать магнитное поле

Проявить магнитное поле: ученые НИТУ «МИСиС» создали уникальный прибор, позволяющий визуализировать магнитное поле

Научному коллективу НИТУ «МИСиС» удалось решить проблему определения магнитных полей в пространстве: при помощи разработанного магнитометра можно получать точную информацию о силе, конфигурации, величине и даже дефектах магнитного поля. Прибор будет применяться для тестирования магнитных полей и создания оптимальной конфигурации магнитной системы при создании экономичных и массовых моделей магнитно-резонансных томографов (МРТ) для городских поликлиник и частных медицинских кабинетов.

Точное определение магнитного поля и его параметров является важным условием развития современных технологий — автоматизация промышленной техники и системы определения координат, магнитные карты и сотовые телефоны — все они и многие другие основаны на определении магнитного поля Земли. Мощное магнитное поле удерживает конструкцию во время сварочных или монтажных работ, определяет дефекты в стратегических объектах: полотне железной дороги, трубопроводах, мостах, с его помощью достигнут рекорд скорости наземного транспорта — 603 км/ч, которую развивает знаменитый шанхайский поезд-маглев и тд.

Однако существующие методы обнаружения и оценки магнитных полей, так называемые методы «декорации» (например, магнитная жидкость и пластины) весьма условны, и не дают точной информации. Чтобы определить распределение магнитных полей в пространстве, требуется применение специальных приборов. Именно эту проблему и удалось решить коллективу инженеров кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС».

«Сканирующий магнитометр, созданный в нашей лаборатории, представляет собой немагнитную сканирующую систему на основе 2D-плоттера, трехкомпонентный датчик магнитного поля и систему сбора данных, — рассказал руководитель проекта, научный сотрудник кафедры цветных металлов и золота НИТУ МИСиС к.ф.-м.н. Сергей Гудошников. Оригинальность прибора заключается в том, что при его изготовлении широко распространенные модули используются в новом качестве — для визуализации локальных магнитных различных магнитных объектов».

Сканирующий магнитометр позволяет измерить компоненты магнитного поля вблизи поверхности исследуемого объекта, после чего по этим данным можно построить картину магнитного поля для каждой точки. Например, на рисунке 2, полученным при помощи созданного магнитометра, можно увидеть как выглядит магнитное поле над полюсом магнита.

Как можно использовать эти данные? Например, можно измерить магнитное поле и, при наличии неоднородностей поля, обнаружить возможные дефекты.

Сканирующий магнитометр, разработанный в НИТУ «МИСиС» будет применяться для тестирования магнитных полей и создания оптимальной конфигурации магнитной системы при создании экономичных и массовых моделей магнитно-резонансных томографов (МРТ). Такие МРТ, в отличие от основанных на сверхпроводящих системах, будут на порядок дешевле в обслуживании, и планируются к массовому применению в городских поликлиниках и частных медицинских кабинетах.

Прибор уже прошел лабораторные испытания и используется для тестирования постоянных магнитов в системах «низкополевого» магниторезонансного томографа (МРТ).

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства науки высшего образования Российской Федерации в рамках выполнения обязательств по Соглашению о предоставлении субсидии от 26 сентября 2017 г. № 14.578.21.0255 (уникальный идентификатор соглашения RFMEFI57817X0255).

Как увидеть магнитное поле магнита — MOREREMONTA

Увидеть магнитное поле вполне реально, и этому учат на школьных уроках физики, предлагая такую последовательность действий:
— магнит накрывают стеклянной пластиной;
— сверху на пластину кладут лист бумаги;
— бумага посыпается ровным слоем железных опилок;

— опилки намагничиваются, и когда их встряхивают, то они на мгновение отделяются от пластинки, и легко поворачиваются, формируя — сложные изогнутые линии, расходящиеся от полюсов.
Полученная картина выглядит следующим образом: чем ближе к полюсу, тем гуще и чётче линии из опилок, а чем дальше они отходят, тем больше разрежаются и утрачивают свою отчётливость. Это наглядный пример того, как ослабляются магнитные силы из-за расстояния.

Приобретая поисковый магнит многие интересуются, притянет ли он золото, серебро, медь? Отвечаем… Науке известно о существовании всего 9 металлов, которые обладают магнитными свойствами, способные притягиваться к магнитам и сами способные стать магнитами:

Магнит является один из важнейших конструкции электродинамичности в динамиках. Магниты уже давно применяется в изготовлении динамиков, но особенную популярность приобрели именно в наши дни. Переменный ток, проходящий через обмотку динамика, взаимодействует с магнитным полем находящегося в нем магнита, что вызывает в соответствии с законом Ампера, переменную силу, воздействующую на диффузор динамика.

После того как обнаружилась способность неодимовых стёкол и искусственных гранатов к генерации лазерного излучения начали использовать для создания лазерных установок.

Автор канала “Atom Duba” показал опыт с железными опилками, чтобы попытаться увидеть и измерить магнитное поле.
Вокруг любого магнита есть невидимое поле, которое обычно рисуют линиями, ведущими из одного полюса в другой. Как это увидеть?

Самый простой способ – взять железных опилок. Насыпаем их на стол. Берём магнит. Подносим под столом полюсом вверх. Что видим? Появились ежики из опилок. Двигаем под столом – ежики движутся вместе. На самом деле видим линии магнитного поля, выходящие из одного из полюсов.

Чтобы разглядеть с другого ракурса поле, магнит развернем набок. Попробуем магнитик поменьше и повторим эксперимент. Теперь наблюдаем магнитное поле с другого ракурса. Стрелка компаса поворачивается в ту же сторону, куда показывают железные опилки. Поэтому такими направленными линиями обозначают вектор магнитного поля. В каждой точке пространства направление свое.

Другой вариант этого эксперимента, где возьмем магнит и облепим опилками. В таком варианте эксперимента увидим поле в трехмерном пространстве. До этого видели его проекцию на плоскость, то есть 2D вариант, а сейчас в пространстве из одного полюса выходят линии по кругу в другой.

Кроме этого, магнитное поле бывает разной величины – посильнее или послабее. Сегодня измерить его величину может смартфон. Включаем программу, которая показывает информацию с датчиков.

Внутри смартфона датчики Холла измеряют магнитное поле вдоль трех координат X,Y, и Z. Можно поднести магнит и посмотреть, как растут показания. Отводим обратно – они уменьшаются. Или повертеть магнитом, стрелочка тоже будет крутиться. Интересно, а почему опилки выстроились вдоль линий?

Чтобы прояснить этот вопрос, возьмем магнит. Это его северный полюс, а это южный полюс. Если поднести к нему монетку, то она прилипнет. Почему? Монетка намагнитилась и прилипла к северному полюсу своим южным. Возьмем вторую монетку. Она прилипает к первой. Можно так дальше продолжать. Они к друг другу липнут. Как такое получается? Дело в том, что кроме того, что монетки взаимодействуют с самим магнитом, они еще и сами на магнитились и взаимодействуют друг с другом. Тоже самое происходит с опилками. Они просто липнут к полюсам друг друга.

УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Положи на магнит листок бумаги. Проследи, чтобы бумага лежала ровно.
Осторожно рассыпь небольшое количество опилок на бумаге. Легонько стукни по бумаге. Посмотри, какую структуру образуют опилки, рассыпанные на бумаге.

В этой структуре содержатся прямые или кривые линии? Полностью ли эти линии окружают магнит? Если нет, то где эти силовые линии встречаются с магнитом?
Все магниты окружены невидимым узором, созданным силовыми линиями магнитного поля. Хотя эти линии, силы и поле невидимы, мы можем обнаружить икс помощью материалов-магнетиков.
Железные опилки легкие, маленькие и легко притягиваются к магнитам.

Рассыпанные на листе бумаги, они образуют структуру, отражающую силовые линии магнитного поля.


НАРИСУЙ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Попробуем нарисовать магнитное поле.
Положи полосовой магнит на листок бумаги и обрисуй его карандашом. Полосовой магнит имеет форму прямоугольника.

Теперь на тот же лист бумаги положи компас на расстоянии нескольких сантиметров от магнита. Посмотри, куда показывает стрелка компаса. Подними компас и на том месте, где он лежал, нарисуй стрелку, направленную так же, как и стрелка компаса. Теперь положи компас в соседнее место и опять зарисуй направление, куда показывает стрелка. Делай так до тех пор, пока не выяснишь, как выглядит магнитное поле.

Стрелка компаса — это маленький легкий магнит. Он реагирует на магнитное поле Земли и на поле ближайших магнитов. Когда ты подносишь компас к магниту, стрелка поворачивается так, чтобы быть параллельной силовой линии поля этого магнита. Перемещая компас, ты можешь определить протяженность и направление силовых линий поля магнита.

МЕТАЛЛЫ-МАГНЕТИКИ

Не все металлы притягиваются магнитом, например, кусочки алюминиевой фольги, лишены этих свойств.

Почему некоторые металлы притягиваются к магнитам, а некоторые никак на магнит не реагируют?
Проверь магнитные свойства имеющихся под рукой предметов. Для этого медленно поднеси магнит к предмету. Будет ли предмет двигаться? Достаточно ли притяжения для того, чтобы поднять предмет? Какая сила больше, если предмет можно с помощью магнита поднять над столом?

Все предметы состоят из мельчайших частичек — атомов. Каждый атом имеет собственное магнитное поле, которое создается движущимися в атоме электронами. В большинстве материалов поля атомов ориентированы хаотически. Благодаря случайной ориентировке эти поля компенсируют друг друга (у одного атома магнитное поле направлено вправо, у другого влево, у третьего вверх, у четвертого вниз и т. д.).
Магнитные поля всех атомов таких материалов, как железо или никель можно сделать направленными в одну сторону. Тогда вместо того чтобы гаситься, магнитные поля будут складываться и превращать материал в магнетик.

ВСТРЯХНИ ИХ

Оказывается, удары молотком встряхивают предметы. От удара одни атомы начинают двигаться в одну сторону, другие — в другую. Перемещения атомов разрушают магнитное поле предмета, поскольку ориентация магнитных полей атомов становится хаотичной, и их поля гасят друг друга.
Но чтобы встряхнуть предметы, не обязательно использовать молоток. Можно поступить более просто.
Насыпь в небольшую пластмассовую бутылочку железные опилки. Медленно обведи компасом вокруг бутылки. Стрелка компаса реагирует на опилки?

Продолжай держать бутылочку. Проведи несколько десятков раз сильным магнитом по бутылке сверху вниз. (Помни, что движения туда-сюда будут компенсировать магнитное поле.)
Теперь опять обведи компасом вокруг бутылки. А теперь стрелка компаса реагирует на опилки? Ты можешь догадаться, почему?

Заткни бутылку пробкой и встряхни опилки. Опять проверь магнитные свойства опилок компасом. Что происходит? Ты можешь объяснить, что ты видишь?
Вначале опилки не намагничены. Однако после того как ты провел магнитом вдоль бутылки, опилки приобрели магнитные свойства Суммарное поле опилок достаточно сильное, чтобы его можно было обнаружить с помощью компаса. Когда ты встряхнул бутылку, опилки переместились и перевернулись. Их магнитные поля уже не будут одинаково направлены, и опилки теряют свои магнитные свойства.

ПРЕГРАДА ДЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Возьми нить длиной 25 см. Один конец нити привяжи к металлической скрепке. Второй конец прилепи к столу
Прилепи магнит к концу деревянной или пластмассовой линейки. Вставь линейку между страницами книги так, чтобы магнит находился как можно дальше от книги. Положи эту книгу сверху на стопку книг.

Подвинь стопку книг так, чтобы магнит,оказался точно над скрепкой. Нить, привязанная к скрепке, должна быть достаточно короткой, чтобы между скрепкой и магнитом оставался зазор, и в то же время достаточно длинной, чтобы магнит притягивал скрепку.
Помещай различные предметы ( кусочек алюминиевой фольги, деревянную щепку, CD-диск, монету, пластмассу) между магнитом и скрепкой. Запомни, что происходит с магнитным полем.
Некоторые материалы «преграждают путь» магнитному полю. Однако большинство материалов не делают этого и позволяют проникать магнитному полю сквозь них.

ФОКУС «ЛЕТАЮЩАЯ ЧАШКА»

Нарисуй на листе бумаги и раскрась небольшую чашку, стоящую на блюдце. Вырежи ее. С помощью липкой ленты прикрепи с обратной стороны этой чашки металлическую канцелярскую скрепку.
Возьми нить длиной 25 см. Один конец зацепи за скрепку. Свободный конец прилепи к столу.
Засунь плоский магнит между страницами книги. Положи эту книгу сверху на стопку книг. Подвинь стопку так, чтобы чашка притягивалась магнитом. Поднявшись вверх, чашка с блюдцем будут висеть в воздухе, без видимых причин преодолевая гравитацию.
Хотя ты и не видишь магнитное поле, оно все равно существует. Невидимого притяжения магнита достаточно для того, чтобы преодолеть вес чашки, бумаги, липкой ленты и нити.

Источник: Майкл ди Специо «Занимательные опыты»

Как увидеть магнитное поле

Магнитное поле не воспринимается органами чувств человека. Для того чтобы его увидеть, необходим специальный прибор. Он позволяет наблюдать форму силовых линий магнитного поля в трехмерном виде.

Приготовьте основу прибора — пластмассовую бутылку. Применять стеклянную нежелательно, поскольку она может быть разбита в ходе опытов магнитом, инструментами или другими металлическими предметами. У бутылки должна быть наклейка только с одной стороны. Если наклейка круговая, удалите одну из ее половин, а если ее нет вообще, закрасьте один бок бутылки белой краской. Получится светлый фон, на котором силовые линии наиболее заметны.

Расположитесь в любом помещении, кроме кухни. Постелите на стол газету, наденьте защитные перчатки. Настригите на нее ненужными ножницами опилок из старой металлической мочалки для мытья посуды. Заверните в пакет магнит и этим приспособлением полностью соберите опилки. Вставьте в горлышко бутылки воронку, а затем, поместив приспособление над воронкой, уберите магнит из пакета. Опилки отделятся от пакета и упадут через воронку в бутылку. Ни в коем случае не допускайте попадания опилок на пол и любые окружающие предметы, особенно одежду, обувь и продукты питания! Теперь наполните бутылку почти доверху прозрачным и безопасным маслом, после чего плотно закупорьте. Тщательно вымойте готовый прибор снаружи от остатков масла.

Перемешайте опилки с маслом, вращая бутылку. Просто встряхивать ее неэффективно. Теперь поднесите к ней магнит, и опилки выстроятся в соответствии с формой силовых линий. Чтобы подготовить прибор к следующему опыту, уберите магнит и снова перемешайте опилки с маслом, как указано выше.

Попробуйте пронаблюдать силовые линии полей магнитов различной формы. Зарисуйте или сфотографируйте их. Подумайте, почему они имеют именно такую форму, поищите ответ на этот вопрос в учебнике физики. Попробуйте объяснить, почему прибор не реагирует на переменные магнитные поля, например, от трансформаторов.

Могут ли люди чувствовать магнитное поле? Да! – отвечает электроэнцефалография

: 22.03.2019

Мы привыкли выделять пять органов чувств: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Но это вопрос классификации: ведь есть еще, к примеру, чувство равновесия, не говоря уже о чувстве боли. Что же касается способности ощущать магнитные поля – магниторецепции, то она доказана для многих животных, таких как перелетные птицы, морские черепахи, моллюски и др. У всех у них при экспериментальном изменении магнитного поля менялось поведение, но подобные эксперименты на людях не дали результатов. Недавние исследования говорят о том, что ответ на вопрос «могут ли люди чувствовать магнитное поле?» может быть положительным

Считается, что магнитное поле Земли формируется благодаря тепловой конвекции в жидком внешнем ядре планеты, состоящем из расплавленного железа, в результате чего там образуется система течений электропроводящей жидкости, что аналогично движению проводника с током. Глазами человека магнитное поле нельзя увидеть, но некоторые организмы научились его воспринимать и использовать его силовые линии для пространственной ориентации.

Существует несколько гипотез физической основы «магнитного чувства». Согласно одной из них, магниторецепция обеспечивается за счет органелл с кристаллами минерала магнетита (Fe3O3), имеющихся в живых клетках. Вращение таких частиц под действием поля предположительно способствует открытию клеточных ионных каналов и генерации нервного импульса. Магнетит был обнаружен в клетках ряда организмов: бактерий, моллюсков, рептилий, рыб и птиц.

Еще одна гипотеза делает акцент на особых белках в сетчатке глаза – криптохромах, известных как регуляторы циркадных (внутренних биологических) ритмов. Под действием света синего спектра между структурными элементами этих белков происходит перераспределение зарядов с образованием устойчивой радикальной пары с неспаренными электронами. Такая конфигурация белка оказывается чувствительной к магнитному полю, так что клетка каким-то образом «узнает» о его значении в той или иной точке. Криптохромы были обнаружены у многих животных, включая мушек-дрозофил.

У перелетных птиц, похоже, работают оба механизма магниторецепции. Первый является своего рода «компасом», благодаря которому птицы, вероятно, способны буквально видеть магнитное поле и определять, в каком направлении расположен ближайший магнитный полюс. С помощью же клеток с магнетитом, расположенных в области клюва, они оценивают более тонкие изменения магнитного поля, на основе которых можно составить подробную «карту». В результате птицы прокладывают свои полетные маршруты на основе точных географических координат.

Эксперименты на дрозофилах дали косвенные доказательства того, что и человек может в принципе «чувствовать» магнитные поля. Когда этих мушек с помощью методов генной инженерии заставили вместо собственного криптохрома производить белок, характерный для позвоночных животных, они стали воспринимать магнитное поле немногим хуже, чем раньше.

Но здесь есть одно «но»: люди магнитное поле в прямом смысле не видят. Подобная информация поступает в мозг животных через тройничный нерв, через который человек получает чувствительные сигналы, лежащие вне области сознательного восприятия (например, «служебные» сигналы от глазодвигательных мышц). Поэтому работа системы «магнитного чувства», которую мы могли унаследовать от животных, должна восприниматься нами практически неосознанно. 

Учитывая эти данные и негативный опыт предыдущих исследований на людях, группа ученых из США и Японии провели эксперимент, в котором проверили реакцию человеческого мозга на изменения магнитного поля с помощью метода электроэнцефалографии. В эксперименте приняли  участие 34 жителя Северного полушария. Испытуемых помещали в клетке Фарадея – устройстве для экранирования аппаратуры от внешних электромагнитных полей, внутри которой создавали искусственное магнитное поле, ориентацию которого меняли.

По словам участников эксперимента, они не чувствовали каких-либо изменений в своем состоянии. Но электроэнцефалограмма показала, что изменения магнитного поля сопровождались падением амплитуды альфа ритма мозга (с частотой колебаний 8–13 Гц). Такой ритм типичен для бодрствующего мозга в состоянии относительного покоя, а падение его амплитуды говорит о восприятии каких-то внешних сигналов. Этот эффект проявлялся у всех испытуемых по-разному, но отличался высокой воспроизводимостью при повторных измерениях, что может указывать на генетически обусловленную чувствительность индивидуумов.

При этом интенсивность реакции мозга зависела от направления вращения поля. Как предположили ученые, мозг может настраиваться на восприятие геомагнитных сигналов определенного уровня, характерных для конкретного региона. К примеру, подобная «настройка» есть у морских черепах, обитающих в Саргассовом море: если они случайно уплывают далеко от «дома», то какие-то изменения характеристик геомагнитного поля приводят к тому, что они резко меняют направление движения, стремясь возвратиться обратно. Возможно, реакции участников эксперимента были бы иными, если бы они проживали не в Северном, а в Южном полушарии.

Интересно, что в данном случае метод электроэнцефалографии был применен для изучения магниторецепции не впервые: результаты аналогичной работы были опубликованы еще в 2002 г., и они оказались отрицательными. Более удачливые экспериментаторы объясняют казус своих коллег недостаточной мощностью аналитических методов того времени. Что и доказали, безуспешно проанализировав нынешние данные с помощью «старых» методик. 

Можно надеяться, что сегодняшний успех не является очередным «артефактом» вычислительных технологий, только уже со знаком «плюс». В любом случае его нужно подтвердить в дополнительных экспериментах, например, по исследованию влияния на мозг поля разной напряженности и т.п.

Остается неизвестным и сам механизм магниторецепции у человека. Предположение о «визуальном», криптохром-зависимом механизме ученые отвергают из-за обнаруженной способности мозга различать полярность магнитных полюсов. И хотя в эволюционно древних регионах мозга человека – стволе и мозжечке – были найдены частицы магнетита, у нас нет каких-либо специальных сенсорных структур, содержащих этот минерал, поэтому находка таких частиц может отражать лишь степень загрязнения окружающей среды.

Так что вопросов о магниторецепции у человека по-прежнему больше, чем ответов. И даже если наше слабое «чувство поля» есть – велик ли от него прок в современном мире, где есть карты, компасы и GPS? К тому же и пробиться сквозь изобилие окружающих нас антропогенных электромагнитных волн ему будет трудно – даже птицы сбиваются с пути во время магнитных бурь. Кстати, про магнитные бури: опять болит голова – не проверить ли геомагнитный прогноз? Чем черт не шутит…

Фото: https://uk.wikipedia.org, https://vimeo.com, https://www.flickr.com, https://www.nps.gov

Подготовила Мария Перепечаева

: 22.03.2019

Компас внутри: вы хотели бы чувствовать магнитные поля?

  • Джейсон Голдман
  • BBC Future

Автор фото, iStock

Как мы знаем, некоторые животные ориентируются по магнитному полю Земли. А может, мы тоже так умеем, просто об этом не задумываемся? Обозреватель BBC Future рассказывает о скрытых возможностях людей и зверей.

В 2006 году Стив Хэуорт, биохакер из Аризоны, совершил надрез на безымянном пальце Куинн Нортон, поместил туда небольшой магнит из редкоземельных металлов и зашил.

«Когда я трогаю телефонный шнур или провожу рукой по определенным частям ноутбука, палец начинает покалывать», — сказала она в интервью радиоканалу NPR (а перед этим написала о своем эксперименте статью для издания Wired).

«Иногда потянусь за чем-нибудь, а палец начинает покалывать — значит, рядом телефонный провод. В таких проводах не очень высокое напряжение, но и изоляции у них почти нет. Поэтому поле вокруг них ощущается особенно сильно», — рассказывает она.

Автор фото, iStock

Подпись к фото,

Даже низковольтный телефонный провод вызывает у Куинн Нортон покалывание в пальце

Нортон не стремилась стать супергероем — ее вовсе не прельщало перемещать предметы на расстоянии, как Магнето из «Людей Икс», или что-нибудь еще в этом роде.

Она просто хотела попробовать научиться чувствовать магнитные поля.

Как ей помог магнит?

В кончике пальца тысячи рецепторов — нервных окончаний, передающих в мозг информацию о том, к чему вы прикасаетесь.

При попадании в магнитное поле имплантированный в палец крохотный магнит может начать чуть-чуть двигаться или вибрировать — и этого будет достаточно, чтобы активировать нервные окончания.

Конечно, мы круглые сутки находимся в водовороте разных магнитных полей — они есть у Земли, Солнца, у каждого холодильника, лампочки, смартфона и телевизионного пульта.

Электричество и магнетизм неразрывно связаны, поэтому магнитное поле возникает везде, где есть электрический ток, — и наоборот.

Но биохакерский проект Хэуорта и Нортон и не предусматривал того, чтобы человек начал видеть все эти поля разом.

Как Нортон пояснила в радиоинтервью, ей чаще всего приходилось прикоснуться к предмету, чтобы почувствовать его магнитное поле.

Животным гораздо проще. Еще в конце 1960-х ученые выяснили, что некоторые птицы определяют направление перелета, ориентируясь по магнитному полю Земли. И они обходятся без хирургических операций — за них всё сделала эволюция.

Например, у малиновки (зарянки) в клетках сетчатки есть такое вещество, как криптохром, которое регулирует чувствительность зрительных нервов в зависимости от магнитного поля.

Благодаря этому часть картинки становится темнее, а часть светлее — птичка буквально видит магнитное поле Земли. И она в этом не одинока.

У голубей есть чувствительные к магнитному полю нейроны, а головастые морские черепахи ориентируются по магнитным полям при миграции.

Лисы предположительно используют магнитную чувствительность при охоте. Собаки, справляя нужду, стараются вставать по оси север — юг.

Коровы же поссорили зоологов, которые не могут договориться о том, выстраиваются ли стада коров (и оленей) вдоль линий магнитного поля.

Автор фото, fotoVoyager

Подпись к фото,

Неужели эти коровы чувствуют что-то, что нам недоступно?

Получается, магниторецепция (умение чувствовать магнитные поля) — вовсе не редкость в царстве животных. Напрашивается вопрос: а как же человек?

Если бы магнит от холодильника прилипал к руке, мы бы это, конечно, заметили.

Но не стоит исключать, что магнитные поля влияют на нас менее заметным образом — может быть, даже помимо нашего сознания.

В 1980 году британский зоолог Робин Бейкер опубликовал отчет о серии экспериментов, которые стали известны как манчестерские.

«При перемещении в другое место многие виды животных могут определить, в каком направлении следует двигаться, чтобы вернуться», — писал он в журнале Science.

Аналогичные эксперименты с людьми показали, что у них есть похожая способность.

Бейкер был уверен, что люди находят «дорогу домой» не за счет построения внутренней карты или чего-либо подобного.

Для него вывод был очевиден: homo sapiens умеет чувствовать магнитное поле Земли.

Студентов Манчестерского университета загружали в минифургоны группами от пяти до одиннадцати человек. После этого им завязывали глаза и везли «по извилистой дороге» от шести до 52 километров.

Когда студента выводили из фургона и разрешали снять повязку с глаз, его просили указать направление в сторону университета, назвав сторону света — например, «север» или «юго-восток».

Бейкер повторил этот эксперимент десять раз с десятью группами студентов, и в среднем они действительно чаще указывали в верном направлении (или близком к нему), чем в противоположном.

Затем Бейкер повторил эксперимент еще раз, по просьбе одной из телепередач.

На этот раз у половины участников к затылку был пристегнут магнит. Другой половине дали кусочек меди, не обладающий магнитными свойствами, но для чистоты эксперимента тоже сказали, что это магнит.

Те, у кого к затылку была приложена медь, чаще указывали в нужную сторону, как и участники первого эксперимента.

Те же, кому достались настоящие магниты, путали направление, что позволило сделать вывод, что на выявленную способность ориентироваться в пространстве легко повлиять.

Автор фото, Josh Clark/Flickr/CC BY Sa

Подпись к фото,

Наличие молекул магнетита в мозге человека и криптохрома в тканях сетчатки — доводы в пользу гипотезы о том, что мы тоже чувствуем магнитные поля

Хотя манчестерские эксперименты и не стали однозначным доказательством того, что у человека есть магнеторецепция, они послужили стимулом для дальнейшей работы в этой области.

Ученые по всему миру провели десятки исследований, стремясь воспроизвести полученные Бейкером результаты. Но это оказалось не так просто.

Например, биологи Джеймс Гулд и Кеннет Эйбл восемь раз пытались получить обнаруженный Бейкером эффект, но не смогли.

«Отсутствие результата в каждом из проведенных экспериментов свидетельствует о том, что рассматриваемое явление носит более сложный и непостоянный характер, чем ожидалось», — написали они в журнале Science.

Даже пригласив самого Бейкера в Нью-Джерси, чтобы он помог организовать эксперименты надлежащим образом, авторам не удалось выявить какие-либо признаки магнеторецепции.

Однако в 1987 году Бейкер провел метаанализ, в котором пришел к выводу, что если объединить данные всех неудачных экспериментов, предпринятых в Великобритании, США и Австралии, просматривается именно та закономерность, о которой он писал.

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, как толковать результаты «манчестерских экспериментов».

Бесспорно одно: у нас в мозге и костях есть минеральное вещество магнетит, а в клетках сетчатки содержится криптохром — следовательно, не исключено, что наш организм тоже реагирует на магнитные поля. Исследователи продолжают искать подтверждение этой гипотезы.

Иными словами, даже если у нас есть хоть какое-то «магнитное чувство», доказать его наличие непросто.

Похоже, что пока самый верный способ продемонстрировать такую сверхспособность — имплантировать в кончики пальцев по магниту. Но мы настоятельно не рекомендуем это делать.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Магия электродинамики

Семенчик Олег
Старший инженер-схемотехник

XIX век был насыщен событиями определившими технологическое будущее человечества и заложившими фундамент его современного состояния. В это время существенное развитие получил раздел физики изучающий электромагнитное поле – электродинамика. Многие мировые ученые такие как Эрстед, Ампер, Кулон, Вольта, Лаплас, Лоренц и Эйнштейн внесли свой значимый вклад, но среди них выделяют Фарадея и Максвела. Первый экспериментально открыл явление и закон электромагнитной (э.м.) индукции, ставшие первым ясным свидетельством непосредственной динамической взаимосвязи электрического и магнитного полей. Второй, впервые опубликовал полную систему уравнений «классической электродинамики», описывающую эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами.

Особый интерес представляют закон э.м. индукции Фарадея, определяющий генерацию электрического поля переменным магнитным и описывающий обратный процесс — закон Ампера-Максвелла, определяющий генерацию магнитного поля переменным электрическим.

Развитие электродинамики позволило в ХIХ веке создать первые трансформаторы, электрические генераторы и электродвигатели, а к концу века ввести в строй первую линию электропередач протяженностью в 170 км.

На данный момент 95% мирового производства электроэнергии генерируются в процессе преобразования различных видов энергии в электрическую, основанного на явлении э.м. индукции. «Сердцем» преобразования является электрический генератор, где кинетическая энергия преобразуется в электрическую.

В общем случае современные электростанции преобразуют исходный вид энергии из невозобновляемых или возобновляемых источников в механическую энергию, используемую для вращения турбин, которые вращают систему магнитов, размещенных внутри гигантских медных катушек индуктивности для производства электричества. Формируемое переменное магнитное поле воздействует на электроны в медных проводниках, заставляя переходить их от атома к атому, что формирует электрическое поле в катушках и электрический ток на выходе генератора.  Турбины представляют собой набор лопастей или роторов, которые вращаются от энергии потока газа, воды, пара или ветра.

Для передачи электрической энергии на дальние расстояния используют повышающие напряжение трансформаторы для снижения потерь на сопротивлениях проводов линий электропередач.

В атомной электростанции энергия реактора нагревает теплоноситель первого закрытого контура, который нагревает воду в парогенераторе второго открытого контура.

В тепловых электростанциях энергия газа, твердого или жидкого топлива вращает лопасти газовой/паровой турбины или поршневые агрегаты, на которых установлен генератор.

Работа оборудования, производимого Армтел невозможна без электронных компонентов, где используются обратимые преобразования магнитного поля в электрический ток.  Любое из переговорных устройств систем IPN или DCN возможно привести к обобщённой структурной схеме, где сердцем энергетических и сигнальных преобразований будут являться трансформаторы и катушки индуктивности в различных исполнениях.

Сигнальные и силовые трансформаторы применяются для преобразования переменного напряжения и гальванической развязки. Основной силовой преобразователь напряжения импульсами частотой в 100-400 кГц передает энергию входного постоянного напряжения +48V через трансформатор. Вторичные преобразователи импульсами частотой 500-2000 кГц передают энергию постоянного напряжения через катушки индуктивности, формируя пониженное напряжение для непосредственного питания микросхем. Гальваническая развязка подразумевает передачу сигнальной или силовой энергии посредством магнитного поля и обеспечивает отсутствие прямой электрической связи между внешними и внутренними цепями электронного устройства. Это обеспечивает безопасность устройства для пользователя и минимизацию возможных проблем от перепадов напряжения между системами заземления систем электропитания, разнесенных в пространстве.

Для передачи энергии звуковой частоты на внешний громкоговоритель отнесенный на десятки и сотни метров используется схема с повышением напряжения для снижения потерь на сопротивлении длинных линий.

Катушки индуктивности применяется для накопления энергии в магнитном поле, подавления помех и фильтрации, ограничения переменного тока и повышения или понижения напряжения во вторичных преобразователях напряжения без гальванической развязки.

Катушка индуктивности электродинамического громкоговорителя совместно с магнитной системой динамика обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую. Переменный электрический ток звуковой частоты через катушку, размещенную на гибком подвесе относительно постоянного магнита, создает условия для создания механической силы, называемой электродинамической. Изменение этой силы будет меняться пропорционально электрическому току через проводник катушки индуктивности. Колебания диффузора, размещенного вместе с катушкой сформируют соответствующие колебания воздушного пространства.

Электрические компоненты, работающие на основе законов электродинамики играют важнейшую роль в уровне развития современной техники и образуют основу для современного мира в существующем виде.

Дополнительный материал:

Существует простой способ увидеть магнитное поле – поместить постоянный магнит в объём заполненный жидкостью с металлической стружкой. Стружка, пронизываемая магнитным полем будет стремиться разместиться на его магнитных линиях.

https://yadi.sk/i/zLTgQCz7MqdB4A

При помощи маленькой катушки создано рекордно мощное магнитное поле

Инженеры Национальной лаборатории сильных магнитных полей в США (MagLab) сконструировали очень мощный магнит. При этом он практически незаметен: источник сильнейшего магнитного поля упакован в катушку, которая поместится даже в небольшой сумочке.

Сотрудники лаборатории нашли способ создавать и использовать электромагниты, которые сильнее, меньше и универсальнее тех, что были сконструированы когда-либо прежде.

«Мы буквально открываем дверь в новый мир. Из-за своей компактности эта технология способна полностью изменить наши представления об области применения сильных магнитных полей», – объясняет автор уникальной разработки Сынгён Хан (Seungyong Hahn) в пресс-релизе университета.

Новый магнит производит магнитное поле с индукцией в рекордных 45,5 Тесла. Для сравнения, стандартный магнит аппарата магнитно-резонансной томографии (МРТ) создаёт поле в 2-3 Тесла. Кстати, прежний мировой рекордсмен, также созданный в Национальной лаборатории сильных магнитных полей США, был 35-тонным гигантом, генерирующим магнитное поле в 45 Тесла.

В процессе испытаний компактное чудо весом 390 граммов быстро продемонстрировало своё превосходство над предшественником.

Но как же может нечто столь маленького размера генерировать такое мощное магнитное поле? Всё благодаря новаторской конструкции и использованию нового многообещающего проводника, сообщают разработчики.

При создании магнита учёные использовали сверхпроводящий материал. Но не обычный, а специально созданный. Этот особый сплав на основе оксида бария, меди и редкоземельных элементов специалисты коротко именуют REBCO.

Он может выдерживать в два раза большую силу тока по сравнению с обычным сверхпроводником на основе ниобия (а сила протекающего тока определяет и силу магнитного поля). Важным нововведением стало также использование очень тонких (не толще листа бумаги) проводов в виде лент.

Другим ключевым моментом в создании маленького рекордсмена является отсутствие изоляции. Обычные современные электромагниты содержат изолирующий элемент между проводящими слоями, чтобы направлять ток по наиболее эффективному пути. Однако это добавляет вес и объём конструкции.

Отсутствие изоляции не только позволило получить более компактный и изящный прибор, но и помогло избежать возможных отказов конструкции. Они случаются при повреждениях или несовершенствах проводника.

В этом случае течение тока по оптимальному пути прерывается, материал начинает нагреваться и терять свои сверхпроводящие свойства. Но если изоляции в конструкции нет в принципе, то ток сможет протекать в обход проблемного участка, предотвращая развитие отказов.

Чтобы оценить важность представленной разработки, достаточно упомянуть, что сильные магнитные поля находят применение в самых разных областях: медицине (МРТ), фармакологии (ядерный магнитный резонанс), ускорении частиц (как в Большом адронном коллайдере), термоядерных реакторах, а также других специфических областях науки и промышленности.

Инженеры уже запланировали дальнейшие исследования. Они будут искать способы выявления и устранения возможных проблем. Учёные также изучают потенциальные применения своей удивительной разработки с использованием сверхпроводящих магнитов будущего, над созданием которых они активно трудятся.

По словам разработчиков, основная фундаментальная проблема материала REBCO в том, что такой тонкий проводник неизбежно будет иметь дефекты. Но их влияние на магниты будущего пока не изучены. Тем не менее, даже несмотря на все сложности, с которыми ещё предстоит справиться, учёные весьма воодушевлены своим достижением.

Научная статья, посвящённая изобретению американских исследователей и инженеров, опубликована в издании Nature.

Напомним, что авторы «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) писали о важном рекорде в сфере сверхпроводимости и о том, как физики научились управлять магнитными свойствами благородного металла. Предлагаем также почитать о первом двумерном магните.

Магнитные поля — Электромагнетизм и магнетизм — KS3 Physics Revision

Магнит создает вокруг себя магнитное поле. Вы не можете увидеть магнитное поле, но можете наблюдать его эффекты. На магнитный материал, попавший в магнитное поле, действует сила. Сила — это бесконтактная сила, потому что магнит и материал не должны касаться друг друга.

Обнаружение магнитных полей

Для обнаружения магнитного поля можно использовать картографический компас или железные опилки:

  1. положите лист бумаги на магнит (это предотвращает прилипание железных опилок к магниту)
  2. насыпать железные опилки на бумага
  3. осторожно постучите по бумаге, чтобы разложить опилки
  4. Наблюдать и записывать результаты

Железные опилки показывают магнитное поле вокруг этого стержневого магнита

Рисование диаграмм магнитного поля

Было бы трудно получить результаты из вид эксперимента, показанный на фотографии, поэтому вместо этого мы рисуем простые силовые линии магнитного поля.

На диаграмме обратите внимание, что:

  • каждая линия поля имеет наконечник стрелки
  • линии поля выходят из северного полюса и переходят в южный полюс
  • линии поля более сконцентрированы на полюсах

Магнитное поле наиболее сильно на полюсах, где силовые линии наиболее сконцентрированы.

Линии поля также показывают, что происходит с магнитными полями двух магнитов во время притяжения или отталкивания.

Линии поля идут от одного магнита к другому, когда магниты притягиваются друг к другу. Линии поля не проходят от одного магнита к другому, когда магниты отталкиваются друг от друга.

Начать просмотр магнитных полей | Лаборатории злых безумных ученых

Магнитные поля повсюду — их просто не видно *.

Здесь мы представляем некоторые базовые и недорогие визуальные инструменты, такие как железные опилки и Arduino, дошкольные игрушки и OpenGL, для знакомства с вашими местными областями. Он не является исчерпывающим, но может предоставить вам полезные отправные точки для вашего собственного исследования.

(* Если вы не посчитаете магнитное поле внутри тех фотонов, которые вы используете, чтобы видеть вещи.)

Один из самых простых и старых датчиков магнитного поля — это простой направленный компас. Компас — это просто магнит с обозначенными северным и южным полюсами, удерживаемый в подшипнике таким образом, чтобы он мог выравниваться с окружающим магнитным полем.Обычно это (относительно слабое) магнитное поле Земли. Но их также можно использовать для исследования структуры поля вокруг более сильных магнитов, поскольку они выравниваются по общему полю в любом заданном месте.

Компасы легко сделать. Вы можете посмотреть здесь, чтобы узнать, как сделать простые версии, которые плавают на воде или вращаются на гладкой поверхности. Однако мы предпочли еще более простой метод, показанный здесь: просуньте тонкую нить (или длинный волос) между двумя очень сильными магнитами и дайте ей свисать.

Если это слишком много проблем — или вам нужно много — вы можете взять одну сумку, полную простых компасов.

Одним из ограничений компасов является то, что подшипники обычно полагаются на силу тяжести, что означает, что они работают только в горизонтальной плоскости. В нашей версии со шнурком это можно обойти, поместив магниты около середины нити и плотно прижав концы, чтобы получить компас, который работает в любой плоскости, которая вам нравится. Вы также можете получить изящный 3D-компас, который имеет пеленг, чтобы магнит мог указывать в любом направлении.

Если вы возьмете сумку с простыми компасами, вы можете представить, как расположите их вокруг магнита, чтобы увидеть, как они все выстраиваются в линию. Поступая так, вы обнаружите, что все иглы начерчивают набор воображаемых кривых, называемых линиями магнитного поля . Линии поля не более реальны, чем линии на топографической карте, но представляют собой полезный инструмент для визуализации концентрации и ориентации магнитного поля в регионе.

Принимая естественный предел этой ситуации, почему бы не использовать миллиардов (технический термин) крошечных компасов, чтобы посмотреть на поле?

Оказывается, очень близко к этому можно подойти, используя железные опилки.Железные опилки — не совсем обычный предмет домашнего обихода, но их можно легко изготовить или купить. Если вы раздавите грубую стальную вату (и будьте осторожны, , если вы решите это сделать), вы можете сделать довольно хорошее приближение, или вы можете потратить несколько минут с напильником и куском мягкого железа, чтобы сделать аутентичные опилки.

В магазинах игрушек иногда есть крошечные пузырьки с железными опилками в своем научном отделе, так что иногда это хорошее место, чтобы поискать. «Игрушечные» опилки, которые мы видели, часто имеют очень сильно, грязные и выглядят как неровные порошки.Напротив, мы действительно впечатлены качеством этих железных опилок от Arbor Scientific, показанных выше, по цене ниже шести долларов за фунт, которые имеют более крупный и достаточно хорошо подобранный размер зерна, а также мало пыли.

Здесь мы вылили железные опилки на лист бумаги, накрывающий стопку мощных магнитов NdFeB. Вы можете увидеть некоторые намеки на структуру поля, но сложно что-либо разобрать.

Гораздо лучший подход — медленно и равномерно посыпать опилки на бумагу с высоты нескольких дюймов выше, давая им возможность расположиться в поле.По мере того, как вы добавляете больше документов, они более четко иллюстрируют линии поля до определенного момента.

Так что же здесь происходит на самом деле? Это не компасы, которые вращаются по пеленгу. Фактически, частицы железа изначально не намагничены. В банке частицы не притягиваются друг к другу; они просто кажутся тяжелым песком.

Скорее, частицы железа являются просто хорошими ферромагнетиками, которые проявляют сильную намагниченность при помещении в сильное внешнее магнитное поле.
(С микроскопической точки зрения магнитные домены внутри железных опилок изначально выровнены случайным образом. Они сильно выровнены, когда помещены во внешнее поле, и сохранят некоторую часть этой намагниченности
при удалении внешнего поля.)

Когда частицы падают на бумагу, они внезапно становятся сильными маленькими стержневыми магнитами (благодаря внешнему полю) и изо всех сил стараются выровняться с ними — точно так же, как маленькие компасы. Частицы, которые приземляются достаточно близко к самому магниту, притягиваются прямо к нему.Те, кто находится дальше, намагничиваются большим магнитом, но им не хватает притяжения, чтобы двигаться к нему. Вместо этого они притягиваются друг к другу, с севера на юг, с севера на юг, с результатами, которые вы видите здесь.

Если вы присмотритесь, вы заметите боковые полосы по центру магнита. Это потому, что мы не используем один стержневой магнит под бумагой, а вместо этого используем стопку кубиков сильного магнита, показанную на следующей фотографии.

Pro Совет по работе с железными опилками: не позволяйте опилкам напрямую касаться магнита.Тебе их никогда не снять.

Эти куски оцинкованной железной проволоки представляют собой причудливую версию железных опилок. На них нет пыли, они не ржавеют, их можно снять с помощью магнита. Вы можете получить их здесь, но они стоят примерно в двадцать раз дороже, чем обычные железные опилки.

С другой стороны, они дают неплохой полевой дисплей.

Еще один интересный способ посмотреть на магнитные поля — это использовать пленку для просмотра магнитного поля, наша — это кусок размером 9 x 7 дюймов от Arbor Scientific.

Этот материал похож на тонкий кусок полужесткого пластика с краской на тыльной стороне. На практике он действует как лист зеленой пузырчатой ​​пленки с ультратонкими пузырьками, заполненными вязкой жидкостью. Внутри жидкости
есть блестящие, но микроскопические магнитные стержни. В присутствии сильного поля стержни выравниваются по полю — как и в других наших примерах. Рядом с полюсами магнита пленка кажется темной, если смотреть на стержни с конца, а вдали от полюсов пленка кажется яркой, если смотреть на блестящие стороны стержней.

Поскольку жидкость вязкая, частицы не выравниваются, за исключением очень сильных магнитных полей, и имеют тенденцию оставаться на месте после того, как поле убирается — поле земли (полгаусса или около того) далеко не достаточно сильное, чтобы повлиять на него. Вы можете увидеть завитки на фотографии выше, когда над поверхностью водили магнитом, чтобы «стереть» изображение.

Pro-наконечник для использования пленки для просмотра магнитного поля: не царапайте заднюю сторону и не зажимайте ее между двумя магнитами — «пузыри» лопнут, и на пленке останутся мертвые точки.

Вот как выглядит пленка на том же стеке магнитов, который мы использовали для железных опилок. Контраст замечательный. Боковые перемычки посередине между маленькими кубическими магнитами легко увидеть, но увидеть общую форму магнитного поля, обнаруженную железными опилками, практически невозможно. Единственный намек на это — темная область у каждого полюса, соответствующая тому месту, где железные опилки также торчали из плоскости.

Опять же, это из-за вязкой природы материала; он может реагировать только на очень сильные локальные поля, такие как поля у полюсов.

Есть определенные места, где действительно хорошо смотреть фильм, — это те, которые имеют сложную геометрию магнитных полюсов. Рассмотрим простой прорезиненный магнит на холодильник, который выглядит как визитная карточка, которую вы наклеиваете на холодильник. Вместо того, чтобы использовать сильные магниты для поддержки веса, они используют более сложную геометрию поля с и полюсами, чтобы сконцентрировать поле прямо у поверхности магнита — как вы можете видеть выше.

Для справки, вот как тот же магнит выглядит под железными опилками:

Если магнитная пленка кажется непонятной и техничной, есть недорогая альтернатива, которая на удивление распространена: Magna-Doodle или Doodle Pro, как они, кажется, называют в наши дни.Вы, конечно, не получите от этого такого же уровня производительности, но это интересная игрушка, если вы подойдете к ней таким образом.

Мы впервые говорили о Magna Doodle несколько лет назад в статье об использовании его в составе перьевого плоттера. Это похоже на магнитную пленку для просмотра в том смысле, что в ней есть камеры с вязкой жидкостью и ферромагнитными частицами. Однако частицы и камеры в Magna Doodle макроскопические, и вы можете их видеть. В этом смысле это нечто среднее между магнитной пленкой и железными опилками.

Поместив наш магнитный стек на экран Magna Doodle и убрав его, вы можете увидеть, как появляются силовые линии, и даже сказать, какой набор находится «на краю», по расположению частиц железа. (Возможно, вы захотите просмотреть это последнее изображение в большом размере, чтобы увидеть подробности.)

(Если у вас есть доступ к обратной стороне экрана Magna Doodle, вы также можете увидеть там кое-что интересное.)

Теперь мы движемся в совершенно другом направлении: используем электронный компас для визуализации магнитных полей с помощью компьютера.Крошечная печатная плата, показанная здесь, представляет собой монтажную плату для 3-осевого магниторезистивного датчика Honeywell HMC5843 от
от SparkFun Electronics. (Если вам нужна ссылка на шкалу, вот она.)

(HMC5843 — чувствительное устройство, способное считывать поля до шести Гаусс — примерно в десять раз больше магнитного поля Земли, но не подходит для проведения измерений вблизи полюсов магнитов. Это больше похоже на компас, чем на железную опилку.)

Есть только четыре подключения к этой плате и от нее: 3.Входное питание 3 В, заземление и два провода I2C. Чтобы поговорить с ним, мы используем плату Arduino (Duemilanove), которая обеспечивает 3,3 В (пониженное от USB-питания 5 В), интерфейс I2C и интерфейс USB, чтобы мы могли вернуть данные на компьютер. Со стороны компьютера мы используем скетч обработки, чтобы считать данные и отобразить их на экране.

Вот коммутационная плата с четырьмя присоединенными проводами.

В сторону: Почему гигантский конденсатор? На самом деле есть известная ошибка в этой версии коммутационной платы — не уверен, исправлена ​​она еще или нет — а именно, что она не считывала разумные числа с установленным там конденсатором по умолчанию.Я добавил * кхм * конденсатор чуть большего размера на 1 микрофарад параллельно, который, казалось, исправил это очень хорошо. Вы можете добавить меньший, но (а) этот немагнитный (б) он дает место для размещения крошечной печатной платы и (в) он красный, поэтому SparkFun должен одобрить. Подходит к доске и все такое.

Припаяв датчик к плате Arduino четырьмя проводами, мы загрузили этот скетч Arduino на плату. Он основан на этой библиотеке hmc5843, которая вам понадобится для компиляции скетча.Что касается компьютера, мы написали этот скетч обработки для считывания данных и построения графиков.

Скетч обработки использует свои процедуры OpenGL для построения магнитного поля, считываемого датчиком. Во время каждого считывания — несколько раз в секунду — в трехмерном пространстве наносится точка, представляющая напряженность поля, измеренную в направлениях X, Y и Z, показанную красной, зеленой и синей осями.

На этом графике датчик несколько раз поворачивается вокруг своей оси Y (где выходят шнуры) без особых перемещений.В системе отсчета датчика поле Земли сохраняет постоянную величину, то есть находится на расстоянии от начала координат, но меняет ориентацию.


Удерживая датчик неподвижно, вы получите только одну точку в пространстве. Цвет медленно меняется во времени, чтобы обозначить историю. Чтобы сбросить график или посмотреть по разным осям, вы можете набрать «0», «1», «2» или «3» на клавиатуре, чтобы сбросить вид на xyz, вдоль x, вдоль y или вдоль z соответственно. .

В идеале, когда вы вращаете датчик во всех возможных направлениях, он будет определять сферу с центром в начале координат, где радиус задается окружающим магнитным полем.Что-то вроде того, что вы видите выше.

На практике обычно присутствуют магнитные смещения на самой микросхеме датчика или на монтажной плате — например, эти многослойные керамические конденсаторы почти всегда являются магнитными. Итак, обводя сферу, вы обнаружите, что центр смещен относительно начала координат. По этой причине эскиз обработки включает поправочные коэффициенты (смещения) x, y и z, которые можно использовать для центрирования сферы обратно в исходную точку.

Вы можете использовать эскиз для расчета правильных смещений.Если вы повернете датчик через все возможные положения, охватывая максимальную ориентацию по + x, -x, + y, -y, + z и -z,
, то, когда вы завершите программу, щелкнув в окне, данные будут напечатаны будет включать новые значения смещения, которые вы можете вставить обратно в эскиз, что гарантирует, что данные будут достаточно точными при следующем запуске программы.

Итак, это отправная точка для изучения магнитных полей на компьютере, и она неплохо работает как 3D-компас, который можно строить в реальном времени.

Следующим естественным шагом было бы построить график величины поля в разных точках пространства. Это просто, если вы добавите данные о том, где находится устройство, но отслеживание — это другая тема в другой раз.

Мы надеемся, что эта статья дает несколько советов, с которыми можно начать экспериментировать с магнитными полями. Опять же, это не должно быть исчерпывающим, а просто предоставить несколько отправных точек для легкого изучения. Есть много других методов наблюдения и измерения магнитных полей — например, на ум приходят феррожидкости, но они могут дать меньше интуиции о геометрии поля, чем простые железные опилки.

Если вам понравилась эта статья, возможно, вы захотите проверить и другие:

Создание карты магнитного поля Земли · Границы для молодых умов

Аннотация

Земля имеет твердое внутреннее ядро ​​и жидкое внешнее ядро, состоящие из железа и никеля. По металлу проходит электрический ток, который питается от движения жидкости. Электрический ток создает магнитное поле, которое распространяется от ядра на поверхность Земли и за ее пределы.Ожидается, что магнитное поле, сформированное ядром Земли, будет выровнено с осью вращения, но оно немного отклоняется по причинам, которые не совсем понятны. Стрелка компаса обычно указывает не на истинный север (ось вращения Земли), а на магнитный северный полюс. Угол между истинным севером и магнитным севером в любом конкретном месте на Земле называется углом склонения. Карты угла склонения очень сложны, и из-за потока внешнего ядра положение магнитного севера со временем перемещается.

Введение

Внешнее ядро ​​Земли

Планету Земля

можно разделить на четыре слоя: твердое внутреннее ядро ​​в центре, жидкое внешнее ядро ​​, , каменистую мантию и кору на поверхности, на которой мы живем. Ядро Земли имеет ширину около 6800 км и начинается примерно на полпути к центру планеты (рис. 1b). Он на девять десятых состоит из железа и никеля [1]. Внутреннее ядро ​​размером с Луну. Он очень горячий (> 5000 ° C) и твердый из-за чрезвычайно высокого давления, создаваемого весом материала над ним.

  • Рис. 1 — (a) Иллюстрация силовых линий магнитного поля от простого стержневого магнита, аналогичного магнитному полю Земли.
  • Как и Земля, южный полюс (обозначенный буквой «S») на самом деле находится в северном полушарии. (b) Ядро Земли видно в центре планеты. Скалистая мантия и кора на этом снимке прозрачны. Внешнее ядро ​​показано оранжевым цветом, а внутреннее ядро ​​показано более темной сферой в центре.Магнитное поле (синие линии) создается во внешнем сердечнике. Справа — вид художника на магнитный спутник Swarm, который чувствует изменение направления компаса, когда он летит через магнитное поле Земли по своей орбите (серая линия). © ESA / ATG Medialab. Рисунок 1a, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earth’s_mintage_field_pole.svg

Еще дальше от центра Земли находится жидкое внешнее ядро ​​размером с Марс. Металл все еще очень горячий (> 3000 ° C), но, несмотря на высокое давление, внешнее ядро ​​на самом деле очень жидкое, поскольку тепло преодолевает влияние давления.Внешнее ядро ​​течет так же легко, как вода на поверхности Земли. Это означает, что металл постоянно движется и течет, как океаны. Подобно тому, что происходит, когда вы быстро размешиваете чашку чая, быстрое вращение Земли один раз в день заставляет жидкость во внешнем ядре тоже вращаться.

Ядро пытается охладиться. Однако каменистая мантия между ядром и поверхностью действует как покров, не позволяя ядру остыть слишком быстро. Ядро пытается найти другие способы избавиться от избыточного тепла и энергии.Один из способов сделать это — создать магнитное поле. Магнитное поле может проходить до поверхности Земли, позволяя ядру выделять небольшое количество энергии.

Электричество создает магнитное поле

Магнетизм и электричество физически связаны — вы обычно получаете одно, когда создается другое, и это также происходит внутри ядра. Жидкий металл сердечника слишком горячий, чтобы быть постоянным магнитом, таким как магнит на холодильник, но это электропроводящий материал , как медная проволока.Подобно проводам в вашем доме, жидкое ядро ​​пропускает очень большой электрический ток, который, в свою очередь, создает сильное магнитное поле.

Электричество создается за счет движения жидкого металла, аналогично ветряной турбине, которая создает электричество из движения лопастей. Электричество течет вокруг экватора планеты по очень большой петле и создает сильное магнитное поле, выходящее за пределы внешнего ядра. Магнитное поле проходит до поверхности Земли и выходит в космос.

Он создает магнитное поле в форме стержневого магнита (рис. 1а). Магнитное поле распространяется в космос, образуя «пузырь», в котором находится Земля. Этот магнитный пузырь защищает атмосферу планеты от магнитного поля Солнца, которое в противном случае лишило бы атмосферу Земли за миллиарды лет.

Способ создания магнитного поля Земли очень сложен и не совсем понятен сегодняшним ученым. Считается, что контур электрического тока в сердечнике не образует идеального круга, проходящего вокруг экватора, поэтому магнитное поле на самом деле несколько «наклонено», примерно на 11 °, от оси вращения Земли.Сила электрического тока также изменяется со временем, что приводит к изменению магнитного поля на поверхности Земли. Наконец, поток жидкого металла «увлекает» магнитное поле на запад. Все эти различные процессы в совокупности делают магнитное поле очень сложным, и трудно предсказать, как оно изменяется с течением времени. Примерно четыре раза каждые миллион лет магнитное поле меняется на противоположное, когда полюса «переворачиваются», хотя для этого требуются тысячи лет.

Магнитное поле на поверхности Земли

Хотя общая форма магнитного поля Земли похожа на форму простого стержневого магнита, когда вы смотрите на магнитное поле в деталях, все становится намного сложнее.Обычно стрелка компаса указывает приблизительно на север, но не на истинный север (точку, вокруг которой вращается Земля). Угол между истинным севером и направлением стрелки компаса называется склонением . Стрелка компаса указывает на точку, называемую северным магнитным полюсом .

Магнитное поле очень полезно для навигации. Китайцы использовали базовые компасы еще в 1100-х годах, чтобы определять направление. Первая карта была сделана Эдмундом Галлеем, прославившимся кометой Галлея, для использования кораблями, плывущими по Атлантическому океану в 1699 году.Он понял, что магнитное поле постоянно меняется, и предположил, что в центре Земли есть слой жидкости. Северный магнитный полюс был открыт Джеймсом Клерком Россом в 1831 году в Канаде. Однако, что еще больше усложняет ситуацию, магнитный северный полюс не остается на одном месте, а вместо этого все время перемещается из-за потока внешнего ядра.

В настоящее время (в 2019 году) северный магнитный полюс все еще находится на севере Канады, но он движется со скоростью около 50 км в год и пересечет север России где-то в следующем десятилетии.На рисунке 2 показано расположение Северного и Южного магнитных полюсов с 1900 по 2020 годы. Обратите внимание, как быстро двигался Северный полюс с 2000 года, в то время как Южный полюс не сильно сдвинулся по сравнению с этим.

  • Рисунок 2 — Расположение магнитных полюсов показано каждые пять лет (красные точки) с 1900 по 2020 год для северного магнитного полюса (a) и южного магнитного полюса (b) .
  • Обратите внимание, что с 1900 года северный магнитный полюс переместился намного дальше и быстрее, чем южный магнитный полюс.

Создание карты

Теоретически составить карту магнитного поля достаточно просто. Все, что вам нужно, это устройство GPS (например, смартфон), чтобы определить ваше точное местоположение и помочь вам определить направление на истинный север. Вам также понадобится компас. Во-первых, используйте GPS, чтобы определить направление на истинный север. Это можно сделать, поместив две палки в землю вдоль линии постоянной долготы. Встаньте между палками и определите угол между стрелкой компаса и истинной линией севера, которую вы провели с помощью двух палок.Поздравляем, вы измерили склонение! Чтобы составить карту, повторите это измерение в другом месте и в другом. Сделайте это несколько миллионов раз по всему миру, включая океаны и пустыни, и ваша работа будет завершена … по крайней мере, на несколько лет, пока магнитный Север не сдвинется. Очевидно, что это невозможно для человека, но для спутника это возможно.

С 1999 года было три европейских спутника для очень точных измерений магнитного поля Земли.На рисунке 1b показано, как спутник воспринимает магнитное поле, исходящее от внешнего ядра. Нынешнее трио спутников, получившее название Swarm, летает на высоте от 450 до 500 км над поверхностью Земли и движется со скоростью 8 км в секунду. Им требуется около 90 минут, чтобы облететь Землю, и они совершают 15 оборотов в день. Через 4 месяца они производят достаточно измерений по всему миру, чтобы создать карту [2].

Измерения спутников собираются в компьютер, где математический процесс, называемый инверсией, используется для создания карты (или снимка) магнитного поля в фиксированный момент времени.На рисунке 3 показана карта угла склонения на январь 2019 года, показывающая, насколько сложным является магнитное поле на самом деле.

  • Рисунок 3 — Угол Склонение за 2019 год (в градусах), из модели геомагнитного Международного опорного поля (IGRF-12).
  • Цвета показывают угол между Магнитным Севером и Истинным Севером. Белые области — это места, где компас указывает почти точно на север. Синие цвета показывают регионы, в которых компас указывает к западу от истинного севера, а красные цвета показывают, где компас указывает к востоку от истинного севера.Вы можете увидеть очень сложную картину углов склонения по всему миру [3].

Поскольку изменение магнитного поля невозможно предсказать за пределами 10 лет, эти карты магнитного поля регулярно обновляются каждые 5 лет. Некоторые карты создаются бесплатно группой ученых со всего мира, и известны как Международный геомагнитного справочном поле или IGRF [3]. Создание хорошей карты требует больших усилий и требует нескольких месяцев работы. Последняя версия была выпущена в 2015 году, а следующая будет готова к 2020 году.

Магнитная карта на вашем смартфоне

Вероятно, вы больше всего знакомы с использованием магнитного поля Земли для навигации — подумайте о кораблях, плывущих по океану, или о людях, идущих по горам. Однако, если вы когда-либо использовали карту на смартфоне, чтобы найти, куда хотите отправиться, то вы также использовали карту магнитного поля Земли.

Когда вы открываете приложение карты, ваше местоположение обычно отображается в виде маленькой точки со стрелкой или треугольником, указывающим направление, в котором вы смотрите.Смартфоны используют встроенный цифровой компас для определения направления магнитного севера. Однако, поскольку карты выровнены по истинному северу, программное обеспечение телефона должно корректировать разницу склонения. Телефон использует ваше местоположение по GPS для определения правильного угла по карте склонения, например IGRF. Из рисунка 3 видно, что в некоторых частях света этот угол может достигать 45 °.

Заключение

Создание карт магнитного поля Земли — сложный процесс, который необходимо повторять не реже одного раза в 5 лет, чтобы карты оставались актуальными.Карты могут рассказать нам о внешнем ядре Земли, и они также полезны для многих практических приложений, которые вы, вероятно, испытали, например, для навигации по городу с помощью смартфона.

Глоссарий

Внешнее ядро ​​: Слой жидкого металла внутри Земли, начинающийся примерно на полпути к центру.

Электропроводящий материал : Материал, который позволяет электричеству легко проходить через него.

Склонение : Угол между магнитным севером и истинным севером.

Магнитный Север : Точка на поверхности Земли, где магнитное поле направлено прямо к центру Земли.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Список литературы

[1] Lowrie, W. 2007. Основы геофизики, 2-е изд. .Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

[2] Olsen, N., Hulot, G., Lesur, V., Finlay, C.C, Beggan, C., Chulliat, A., et al. 2015. Модель начального поля Swarm для геомагнитного поля 2014 года. Geophys. Res. Lett . 42: 1092–8. DOI: 10.1002 / 2014GL062659

[3] Thébault, E., Finlay, C. C., Beggan, C. D., Alken, P., Aubert, J., Barrois, O., et al. 2015. Международного геомагнитное поле ссылки (IGRF): поколение 12. Земля и планеты Космос 67:79. DOI: 10.1186 / s40623-015-0228-9

Как измерить магнитное поле?

Есть магнитное поле, и вам нужно измерить его силу. Но как? Вот несколько вариантов.

Магнитный компас

Когда я был ребенком, у нас были такие штуки, которые назывались компасами. Это просто магнитная игла внутри футляра, которая может свободно вращаться. Поскольку магнитное поле может оказывать крутящий момент на другой магнит, эта стрелка будет выровнена в направлении чистого магнитного поля.Для чего нужен компас? Так уж получилось, что Земля создает магнитное поле, которое в основном постоянное в данном месте. Затем компас можно использовать для определения направления. Вот что самое интересное, компас работает даже под водой (попробуйте это с телефоном — на самом деле, вам, вероятно, не стоит).

Компас показывает не значение чистого магнитного поля, а только направление. Итак, как получить из этого величину определенного поля? Уловка состоит в том, чтобы принять значение магнитного поля Земли и направление компаса.Предположим, что в этом месте на Земле магнитное поле направлено прямо на север с горизонтальной составляющей примерно 2 x 10 -5 T.

Теперь предположим, что я что-то делаю для создания магнитного поля в известном направлении и перпендикулярно горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Вот пример, когда я протянул токопроводящий провод прямо над стрелкой компаса. Поскольку компас находится под проводом, магнитное поле, создаваемое проводом, будет составлять 90 ° по отношению к магнитному полю Земли.

Фото: Rhett Allain

Теперь, когда в проводе есть ток, стрелка компаса будет отклонена в направлении чистого магнитного поля.

Если вы точно знаете, что два магнитных поля перпендикулярны, то на основе полученного прямоугольного треугольника вы можете сказать следующее:

Если вы не знаете направление магнитного поля, которое вы пытаетесь Измерьте, этот метод не сработает. Кроме того, если магнитное поле очень мало или очень велико по сравнению с горизонтальной составляющей Земли, вы не получите очень точного результата.

iPhone Compass

iPhone также имеет приложение компаса.

Скриншот приложения компаса для iPhone

Можно ли использовать этот компас так же, как настоящий компас? Да. Однако в своем простом тесте я обнаружил, что цифровой компас iPhone не очень хорошо реагирует на изменения магнитных полей. Есть еще одно приложение, которое работает немного лучше — xSensor (iOS).

Скриншот приложения xSensor для iOS

Отображает компоненты x, y и z магнитного поля.Но как это работает? Ответ в том, что в телефоне есть датчик Холла (ну, действительно, три). Что такое эффект Холла? Хорошо, давай сделаем это. У этого эффекта много деталей, и я не хочу начинать с нуля. Вот с чего я хотел бы начать (но каждый элемент, вероятно, может быть целым сообщением в блоге).

Мозг некоторых людей может ощущать магнитное поле Земли — но нет, это не значит, что у нас есть «сверхспособности» магнитовосприятия | Умные новости

Существует довольно длинный каталог животных, которые, кажется, обладают магниторецепцией или способностью обнаруживать магнитные поля Земли, включая голубей, собак, форель, пчел, черепах и саламандр.Но исследователи так и не смогли определить, есть ли у людей эта скрытая сверхдержава, несмотря на десятилетия попыток. Провокационное новое исследование, опубликованное в журнале eNeuro , предполагает, что наш мозг действительно может обнаруживать магнитные поля — по крайней мере, у некоторых людей, хотя невозможно сказать, влияет ли это каким-либо образом на поведение человека. (Несмотря на некоторые заявления о том, что у человека есть недавно открытая магнитная «сверхдержава», мы внезапно не двоюродные братья злодея Marvel Магнето.)

В настоящее время ученые все еще пытаются выяснить, как работает магниторецепция у животных.Эрик Хэнд из Science сообщает, что большая часть того, что мы знаем о магнитном восприятии, получена в результате поведенческих исследований животных, которые меняют то, как они ориентируются или ориентируются, если ими манипулируют. (Собаки ориентируются вдоль оси север-юг магнитного поля Земли, когда они какают.) Узнать, как это ощущение магнитного поля работает на биологическом уровне, было более сложной задачей.

В настоящее время существует две основные гипотезы. Один из них связан с криптохромами, специализированными белками сетчатки, которые каким-то образом передают магнитную информацию в мозг.Другая гипотеза состоит в том, что микроскопические частицы минерального магнетита находятся в определенных рецепторных клетках в ухе или за носом и работают как биологические компасы.

Джордж Дворский в Gizmodo сообщает, что ведущий исследователь нового исследования Джозеф Киршвинк, геофизик из Калифорнийского технологического института, который десятилетиями занимается изучением магнитных полей и магниторецепции, решил обойти вопросы о том, как может работать смысл, и сосредоточиться на том, есть ли признаки магниторецепции в мозге вообще.

«Наш подход заключался в том, чтобы сосредоточиться только на активности мозговых волн», — говорит Киршвинк Дворскому. «Если мозг не реагирует на магнитное поле, то никаким образом, магнитное поле не может повлиять на чье-то поведение. Мозг должен сначала что-то воспринять, чтобы действовать на это — такого понятия, как «экстрасенсорное восприятие», не существует ».

Для изучения мозговых волн команда построила тщательно продуманную камеру, предназначенную для блокирования любой внешней магнитной активности, электрических импульсов и звука.Электрические катушки внутри камеры создавали магнитное поле, которым могли манипулировать исследователи. В рамках эксперимента команда изучила 34 человека, которые носили специальное устройство, отслеживающее их мозговые волны. Каждый испытуемый сидел в полной темноте в течение часа, пока исследователи вращали вокруг себя искусственное магнитное поле в поисках признаков того, что мозг обнаруживает движения.

Экспериментаторы зафиксировали провалы амплитуды альфа-волн мозга у трети участников.Падения были наиболее заметными с 25-процентным изменением амплитуды, когда магнитное поле перед объектом было направлено на север и качалось с северо-востока на северо-запад против часовой стрелки. Люди не реагировали на магнитные поля, направленные на юг. Через несколько недель четыре участника прошли повторное тестирование с теми же результатами.

Dvorsky сообщает, что, как правило, альфа-волны мозга обычно производятся нейронами, когда они не обрабатывают сенсорную информацию.Мозговые волны имеют тенденцию уменьшаться при введении какого-либо стимула. Таким образом, падение альфа-волн является признаком того, что мозг может обрабатывать какую-то информацию из магнитных полей.

Эксперт по магниторецепции

Питер Хор из Оксфордского университета, изучающий навигацию у птиц, сказал Марии Темминг в интервью Science News , что результаты кажутся правдоподобными. Но они нуждаются в воспроизведении, включая аналогичный эксперимент в Южном полушарии, прежде чем он будет полностью убежден.

«Интересно думать, что у нас есть ощущение, о котором мы не осознаем», — говорит Хор, не участвовавший в исследовании, — «[Но] необычные утверждения требуют экстраординарных доказательств, и в данном случае это включает возможность воспроизвести его в другой лаборатории ».

Но не все думают, что альфа-волны указывают на какой-то необнаруженный смысл. «Если бы я… сунул голову в микроволновую печь и включил ее, я бы увидел влияние на свои мозговые волны», — говорит Торстен Ритц, биофизик из Калифорнийского университета в Ирвине, не участвовавший в исследовании, Келли Сервик Наука .«Это не значит, что у нас есть чувство микроволновки».

Маргарет Ахмад, биолог из Университета Сорбонны во Франции, рассказывает Сервику, что магнитные поля, как известно, влияют на клетки человека и млекопитающих в чашке.

«Я не удивлен, что есть эффект», — говорит Ахмад, не участвовавший в исследовании. «В клетке есть что-то, что меняется в присутствии магнитного поля. Мы видим этот эффект на эмбриональных клетках почек человека; вы не собираетесь меня убеждать, что воздействие на клетки мозга имеет большее или меньшее значение.”

Киршвинк, со своей стороны, действительно считает, что данные являются первым признаком магниторецепции. «Аристотель описал пять основных органов чувств, включая зрение, слух, вкус, обоняние и осязание», — говорится в пресс-релизе. «Однако он не принимал во внимание гравитацию, температуру, боль, равновесие и некоторые другие внутренние раздражители, которые, как мы теперь знаем, являются частью нервной системы человека. Наши животные предки утверждают, что датчики геомагнитного поля также должны быть здесь, представляя не шестое чувство, а, возможно, 10-е или 11-е человеческое чувство, которое предстоит открыть.”

В статье на The Conversation , он и его соавторы говорят, что есть много вопросов, которые поднимает исследование, в том числе, обладают ли люди со слабой или сильной реакцией на магнитные поля различными навигационными способностями, можно ли научить людей чувствовать магнитные поля и можно ли научить людей с сильной реакцией на это поле чувствовать его.

Но это ставит телегу впереди лошади: критики говорят, что эти результаты необходимо проанализировать и воспроизвести, прежде чем мы даже приблизимся, скажем, пытаясь научить пилотов чувствовать истинный север — и это может даже не стоить усилий.Наша растущая зависимость от технологии GPS предполагает, что даже если мы сможем обнаруживать магнитные поля, немногие из нас откажутся от своих сотовых телефонов ради магнетической интуиции, если это не поможет нам быстрее найти ближайший Starbucks.

Ученый Maverick думает, что открыл у людей магнетическое шестое чувство | Наука

Птицы это делают. Это делают пчелы. Но человек, стоящий здесь в толстовке с капюшоном, сможет ли он это сделать? Джо Киршвинк полон решимости выяснить это.На протяжении десятилетий он показывал, как существа в животном мире перемещаются, используя магниторецепцию или ощущение магнитного поля Земли. Теперь геофизик из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) в Пасадене тестирует людей, чтобы увидеть, есть ли у них это подсознательное шестое чувство. Киршвинк почти уверен, что это так. Но он должен это доказать.

Он достает свой iPhone и машет им над Кейсуке Мацуда, аспирантом нейроинженерии Токийского университета. В этот октябрьский день он — подопытный кролик Киршвинка.Приложение магнитометра на телефоне обнаружит магнитную пыль на Мацуда или любые скрытые магниты, которые могут помешать эксперименту. «Я хочу убедиться, что у нас нет читера», — шутит Киршвинк.

Они находятся на двух этажах под землей в Калтехе, в чистой комнате с магнитозащищенными стенами. В углу пульсирует и шипит насос с жидким гелием, охлаждая сверхпроводящий инструмент, который Киршвинк использовал для измерения крошечных магнитных полей во всем, от птичьих клювов до марсианских метеоритов. На лабораторном столе лежат ножи — сделанные из керамики и пропитанные кислотой для устранения магнитного загрязнения, — которыми он разрезал человеческий мозг в поисках магнитных частиц.Мацуда выглядит немного нервным, но он не собирается ложиться под нож. С помощью шприца техник вводит гель электролита в кожу головы Мацуда через тюбетейку с электродами. Он собирается подвергнуться воздействию нестандартных магнитных полей, создаваемых множеством электрических катушек, в то время как электроэнцефалограмма (ЭЭГ) записывает его мозговые волны.

На протяжении большей части 20-го века исследования магниторецепции казались столь же сомнительными, как изучение биолокации или телепатии. Тем не менее сейчас общепризнанным фактом является то, что многие животные ощущают постоянное, едва заметное магнитное поле Земли.В списке преобладают птицы, рыбы и другие мигрирующие животные; им имеет смысл иметь встроенный компас для их путешествий по всему миру. В последние годы исследователи обнаружили, что разумом обладают менее быстрые существа — омары, черви, улитки, лягушки, тритоны. Млекопитающие тоже, кажется, реагируют на поле Земли: в экспериментах лесные мыши и слепыши используют силовые линии магнитного поля для размещения своих гнезд; крупный рогатый скот и олени ориентируются по ним при выпасе; и собаки направляют себя на север или юг, когда они мочатся или испражняются.

Игра на поле

Магнитное поле Земли, создаваемое жидким внешним ядром, похоже на поле гигантского внеосевого стержневого магнита. Его сила колеблется от 25 микротесла (мкТл) на экваторе до 60 мкТл на полюсах. Это слабо: поле МРТ более чем в 100 000 раз сильнее.

Г. Грюйон / Наука

Растущее количество научных доказательств магниторецепции в основном связано с поведением, основанным, например, на моделях движения или на тестах, показывающих, что нарушение или изменение магнитных полей может изменить привычки животных.Ученые знают, что животные могут чувствовать поля, но они не знают, как это сделать на клеточном и нервном уровне. «Граница находится в биологии — как мозг на самом деле использует эту информацию», — говорит Дэвид Дикман, нейробиолог из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне, штат Техас, который в статье Science от 2012 года показал, что определенные нейроны во внутреннем ухе голубей так или иначе участвуют, стреляя в ответ на направление, полярность и интенсивность магнитных полей.

Обнаружение магниторецепторов, ответственных за запуск этих нейронов, было похоже на поиск магнитной иглы в стоге сена.Нет очевидного органа чувств, который можно было бы вскрыть; магнитные поля все время незримо проходят по всему телу. «Рецепторы могут быть на левом пальце ноги», — говорит Киршвинк.

Ученые выдвинули две конкурирующие идеи о том, кем они могут быть. Во-первых, магнитные поля запускают квантово-химические реакции в белках, называемых криптохромами. Криптохромы были обнаружены в сетчатке, но никто не определил, как они могут контролировать нервные пути. Другая теория, которую поддерживает Киршвинк, предполагает, что миниатюрные иглы компаса располагаются внутри рецепторных клеток либо рядом с тройничным нервом за носом животных, либо во внутреннем ухе.Иглы, которые, как предполагается, состоят из очень магнитного минерала железа, называемого магнетитом, каким-то образом открывают или закрывают нервные пути.

Те же кандидаты в магниторецепторы обнаружены у людей. Так есть ли у нас магнетизм? «Возможно, мы потеряли его вместе с нашей цивилизацией», — говорит Михаэль Винкльхофер, биофизик из Ольденбургского университета в Германии. Или, как думает Киршвинк, возможно, мы сохраняем его след, как крылья страуса.

Киршвинк специализируется на измерении остаточных магнитных полей в горных породах, которые могут указывать на широту образования горных пород миллионы или миллиарды лет назад, а также отслеживать их тектонические колебания.Эта техника привела его к сильным и влиятельным идеям. В 1992 году он собрал доказательства того, что ледники почти покрывали земной шар более 650 миллионов лет назад, и предположил, что их последующее отступление от «Земли-снежка» (термин, который он придумал) вызвало эволюционный розыгрыш, который перерос в кембрийский взрыв 540 миллионов лет назад. . В 1997 году он разработал провокационное объяснение аномально быстрого дрейфа континентальных плит примерно в то же время, что и кембрийский взрыв: ось вращения Земли перевернулась на целых 90 °, предположил Киршвинк.Климатический ущерб от этого геологически внезапного события также стимулировал биологические инновации, наблюдаемые в кембрии. И он был известным среди группы ученых, которые в 1990-х и 2000-х годах утверждали, что магнитные кристаллы в известном марсианском метеорите Allan Hills 84001 были окаменевшими признаками жизни на Красной планете. Несмотря на то, что значение Allan Hills 84001 остается спорным, идея о том, что жизнь оставляет после себя магнетоокаменелости, является активной областью исследований на Земле.

«Он не боится выйти из строя», — говорит Кеннет Ломанн, нейробиолог, изучающий магниторецепцию омаров и морских черепах в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл.«В одних вещах он был прав, а в других — не прав».

Это часть нашей эволюционной истории. Магниторецепция может быть первичным смыслом.

Джо Киршвинк, геофизик Калифорнийского технологического института в Пасадене,

В подтверждение своей гипотезы Киршвинк собрал камни со всего мира: из Южной Африки, Китая, Марокко и Австралии. Но поиск магнитов у животных — и людей — в его лаборатории без окон в подвале оставался неизменной навязчивой идеей.Просто спросите его первенца, который приехал сюда в 1984 году, когда Киршвинк и его жена Ацуко Кобаяши, японский структурный биолог, опубликовали открытие магнетита в тканях носовых пазух желтоперого тунца. По предложению Киршвинка они назвали его Джисеки: магнитный камень или магнетит.

62-летний Киршвинк никогда не мог сделать выбор между геологией и биологией. Он вспоминает день 1972 года, когда, будучи студентом Калифорнийского технологического института, он понял, что эти два аспекта взаимосвязаны. Профессор держал пластину языка хитона, разновидности моллюска, и тащил ее с помощью стержневого магнита.Его зубы были покрыты магнетитом. «Это поразило меня», — вспоминает Киршвинк, который до сих пор держит пластину для языка на своем столе. «Магнетит — это обычно то, что геологи ожидают от магматических пород. Обнаружить его у животного — биохимическая аномалия ».

В течение многих лет ученые думали, что хитоны — это способ синтеза магнетита просто потому, что твердый минерал способствует хорошему и крепкому зубу. Но в 1975 году Ричард Блейкмор из Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе предположил, что у некоторых бактерий магнетит является магнитным датчиком.Изучая бактерии из болотных болот Кейп-Код, Блейкмор обнаружил, что, когда он перемещал небольшой магнит вокруг своих предметных стекол, бактерии устремлялись к магниту. Присмотревшись, он обнаружил, что микробы скрывают цепочки кристаллов магнетита, которые заставляют клетки выравниваться с линиями собственного магнитного поля Земли, которое в Массачусетсе опускается в землю под углом 70 ° к Северному полюсу. Многие бактерии случайным образом ищут правильный баланс кислорода и питательных веществ, используя движение, называемое «кувыркайся и беги».Но как иглы компаса для плавания, бактерии Блейкмора различали верхнюю грязь от грязи. Они могли перемещаться по этому градиенту более эффективно и плавать вниз по нему всякий раз, когда грязь была нарушена. Эти бактериальные магниторецепторы до сих пор единственные, что ученые окончательно обнаружили и изучили. Для Киршвинка их присутствие указывает на то, что магниторецепция является древней, возможно, до появления первых эукариотических клеток на Земле, которые, как считается, эволюционировали почти 2 миллиарда лет назад после того, как клетка-хозяин захватила свободноживущие бактерии, которые стали митохондриями, производящими энергию.«Я предполагаю, что первоначальные митохондрии были магнитными бактериями», — говорит Киршвинк, что может означать, что все эукариоты обладают потенциальным магнитным чутьем.

Читая о работе Блейкмора, Киршвинк задавался вопросом, каким образом магнитные бактерии плавают в Южном полушарии: на север, как микробы Массачусетса, или на юг, к своему полюсу, или в каком-то другом направлении? Он прилетел в Австралию, чтобы искать в руслах ручьев антиподных собратьев Блейкмора. Больше всего их было в пруду для очистки сточных вод недалеко от Канберры.«Я просто взял с собой магнит и ручную линзу», — говорит он. «Они повсюду». Конечно же, они поплыли к Южному полюсу. Они развили цепочки магнетита, ориентированные на юг.

К тому времени Киршвинк была постдоком в Принстонском университете, работая с биологом Джеймсом Гулдом. Он также закончил пищевую цепочку животных. В 1978 году он и Гулд обнаружили магнетит в брюшке медоносных пчел. Затем, в 1979 году, в головах голубей. Без ведома Киршвинка через Атлантический океан молодой, харизматичный университет Манчестера, U.К., биолог по имени Робин Бейкер, нацелился на магнитные способности более крупных и сложных животных: британских студентов. В серии экспериментов он собрал студентов с завязанными глазами из «домашней» точки в микроавтобус шерпов, провел их по извилистой дороге в сельскую местность и спросил у них, куда по компасу они направляются домой. В «Науке» за 1980 год Бейкер сообщил нечто сверхъестественное: студенты почти всегда могли указать в квадранте дома. Когда они носили стержневой магнит в резинке своих повязок на глазах, это умение указывать было нарушено, в то время как контрольные люди, носившие латунный стержень, все еще имели то, что казалось магнетическим чутьем.

В более поздних вариантах Бейкер утверждал, что обнаружил у человека чувство компаса в экспериментах по «прогулке», в которых испытуемые указывали домой после того, как их вели по извилистому маршруту; и эксперименты со стулом, в которых их просили указать стороны света после вращения. Бейкер провел некоторые из своих экспериментов для прямой трансляции, а некоторые из своих результатов он объявил перед рецензированием в книгах и научно-популярных журналах — чутье на драматизм, которое неправильно истолковало других ученых.

В электронном письме Бейкер говорит, что среди его U.С. аналоги. Киршвинк и Гулд были среди скептиков. В 1981 году они пригласили Бейкера в Принстон, чтобы дать шанс провести эксперименты — одна остановка во время тура по воспроизводимости результатов по нескольким кампусам США на северо-востоке. В Принстоне и других местах попытки репликации не увенчались успехом. После того, как Бейкер в 1983 году в своей статье Nature заявил, что кости пазух человека обладают магнитными свойствами, Киршвинк показал, что результаты были вызваны загрязнением. В 1985 году Киршвинку не удалось воспроизвести версию эксперимента со стулом.

Хотя манчестерские эксперименты омрачили магниторецепцию человека, Киршвинк незаметно принял мантию Бейкера и 30 лет проводил эксперименты на людях. Он никогда не переставал запускать студентов через перчатку магнитных катушек и экспериментальных протоколов. «Раздражало то, что [наши] эксперименты не были отрицательными», — говорит он. «Но изо дня в день мы не могли их воспроизвести».

Now, с грантом в размере 900 000 долларов от Human Frontier Science Program, Киршвинк; Синсуке Симодзё, психофизик Калифорнийского технологического института и эксперт по ЭЭГ; и Аюму Матани, нейроинженер из Токийского университета, делают все возможное, чтобы проверить утверждения Бейкера.

Бейкер находит ироничным то, что его бывший антагонист теперь возглавляет атаку магниторецепции человека. «У Джо, вероятно, для этого больше возможностей, чем у большинства», — пишет он. Что касается того, считает ли он, что его результаты по-прежнему указывают на что-то реальное, Бейкер говорит, что «у меня нет и тени сомнения: люди могут обнаруживать и использовать магнитное поле Земли».

Центр притяжения

Исследователи проверяют людей на подсознательное магнитное чутье, помещая их в темный металлический ящик и применяя магнитные поля.

К. Бикель / Science

По соседству с магнитной лабораторией Киршвинка находится комната, где он тестирует своих людей. В нем находится коробка из тонкого алюминиевого сайдинга, известная как клетка Фарадея, достаточно большая, чтобы вместить испытуемого. Его роль состоит в том, чтобы отсеивать электромагнитный шум — от компьютеров, лифтов и даже радиопередач, — которые могут помешать эксперименту.«Клетка Фарадея — ключ к успеху», — говорит Киршвинк. «Только в последние несколько лет, после того, как мы установили проклятый щит Фарадея, мы стали говорить:« Подожди минутку »».

Киршвинк добавил это после того, как эксперимент, проведенный одним из коллег Винкльхофера из Ольденбурга, Хенриком Моуритсеном, показал, что электромагнитный шум мешает европейским малиновкам ориентироваться в магнитном поле. По словам Киршвинка, паразитные поля, вероятно, повлияют на любой человеческий компас, а шум наиболее разрушителен в полосе частот, перекрывающейся с радиопередачами AM.Это могло объяснить, почему эксперименты Бейкера увенчались успехом в Манчестере, где в то время не было сильных AM-радиостанций. Однако северо-восток США сделал это, что могло объяснить, почему тамошние ученые не смогли воспроизвести результаты.

В текущей установке клетка Фарадея выстлана квадратами катушек из проволоки, называемых катушками Мерритта. Электричество, передаваемое через катушки, индуцирует однородное магнитное поле, проходящее через центр коробки. Поскольку катушки расположены в трех перпендикулярных направлениях, экспериментаторы могут контролировать ориентацию поля.Магнитометр для проверки напряженности поля болтается над деревянным стулом, в котором все железосодержащие части заменены немагнитными латунными винтами и алюминиевыми скобами.

Идея Киршвинка, Шимоджо и Матани состоит в том, чтобы применить вращающееся магнитное поле, аналогичное по силе земному, и проверить записи ЭЭГ на предмет реакции мозга. Его обнаружение не обнаружит самих магнито-рецепторов, но докажет, что такое чувство существует, без необходимости интерпретировать часто неоднозначное человеческое поведение.«Это действительно фантастическая идея, — говорит Винкльхофер. «Мне интересно, почему никто не пробовал это раньше».

Эксперименты начались в конце 2014 года. Киршвинк был человеком №1. №19 — Мацуда, взятый напрокат в лаборатории Матани, которая повторяет эксперимент в Токио с аналогичной установкой. Мацуда подписывает форму согласия, и техник ведет в ящик, который несет провода ЭЭГ, как шлейф свадебной фаты. «Готовы ли мы начать?» — спрашивает техник, вставив электроды.Мацуда мрачно кивает. «Хорошо, я закрою коробку». Он опускает алюминиевую заслонку, выключает свет и закрывает дверь. В коробку записан гнусавый хриплый голос Киршвинка. «Не засыпай, — говорит он.

Matsuda будет сидеть в ящике в течение часа в полной темноте, пока автоматизированная программа проходит восемь различных тестов. В половине из них магнитное поле примерно такой же силы, как у Земли, медленно вращается вокруг головы объекта. В других катушки Мерритта настроены так, чтобы нейтрализовать индуцированное поле, так что действует только естественный магнетизм Земли.Эти тесты рандомизированы, поэтому ни экспериментатор, ни испытуемый не знают, что есть что.

Каждые несколько лет Королевский институт навигации (RIN) в Соединенном Королевстве проводит конференцию, на которую съезжаются практически все исследователи в области навигации животных. На конференциях прошлых лет основное внимание уделялось навигации по солнцу, луне или звездам — ​​или по звуку и запаху. Но на встрече этого года в апреле в Ройал Холлоуэй, Лондонский университет, магниторецепция доминировала в повестке дня. Были представлены доказательства магниторецепции у тараканов и ядовитых лягушек.Питер Хор, физик-химик из Оксфордского университета в Соединенном Королевстве, представил работу, показывающую, как квантовое поведение криптохромной системы может сделать ее более точной, чем предполагали лабораторные эксперименты. Может Се, биофизик из Пекинского университета, прижался спорное утверждение, что в сетчатке плодовых мух, он нашел комплекс магнитных железных конструкций, в окружении криптохромных белков, которая была долгожданная magnetoreceptor.

Затем, во время последнего выступления первого дня, Киршвинк поднялся на подиум, чтобы сообщить свои потенциально революционные новости.Это была небольшая выборка — всего две дюжины людей, — но его подвальный прибор давал стабильный, повторяемый эффект. Когда магнитное поле вращалось против часовой стрелки — эквивалент объекта, смотрящего вправо, — наблюдалось резкое падение α-волн. Подавление α-волн в мире ЭЭГ связано с обработкой данных в мозге: набор нейронов срабатывает в ответ на магнитное поле, единственную изменяющуюся переменную. Нейронный ответ был задержан на несколько сотен миллисекунд, и Киршвинк говорит, что задержка предполагает активный ответ мозга.Магнитное поле может индуцировать в мозгу электрические токи, которые могут имитировать сигнал ЭЭГ, но они проявляются немедленно.

Киршвинк также обнаружил сигнал, когда прикладываемое поле уходило в пол, как если бы объект смотрел вверх. Он не понимает, почему сигнал α-волны возник с изменениями вверх-вниз и против часовой стрелки, но не наоборот, хотя он принимает это как знак полярности магнитного компаса человека. «Моя беседа прошла * действительно * хорошо», — радостно написал он впоследствии в электронном письме.»Успешно справился. У людей есть функционирующие магниторецепторы ».

Другие участники беседы ответили сдержанно: удивительно, если это правда. «Это такие вещи, которые трудно оценить из 12-минутного выступления», — говорит Ломанн. «Дьявол всегда кроется в деталях». Хор говорит: «Джо очень умный человек и очень осторожный экспериментатор. Он бы не стал говорить об этом в RIN, если бы не был полностью уверен в своей правоте. И нельзя сказать это обо всех ученых в этой области ».

Два месяца спустя, в июне, Киршвинк находится в Японии, обрабатывает данные и выявляет экспериментальные различия с группой Матани.«Алиса в стране чудес, в кроличью нору, вот каково это», — говорит он. Матани использует аналогичную экранированную установку, за исключением того, что его клетка и катушки меньше — достаточно большие, чтобы охватить головы субъектов, которые должны лежать на спине. Тем не менее, эта команда тоже начинает видеть повторяющиеся эффекты ЭЭГ. «Это абсолютно воспроизводимо даже в Токио», — говорит Киршвинк. «Двери открываются».

Похоже, что поиски Киршвинка на протяжении всей жизни находятся на пороге разрешения, но они также кажутся началом.Коллега из Новой Зеландии говорит, что он готов повторить эксперимент в Южном полушарии, и Киршвинку нужны деньги на передвижную клетку Фарадея, которую он мог бы доставить к магнитному экватору. Есть документы, которые нужно написать, и новые предметы, которые нужно набирать. Подобно тому, как результаты Бейкера годами рикошетили в исследовательском сообществе, Киршвинк знает, что путь к принятию его идеи долог и труден.

Но ему доставляет удовольствие мысль показать раз и навсегда, что есть что-то, что связывает iPhone в его кармане — электромагнитные законы, управляющие устройствами и определяющие современность, — с чем-то глубоко внутри него и с древом жизни.«Это часть нашей эволюционной истории. Магниторецепция может быть основным смыслом ».

«Жужжание» мозговых волн человека реагирует на изменения магнитного поля

Существа, от мигрирующих угрей и других видов рыб до насекомых и птиц, используют магнитное поле Земли для навигации, иногда на многие тысячи миль. Но до сих пор мало доказательств того, что у людей такое магнетическое чутье. Исследования показывают, что некоторые люди действительно воспринимают магнитные поля, хотя и неосознанно.Ученые сообщили вчера (18 марта) в eNeuro в ответ на изменение магнитного поля, так называемые альфа-мозговые волны, фоновый «гул» мозга у людей-добровольцев.

«Это первое очень четкое свидетельство и убедительное доказательство способности человека обнаруживать и преобразовывать магнитное поле Земли», — говорит Эрик Уоррант, нейроэтолог из Лундского университета в Швеции, который не участвовал в работе. «Это чрезвычайно тщательно контролируется», — отмечает Уоррант, поскольку авторы методично отслеживали смешанные эффекты и потенциальные источники артефактов.

В прошлом исследователи искали магниторецепцию у людей, сосредотачиваясь на их поведении. Например, одна группа в 1980-х годах сообщила о магниторецепции человека в тестах людей с завязанными глазами, которые предположительно ориентировались на основе магнитного поля, но результаты никогда не были воспроизведены, говорит Майкл Винкльхофер, биофизик из Университета Ольденбурга, который не участвовал в работе. .

В новом исследовании ученые из Калифорнийского технологического института и его сотрудники вышли за рамки исследования поведения, использовав ЭЭГ для наблюдения за реакцией мозга на изменение магнитного поля.Исследователи построили куб, который экранировал нежелательное электромагнитное излучение. Там участники исследования час сидели одни в темноте и тишине, надев колпачки для ЭЭГ, которые позволяли ученым подслушивать их мозг, когда они манипулировали магнитным полем в кубе.

Условия эксперимента имитируют то, как человек обычно может ощущать магнитное поле Земли, говорит Иссак Хилберн, исследователь из Калифорнийского технологического института и один из авторов статей. Лабораторное поле было аналогично земному по силе, и исследователи медленно перемещали его, чтобы смоделировать, как поле изменится при повороте головы.

«Если у нас его нет, нам нужно будет объяснить, почему мы его потеряли. . . . В этой статье мы говорим, что мы не потеряли его ».

—Joseph Kirschvink, Caltech

Для некоторых моделей движения магнитного поля исследователи заметили падение амплитуды колебаний альфа-диапазона мозга их участников, или альфа-волн, которые имеют частоту примерно от 8 до 13. герц. Альфа-волны присутствуют всегда, но в состоянии покоя они более заметны. «Вы можете думать об [альфа-волнах] как о мере того, насколько популяция нейронов человеческого мозга вовлечена или не задействована в задачах», — объясняет Хилберн.

Когда поле было направлено вниз и вращалось против часовой стрелки, ученые наблюдали значительное уменьшение амплитуды альфа-волны, когда они объединили данные от 26 субъектов для анализа. У некоторых людей амплитуда ритма их мозга упала на 60 процентов за сотни миллисекунд, прежде чем вернуться к норме. «Я был просто потрясен. Я не думал, что мы когда-нибудь найдем что-то настолько четкое, поддающееся количественной оценке и воспроизводимости », — говорит Хилберн, признавая, что с самого начала проекта он был несколько скептически настроен.

Соавтор исследования Джозеф Киршвинк, геобиолог из Калифорнийского технологического института, интерпретирует падение альфа-волн как «психическое расстройство» мозга, когда осознает, что магнитное поле перемещается, а тело — нет. Но не все условия привели к изменению.

Когда исследователи перемещали поле, когда оно было ориентировано вверх — противоположно соответствующей ориентации для северного полушария, где проводились эксперименты, — они не наблюдали спада в альфа-волнах. Они также не увидели отклика, когда поле было направлено вниз и повернуто по часовой стрелке.«Мы не знаем, почему это так», — говорит Винкльхофер, но отмечает, что, поскольку это движение не вызывает сдвига мозговых волн, как его противоположность, «маловероятно, что оно представляет собой артефакт», создаваемый электроникой.

Схема экспериментальной камеры (вверху) показывает, как доброволец будет сидеть и испытывать приложенное магнитное поле. Участник носит колпачок ЭЭГ, чтобы контролировать реакцию мозга (пример, внизу). Темно-синий цвет отражает сильное изменение активности альфа-волн, а зеленый и желтый — менее сильные изменения, что подтверждается 64 электродами, расположенными поперек головы.

WANG, ET AL., ENEURO

«Смысл здесь», — говорит Киршвинк. Вопрос в том, как это работает? «Для этого необходимы рецепторные клетки, скорее всего, с небольшими кристаллами магнетита, передающие эту информацию в мозг», — говорит он. По словам авторов, поскольку полярность поля имела значение, результаты исключают другие механизмы, такие как электрическая индукция или так называемый квантовый компас, с помощью которого молекулы, возбужденные светом, взаимодействуют с магнитным полем Земли.

См. «Множество органов чувств животных»

Это имеет смысл, поскольку магнитные сенсорные системы, по-видимому, присутствуют практически у всех организмов, — говорит Киршвинк. «Если у нас его нет, нам нужно будет объяснить, почему мы его потеряли. . . . В этой статье мы говорим, что мы не потеряли его ».

И, возможно, сегодня есть культуры, в которых люди не совсем потеряли связь с магнето-чувством. И Винкльхофер, и Киршвинк указывают на аборигены в Австралии, которые известны своей способностью ориентироваться в пустыне и чей язык ссылается на основные направления (север, юг, восток и запад), а не на относительные (вправо, влево, вперед и назад). ).«Было бы очень интересно, если бы у этих культур было магнетическое чутье, которое не так глубоко похоронено», — говорит Винкльхофер, который сотрудничал с Киршвинком в прошлом.

Авторы признают, что их результаты будут противоречивыми, особенно в области нейробиологии. Но именно поэтому другие независимые группы должны попытаться повторить их результаты, говорят они.

Чтобы избежать искажения результатов, ученые автоматизировали рабочий процесс для анализа данных.Для контроля ученые использовали фиктивные воздействия, в которых отсутствовало приложенное магнитное поле, при этом электричество пропускалось через катушки, которые обычно генерируют поле для создания тепла или шума, которые обычно производят катушки. Эти элементы управления не привели к значительному изменению альфа-волн участников. «Что касается экспериментальной парадигмы, это демонстрация силы строгости и экспериментальной ясности», — говорит Уоррант.

Более того, Киршвинк и его коллеги говорят, что они уже воспроизвели эффекты зондирования поля с помощью аналогичных тестов с добровольцами в Японии и сообщат о них в следующей статье.В настоящее время команда ищет характерные поведенческие признаки, например рефлексивные движения глаз, которые могут еще раз подтвердить, что люди ощущают магнитное поле. «Если мы сможем найти что-то в этом роде, [это], вероятно, установит человеческую магниторецепцию на совершенно другом уровне», — говорит Конни Ван, один из авторов статьи и аспирант Калифорнийского технологического института в лаборатории Синсукэ Симодзё.

Предстоит еще проделать большую работу по исследованию магнитного чувства и выяснению его биологии. «Мне кажется, это лишь верхушка айсберга», — говорит Киршвинк.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *