מגנטומטר

מגנטומטר (Magnetometer) או מגנומטר (Magnometer) הוא מכשיר מדידה למדידת עוצמתו וכיוונו של השדה המגנטי באזור בו נמצא. משמש לאיתור מרבצי מתכות פרומגנטיות כגון ברזל, לאיתור גופים שבהם יש מתכות פרומגנטיות וכדומה, ולמעקבים ומחקרים מדעיים על השדה המגנטי של כדור הארץ והמגנטוספירה.

תמונה 1 - מגנטומטר ימי לאיתור צוללות בשימוש צי ארצות הברית.
תמונה 2 - מגנטומטר במעבה האדמה בהרי אילת.
תמונה 3 - המגנטומטר הקריוגני הראשון שהותקן בארץ (במכון הגיאופיזי לישראל ואחר כך הועבר למכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית).
תרשים 4 - רכיבי הכוח המגנטי בנקודה מסוימת על פני כדור הארץ.
F = כיוון ועוצמה מוחלטת של הכוח המגנטי.
H = הרכיב האופקי - לכיוון זה תצביע מחט המצפן.
Z = הרכיב האנכי.
D = נטייה מגנטית (Declination) - הזווית שבין הרכיב האופקי (H) לבין הצפון הגאוגרפי.
I = זווית הרכנה (שיפוע מגנטי) (Inclination) - הזווית שבין כיוון הכוח המגנטי המוחלט (F) לבין הרכיב האופקי (H).

מגנטומטר הרושם נתונים בצורה רציפה נקרא "מגנטוגרף" (Magnetograph).

שימושיםעריכה

מגנטומטרים בשימוש בסקרים גאופיזיים למציאת מרבצי מתכות פרומגנטיות אשר משפיעים על השדה המגנטי המקומי. כמו כן משמשים לגילוי אתרים ארכאולוגיים, כלי שיט שטבעו ועוד.

קיימים מכשירים שונים המשמשים לייעודים שונים, כגון לגילוי צוללות - תמונה 1, או לחישוב זוויות קידוח של נפט וגז טבעי.

מגנטומטרים משמשים במחקר מדעי ובמעקב אחר שינויים בשדה המגנטי של כדור הארץ והמגנטוספירה, ולאיתור סערות מגנטיות, ועל כן פזורות בכל העולם כ-200 תחנות מדידה קרקעיות קבועות בכל העולם ועוד כמה ניידות, וכן מגנטומטרים בלוויינים.

המגנטומטר הוא מכשיר רגיש מאוד, ויכול לחזות מראש את הופעת זוהר הקוטב עוד לפני הופעת האורות האופייניים.

בישראלעריכה

בישראל קיימות כיום שלוש תחנות מדידה ("מצפים מגנטיים") המופעלות על ידי המרכז למיפוי ישראל בהר חרמון, בבר גיורא ובהרי אילת. בתמונה 2 - המגנטומטר בתחנת המדידה שבהרי אילת. בעבר הייתה תחנה נוספת, באמציה, אך היא נסגרה.

חיזוי רעידות אדמהעריכה

שימוש במדידת השדה המגנטי כשיטה אפשרית לחיזוי רעידות אדמה נוסתה במדינות שונות (ארצות הברית, יפן, רוסיה, סין וטורקיה). ברעידות אדמה יש שחרור לחצים בקרום כדור הארץ במקום מסוים, מה שיכול להשפיע בין היתר על השדה המגנטי המקומי. בכמה מקומות נרשמו מקרי הצלחה בהם נרשמו שינויים קטנים בשדה המגנטי בגודל של כמה עשיריות ננוטסלה, לפני רעידת האדמה. שינויים אלה קטנים מדי ביחס לכלל השינויים בשדה המגנטי שנוצרים במהלך היממה ממקורות אחרים.

סוגיםעריכה

שני סוגים עיקריים של מגנטומטרים:

  1. מגנטומטרים סקלריים מודדים את העוצמה הכללית של השדה המגנטי (בתרשים 3 - העוצמה של F, אך לא את הכיוון).
  2. מגנטומטרים וקטוריים מודדים הן את העוצמה של השדה המגנטי והן את כיוונו, ומהם ניתן לחשב את עוצמת רכיבי הכח המגנטי בכל אחד מהצירים, וכן את הנטייה המגנטית (זווית D בתרשים 3) ואת השיפוע המגנטי (זווית I בתרשים 3).

מגנטומטר עם סליל רוטטעריכה

השדה המגנטי משרה גל סינוסי בסליל הרוטט. הגודל של האות פרופורציונלי לכח של השדה, המסופק באופן אחיד, ולסינוס הזווית בין הציר של הסליל הרוטט וקווי השדה. סוג זה של מגנטומטר הוא מיושן, וכמעט יצא לגמרי משימוש.

מגנטומטר באמצעות אפקט הולעריכה

החיישן המגנטי הנפוץ ביותר הם החיישנים מבוססים על אפקט הול. חיישנים אלו מייצרים מתח אשר פרופורציונלי לשדה המגנטי המושרה וכן הם מסוגלים לחוש קוטביות.

מגנטומטר קריוגניעריכה

מגנטומטר חדשני שבתוכו ישנם שלושה חיישנים מגנטיים[1], על-מוליכים, שצריכים לשהות בתנאים קריוגנים (קירור), ולכן המערכת מלאה בהליום (טמפרטורה של 270- צלזיוס לערך). זה מאפשר למערכת למדוד שדות מגנטים חלשלושים. המכשיר רגיש ביותר ומסוגל למדוד את המיגנוט של סלעים בעלי תכולת מינרלים מגנטיים נמוכה מאוד (למשל, סלעי משקע ימי, חומר ארכאולוגי, דגימות סלע קטנות). מגנטומטרים אחרים לא יכולים למדוד את המיגנוט של כל החומרים הללו, כי סף המדידה שלהם נמוך בהרבה (כלומר, הרעש שלהם גבוה). במכשיר זה אין צורך לסובב את הדגימות הנבדקות בזמן המדידה. לכן דגימות הנוטות להתפורר או שיש להן תכולת מים, יכולות להימדד רק במכשיר הזה. המגנטומטר הקריוגני הראשון שהותקן בארץ, הותקן במעבדה הפליאומגנטית במכון הגיאופיסי לישראל בסוף שנות ה-80 של המאה ה-20 (ראו תמונה 3).

ראו גםעריכה

קישורים חיצונייםעריכה

הערות שולייםעריכה

  1. ^ מדובר במדידת המיגנוט של סלעים באמצעות שלושה חיישנים מאוד רגישים שכל אחד מודד את השדה המושרה בכיוון מסוים (וניצב לאחרים). אז התוצר הוא מדידה ווקטורית שמובצעת על ידי שלוש מדידות סקלריות, כל אחת בכיוון מוגדר.