מגנטומטר

מגנטומטר (Magnetometer) 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. מגנטומטר הרושם נתונים בצורה רציפה נקרא "מגנטוגרף" (Magnetograph). 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. 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. 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. שני סוגים עיקריים של מגנטומטרים: מגנטומטרים סקלריים מודדים את העוצמה הכללית של השדה המגנטי (בתרשים 3 - העוצמה של F, אך לא את הכיוון). 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). 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. 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 חדשני שבתוכו ישנם שלושה חיישנים מגנטיים, 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). השדה המגנטי של כדור הארץ נטייה מגנטית מגנטוספירה סערה גאומגנטית מגנטומטריה - המרכז למיפוי ישראל. תוכנית הגאומגנטיזם (אנגלית) - USGS הסקר הגאולוגי של ארצות הברית. גאומגנטיזם (אנגלית) - NOAA - הסוכנות הלאומית לאוקיינוסים ולאטמוספירה - ארצות הברית. topic/magnetic-sensor מגנטומטר, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) 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.