Гаусс (единица измерения)¶

Гаусс (единица измерения) — единица измерения магнитной индукции в системе СГС (сантиметр-грамм-секунда), названная в честь немецкого математика и физика Карла Фридриха Гаусса. Обозначается символом Гс (русское) и G (международное). Гаусс входит в систему единиц СГС как производная единица, определяемая через механические и электромагнитные величины этой системы.

¶Определение и соотношение с СИ

В системе СГС гаусс определяется как магнитная индукция поля, в котором на проводник длиной 1 сантиметр, расположенный перпендикулярно вектору индукции и несущий ток силой 1 ампер (в гауссовой системе единиц — 1 абА), действует сила в 1 дину. Формально: 1 Гс = 1 Мкс/см², где Мкс — максвелл, единица магнитного потока в СГС.

В Международной системе единиц (СИ) магнитная индукция измеряется в теслах (Тл). Соотношение между единицами является точным:

• 1 Тл = 10 000 Гс;
• 1 Гс = 10⁻⁴ Тл = 0,0001 Тл.

Таким образом, гаусс представляет собой более мелкую единицу: поле с индукцией 1 Тл соответствует 10 000 Гс.

¶Физический смысл и типичные значения

Магнитная индукция характеризует силовое действие магнитного поля на движущиеся заряды и токи. Для наглядности, типичные значения индукции в гауссах:

• магнитное поле Земли на поверхности — около 0,25–0,65 Гс (25–65 мкТл);
• поле бытового магнита на холодильник — 50–100 Гс;
• поле неодимового магнита — до 3000–5000 Гс;
• поле в зазоре электромагнита — 10 000–20 000 Гс (1–2 Тл);
• поле в медицинском томографе — 15 000–30 000 Гс (1,5–3 Тл);
• поле нейтронной звезды (магнитара) — до 10¹⁵ Гс.

¶История и применение

Единица введена в конце XIX века и названа в честь Карла Гаусса, который в 1830-х годах совместно с Вильгельмом Вебером разработал систему абсолютных магнитных измерений. До введения теслы в СИ (1960 год) гаусс был основной единицей магнитной индукции в физике и технике.

В настоящее время гаусс сохраняет ограниченное применение:

• в физике твёрдого тела и магнетизме (характеристики ферромагнетиков, тонких плёнок);
• в геофизике (магнитометрия, палеомагнитные исследования);
• в технике при работе с магнитомягкими и магнитотвёрдыми материалами;
• в вакуумной и плазменной физике (описание магнитных ловушек).

Приборы для измерения магнитной индукции — тесламетры — часто градуируются одновременно в теслах и гауссах (так называемые гауссметры).

¶Смежные единицы

Наряду с гауссом в системе СГС используются производные единицы:

• максвелл (Мкс) — единица магнитного потока, 1 Мкс = 1 Гс·см²;
• эрстед (Э) — единица напряжённости магнитного поля в СГС, связанная с гауссом в вакууме соотношением 1 Гс = 1 Э (для неферромагнитной среды).

В гауссовой системе единиц (варианте СГС, где электрические и магнитные величины симметризованы) гаусс и эрстед численно совпадают для вакуума, что упрощает расчёты в теоретической физике.