Чому Земля – магніт? ч. 5 Істина десь поряд в блозі Науково-пізнавальний · від Олег · додано 05.09.2009 12:23

Чому Земля – магніт? ч. 5 Істина десь поряд

Як тепер, у результаті безлічі дослідів і довголітніх спостережень в усіх куточках планети, представляють вчені будову великого земного магніту?

Перш за все існує головне магнітне поле. Джерело його знаходиться усередині планети. Але воно далеко не єдиним. У деяких місцях планети напруженість магнітного поля різко зростає.

Тут ховаються додаткові магніти-аномалії. Джерелами магнітних аномалій служать скупчення окису заліза та інших металевих руд. Під впливом головного поля рудні поклади набули магнітні властивості. Подібних місць виявилося так багато на Землі, що їх ніби навіть називати аномаліями якось незручно. Які це відхилення, якщо вони поширені настільки, що стають звичними, свого роду нормою? І це додаткове поле магнітних аномалій накладається на основне поле.

Дослідники виявили й інші додаткові магніти, що впливають на основне поле. Джерела їхнього таяться над нашими головами, у верхніх шарах атмосфери. Там, на висоті в сотні й тисячі кілометрів, заряджені частинки, що мчаться з величезними швидкостями, створюють електричні струми. А електричний струм породжує навколо магнітне поле. Крім того, в атмосферу вриваються корпускули - атоми, іони та електрони, які летять до нас від Сонця. Вони викликають магнітні бурі.

Американський фізик Бауер за допомогою теорії Гауса спробував математично відокремити основне магнітне поле Землі від інших, створюваних додатковими магнітами. Він вирахував з дійсно спостерігається, реального магнітного поля те, яким воно повинно бути за формулами Гаусса, якби Земля була однорідно намагніченим гігантським кулею. Ця складна і копітка робота увінчалася успіхом. З'явилася можливість порівняти «головне» і «залишкове» магнітні поля Землі, як їх тепер називають. На картах, складених Бауером, вони розділилися. А потім шляхом таких самих складних розрахунків вдалося зробити і більш тонку річ: визначити величину тієї частини магнітного поля, яка створюється зовнішніми джерелами, додатковими магнітами, що знаходяться поза земної поверхні. Виявилося, що ця величина складає не більше однієї сотої головного поля.

У кожної складової частини загального поля свої особливості. Електричні струми в атмосфері пов'язані з діяльністю Сонця. Вони змінюються періодично - по добі, місяцях, по роках. Бувають коливання і з дуже короткими періодами, навіть вимірювані хвилинами і секундами. А корпускули, вриваються в земну атмосферу, викликають різкі нерегулярні коливання - магнітні бурі.

Більш постійно головне поле планети. Але й воно відчуває коливання двох видів: дуже повільні, вимірюються десятками тисячоліть, і швидші, вікові варіації, як називають їх учені.

Доводиться не обмежуватися розрахунками за формулами Гаусса, а постійно проводити вимірювання та оновлювати магнітні картки. Вони старіють приблизно за п'ять років. Тому на магнітних картах завжди вказується, до якого часу вони відносяться. До того ж ще кожен рік обсерваторії публікують поправки з урахуванням спостережуваних варіацій. Ось скільки клопоту завдає людям складний магніт планети, складений з декількох частин, і кожна виявляє свою силу по-своєму.

Компаси виводяться з ладу магнітними бурями. Порушується зв'язок. Взимку 1952 ученим вдалося спостерігати цікаві явища. У ті дні на Сонце якраз стався гігантський спалах. Його можна було побачити в телескоп. Через кілька годин в багатьох куточках Землі раптово перервався радіозв'язок на коротких хвилях. Англійський підводний човен через це кілька днів не міг зв'язатися з берегом. Його вже оголосили загиблим та викреслили зі списків адміралтейства.

А в Арктиці й в Антарктиді, поблизу магнітних полюсів, компаси взагалі стають майже марні.

Періодичні коливання і магнітні бурі можна передбачити заздалегідь, спостерігаючи за сонячною активністю. Але як же вчені дізналися про повільні зміни в головному полі? Адже вони вимірюються десятками тисячоліть. А хто скаже, яким було магнітне поле сто століть тому? Тоді й компаса люди не знали і навіть просто не вміли записувати своїх спостережень.

Визначити, якими були магнітне відхилення і нахил тисячу, мільйон чи мільярд років тому, допоміг вченим новий дотепний метод палеомагнетизму, розроблений за останні роки. Це схоже на диво. Але, по суті, метод досить нескладний. Він заснований на тому, що залізні, нікелеві та інші руди зберігають свої магнітні властивості лише при нагріванні до певної температури. Така критична «точка Кюрі» для кожного виду феромагнітних руд різна.

Виявляється, шляхом дуже складних і тонких вимірів можна встановити, який напрямок мало магнітне поле Землі в той момент, коли залізна руда чи містить її порода нагрілися до критичної точки. Мінлива магнітна сила в них як би застигає навіки. І неважливо, де нагрілася руда: у жерлі вулкана або в печі стародавнього гончаря, примішався до сирої глині.

Користуючись методом палеомагнетизму, вчені в різних країнах аналізували вулканічні лави, спеклися від спеки шлаки з печей первісних ковалів і черепки посуду, знайдені при розкопках. Висновки вийшли настільки дивні і незвичайні, що багато дослідників спочатку відмовлялися вірити самим собі.

Фізики давно знали, що магнітне відхилення в одному і тому ж місці змінюється. Але точні виміри ведуться лише два-три століття. І, здавалося, ці коливання незначні, хоча і в такій мірі ще не дуже зрозумілі. А палеомагнетизм вперше дозволив порівняти величину схилення і способу для далеких між собою епох. І результати виявилися вражаючими.

Продовження слідує…

Щоб залишати коментарі, необхідно авторизуватись.