Магнитное поле Земли

Как ни странно, волшебные свойства магнита человечество открыло еще несколько тысячелетий назад. Камень, который притягивает железо (то есть магнитный железняк), впервые был найден жителями малоазийского города Магнетия. В I тысячелетии до н. э. китайцы обнаружили, что магнитный брусок, подвешенный на нитке, например, к ветке, разворачивается в северном направлении, и на основе данного наблюдения собрали первый компас. В I в. до н. э. римский философ и поэт Лукреций попробовал дать объяснение поведению магнита: якобы минерал толчками испускает особые магнитные токи, которые и притягивают железные предметы.

Прошло 15 столетий. Началась эпоха великих географически открытий и кругосветных путешествий, и вот тогда моряки заметили, что направление, которое показывает компас, далеко не всегда соответствует географическому северу или югу. В 1492 г.. направляясь в Индию. Христофор Колумб запутался в показаниях своего компаса и попал в Америку.

Подвело его то. что он не учитывал магнитное склонение — угол между географическим меридианом (линией пересечения плоскости, проходящей через земную ось. с поверхностью Земли) и линией магнитного поля, окружающего планету и управляющего компасной стрелкой.

Через 100 лет испанский историк и географ Хосе де Акоста (1540—1600) вычислил углы склонений, указал на то. что они могут меняться, а также нашел места на земном шаре, где склонения нет вовсе. Такие точки, например Азорские острова, расположены на меридиане, который лежит на плоскости, проходящей сразу через две оси: географическую и магнитную. В связи с этим Акоста акцентировал внимание на несовпадении северного и магнитного полюсов, а вдобавок детально объяснил принцип работы компаса.

На полвека раньше было открыто еще и магнитное наклонение. Автором этой находки стал астроном из Германии Георг Хартманн (1489—1564). Именно он первым заметил, что свободно закрепленная горизонтальная стрелка магнита, попав на плоскость магнитной линии, в Южном полушарии качнется вверх, в Северном— вниз, а на магнитном полюсе примет вертикальное положение.

Однако о том. что наша планета представляет собой гигантский магнит, лишь в 1600 г. заявил британский ученый и придворный лекарь королевской семьи Уильям Гильберт (1544—1603). Ученый создал уменьшенную копию Земли из магнетита и стал экспериментировать, приктадывая к разным зонам шара магнитную стрелку. В итоге стрелка показала все варианты магнитного наклонения: на полюсах встала вертикально, в районе экватора легла горизонтально, а на промежуточных участках накренилась по диагонали. Затем Гильберт измерил склонение на своей «мини-планете» и решил, что причина его возникновения кроется в неровностях земного рельефа и залежах магнитных минералов в недрах континентов.

Читать:  Обсерватория солнечной динамики

В 1634 г. лондонский математик и астроном Генри Геллибранд (1597—1637) подтвердил выводы Гильберта о том. что магнитные линии не стоят на одном месте. На основании собственных замеров магнитного поля, проведенных в Лондоне, а также данных других ученых за 1580—1622 гг. Генри заключил: за полвека меридианы сдвинулись на 7°.

В начале XVIII в. стараниями британского физика и астронома Эдмунда Галлея (1656—1742) была выпущена первая карта магнитного поля Земли. В середине столетия ученые смогли объяснить полярное сияние периодическими изменениями силы магнитного поля и направления его линий, хотя испокон веков небесные огни представлялись людям магией, волшебством и божественным знамением. А в XIX в. немецкие физики Карл Фридрих Гаусс (1777—1855) и Вильгельм Вебер (1804—1891) в ходе исследований геомагнетизма (которые проводились одновременно учеными 50 обсерваторий, в том числе Геттингенской) сделали целый ряд новых открытий.

Во-первых, они убедились в гильбертовской теории, согласно которой земной магнит спрятан в самых глубинных недрах планеты. Во-вторых, обнаружили два типа изменений магнитного поля: временные и постоянные. Первые — так называемые магнитные бури — вызываются всплесками активности на Солнце, когда с поверхности светила исходят мощные электромагнитные волны либо потоками извергаются ионы (положительно и отрицательно заряженные атомы) гелия и водорода, а также свободные электроны, которые создают собственное магнитное поле. Атакуя магнитную оболочку Земли, высокоэнергетические ветры словно сдувают ее. и она содрогается — с одной стороны планеты линии прижимаются к поверхности, а с другой вытягиваются. Подчас земная атмосфера насыщается электричеством, и напряженность магнитного поля усиливается.

Читать:  Созвездия Скульптор, Печь, Журавль и Феникс

Что же касается второй группы изменений — они происходят непрерывно, поскольку в земной коре залегают горные породы с магнитными свойствами, которые создают собственные поля, взаимодействующие с основным. Позже исследователи попытались выяснить, откуда же берется это основное поле. Одни предположили, что геомагнетизм создается внутренним земным ядром, состоящим из железа и никеля: эти металлы способны сильно намагничиваться, причем у них множество зон с разнонаправленными полями, которые могли бы образовывать на поверхности Земли бессчетное количество дополнительных полюсов. Недочетом данной версии оказалось то, что при температуре 360 °С никель уже теряет свои свойства (для железа этот порог вдвое выше), тогда как ядро раскалено до 5700 °С. Другие ученые высказали догадку, будто магнитное поле создается поверхностью жидкого внешнего ядра. Мол, эта зона не такая горячая, как внутреннее ядро, и под воздействием вращения планеты она закручивается в круговорот, генерируя электроток, а тот, в свою очередь, возбуждает магнитные силы. Однако в 1933 г. было доказано, что сам по себе такой круговорот никогда не смог бы обеспечить постоянное магнитное поле. Теория требовала доработки, и в начале 2000-х ученые из Калифорнийского технологического института во главе с Дэвидом Стивенсоном дополнили ее недостающим элементом — так называемым затравочным полем. Изначально слабое, это поле возникло в ядре благодаря электрическим токам, порожденным перепадами температур: из более горячей зоны электроны толпой понеслись в более холодную. Затравочное поле генерировало ток в круговоротах жидкого ядра, ток возбудил собственное магнитное поле, под его воздействием первоначальные токи усилились, повышая мощность затравочного поля… и так далее. В конечном итоге затравочное поле стало настолько мощным, что вырвалось наружу и окружило Землю петлями. Установилось равновесие.

От теории американские ученые перешли к практике и создали компьютерную модель, основанную на законах гравитации и уравнениях, которые описывают тепловые процессы в ядре и возникновение магнитного поля в электропроводящей жидкости. Модель наглядно продемонстрировала, как меняется направление поля, но из-за недостаточной мощности компьютеров исследователям пришлось подтасовать данные о консистенции внешнего ядра. Впрочем, они рассчитывают в будущем смоделировать более правдоподобную картину.

Читать:  Как выбрать телескоп

Собственно, склонность геомагнитного поля кардинально менять направление (инверсия) была обнаружена еще в начале ХХ в. французским физиком Бернаром Брюнесом. Исследования пластов лавы, оставшихся с эпохи плейстоцена, которая началась около 2 миллионов лет назад и завершилась 10 тысячелетий назад, показали, что магнитные линии этих отложений направлены обратно современным. Дальнейшие изыскания в этой области привели ученых к таким заключениям: магнитному полю Земли уже более 3 миллиардов лет, и до инверсии, открытой Брюнесом (последней на данный момент), оно сотни раз меняло местами свой север и юг. По словам канадского ученого Лоуренса Ньюитта, всего 4 века назад северный магнитный полюс двигался на юго-восток, а с середины XIX в. возвращается на северо-запад со скоростью 50 км в год. Кроме того, ученые определили, что «новорожденное» магнитное поле не могло похвастать большой силой, но до начала нашей эры его мощь значительно возросла, а потом снова плавно пошла на убыль. Впрочем, измерения продолжаются — благо современная техника позволяет изучать геомагнитные линии не только на суше, но и в воде, и в воздухе, и даже в космосе. Это очень важно, ведь поле защищает нас от солнечной радиации, а еще свидетельствует о том, что происходит в глубинах Земли и высоко над ней.

Оставить эмоцию
Нравится Тронуло Ха-Ха Ого Печаль Злюсь
Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

2
Оставить комментарий

avatar
1 Цепочка комментария
1 Ответы по цепочке
0 Последователи
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
1 Авторы комментариев
Василий Петрович Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
новее старее большинство голосов
Уведомление о
Василий Петрович
Гость
Василий Петрович

Реально- В каком источнике физики, сказано, что высокая , температура тепла —костра, доменной печи, преобразовывают магнитное поле.??? Магнетизм и тепловая энергия—ЭТО ВРАГИ.!!! Подробно +видео на сайте ufo-mtm.spac e

Василий Петрович
Гость
Василий Петрович

Так же я считаю, что наша Земля со своим тепловым режимом, не может преобразовывать свое магнитное поле, как и другие планеты Вселенной. Просто, наши Земные ученые не до изучили Магнитное поле Вселенной, которое частично и принудительно проходит и через нашу Землю и искажает его. Это искаженное МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ, мы приняли за ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, МАГНИТНО-СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЗЕМЛИ, тоесть ЗЕМНОЙ МАГНЕТИЗМ. К примеру: Нет практического примера ученого мира в области теплоэнергетики и искусственного магнетизма, где на практике добытые на Земле полезные ископаемые и затем искусственно разогретые в тысячи градусов, преобразуют вокруг себя магнитное поле. Так же нет практического примера с искусственными магнитами,… Подробнее »