Atraktivna planeta. Zašto je zemlja magnet Projekt Zemlja je veliki magnet

Otvorili smo novu etapu u razvoju znanosti o terestričkom magnetizmu, znanosti koja postoji već četiri stoljeća.

Kao što znate, davne 1600. godine u Londonu je objavljena poznata knjiga Williama Gilberta "O magnetu", gdje je prvi put utvrđeno da je naš planet veliki sferni magnet koji se u svojim manifestacijama na površini ne razlikuje od bilo kojeg drugog sferičnog magneta. Sferne magnete Gilbert je izradio od prirodne magnetizirane željezne rude (magnetita) i proučavao ih je kao modele Velike Zemlje. Takav mali model globusa Gilbert je nazvao terrella - zemlja.

U narednim stoljećima proučavanje magnetizma našeg planeta intenzivno se razvijalo. Trenutno je doktrina zemljinog magnetskog polja razgranato područje znanja povezano s mnogim znanostima o Zemlji i Suncu. Zahvaljujući najnovijim znanstvenim istraživanjima, nedavno su zacrtani putovi koji omogućuju, barem općenito, razjašnjenje podrijetla Zemljinog magnetizma. Po prvi put, nakon mnogo desetljeća intenzivne potrage i traženja, znanstvenici imaju priliku izmjeriti snagu geomagnetskog polja ne samo na površini planeta, već i na velikim udaljenostima od Zemlje. Trenutno instrumenti instalirani na umjetnim satelitima i raketama podižu zavjesu s misterija raspodjele magnetskog polja na velikim udaljenostima od središta Zemlje. Sada možemo, na temelju pomnih promatranja, ustvrditi da se izvori zemaljskog magnetizma nalaze uglavnom u tri područja našeg planeta: u jezgri, kori i visokoj atmosferi. Zemljino glavno magnetsko polje je više-manje konstantno. Većina suvremenih istraživanja to objašnjava kao rezultat djelovanja zatvorenih sustava električnih struja u jezgri nalik tekućini, čiji je vanjski omotač udaljen 3000 kilometara od površine zemlje. Unutar jezgre nalazi se, takoreći, svitak vodiča koji teče oko električne struje. Ono stvara primarno magnetsko polje promatrano na Zemlji i kontrolira kretanje igle kompasa. Ali primarno polje nije strogo konstantno: ono se mijenja odražavajući promjene u jakosti i smjeru električnih struja. Čini se da postoje dvije vrste takvih promjena: neke su vrlo spore, vidljive nakon desetaka tisuća godina, a druge su brže, sekularne promjene. Potonji se objašnjavaju superpozicijom na polju glavnih strujnih sustava u tekućoj jezgri polja malih vrtložnih strujanja koja se formiraju na njezinoj površini i brzo se kreću od istoka prema zapadu.

Kao što je poznato, geografski i magnetski pol Zemlje se ne podudaraju, a kutovi između magnetskog i geografskog meridijana, koji se nazivaju deklinacija, mijenjaju se tijekom vremena zbog svjetovnog tijeka polja. Ali da biste koristili kompas u pomorskoj i zračnoj navigaciji, morate točno znati raspodjelu deklinacije na cijeloj površini globusa. U tu svrhu u mnogim je zemljama stvorena državna služba za zemaljski magnetizam, koja prati stanje Zemljinog magnetskog polja, izrađuje karte raspodjele ovog polja, potrebne za navigacijsku službu i druge praktične potrebe.

Drugo područje izvora geomagnetskog polja je zemljina kora. Stijene koje sadrže okside željeza i drugih feromagnetskih metala, kada se hlade u primarnom magnetskom polju Zemlje, mogu dobiti vrlo jaku magnetizaciju. Zanimljivo je primijetiti da je upravo taj sekundarni magnetizam željezne rude stvorio prvu ideju da je Zemlja feromagnetska magnetizirana lopta (Hilbert). Ali feromagnetski elementi su neravnomjerno raspoređeni u zemljinoj kori. Tamo gdje ih se nakupilo više, utvrđena su značajna odstupanja od normale u raspodjeli magnetskog polja. Takva mjesta na Zemljinoj površini nazivaju se magnetske anomalije. U našoj zemlji ima mnogo magnetskih anomalija. Na jednoj od njih - Kurskoj magnetskoj anomaliji - jakost magnetskog polja je pet puta veća od prosječne jakosti polja Zemlje. Izvođenje magnetskih istraživanja stoga ima veliki znanstveni i praktični značaj, jer je povezano sa sustavnim korištenjem minerala u zemljinoj kori i rasvjetljavanjem strukture geomagnetskog polja u cjelini.

Također treba napomenuti da studije o magnetskom polju koje nastaje u zemljinoj kori trenutno služe za razjašnjavanje mnogih pitanja geološke povijesti. U dalekim geološkim vremenima, stotinama milijuna godina udaljenim od nas, događale su se vulkanske erupcije; Lave su se hladile u Zemljinom magnetskom polju, a istovremeno su se magnetizirale u smjeru tada postojećeg Zemljinog magnetskog polja. Ako od tada stijene nisu bile podvrgnute ozbiljnijim dislokacijama i pomacima, onda je odabirom dijelova tih stijena i mjerenjem smjera zaostale magnetizacije moguće saznati kako je geomagnetsko polje bilo usmjereno tijekom ere hlađenja lave. Također se pokazalo da sedimentne stijene, uključujući zrnca prethodno magnetiziranih feromagnetskih stijena, kada se talože u rezervoarima, same po sebi fiksiraju smjer geomagnetskog polja koje je postojalo tijekom formiranja stijena. Proučavanja stijena koja omogućuju određivanje usmjerenja geomagnetskog polja u dalekim geološkim razdobljima nazivaju se paleomagnetskim. Posljednjih godina završena je opsežna serija takvih radova. Kao rezultat toga, znanstvenici su došli do zaključka da je zemljino polje u svim geološkim razdobljima imalo istu strukturu kao sada, odnosno da je bilo polje magnetizirane lopte s dva pola (dipol); međutim, u različitim vremenima ti su polovi mijenjali svoje mjesto na površini Zemlje; na primjer, u doba prekambrija, sjeverni magnetski pol kretao se od sjeverozapada prema istoku, a zatim u smjeru jugoistoka.

ČOVJEKU TREBA MAGNETIZAM Zamislite da željezo, nikal i drugi materijali odjednom izgube svoja magnetska svojstva. Sve bi tvornice i tvornice stale, električna rasvjeta bi se ugasila; telegraf, telefon i radio bi prestali funkcionirati; stali bi tramvaji, trolejbusi i električni vlakovi. Na brodovima i avionima otkazali bi kompasi itd. Dogodila bi se strašna katastrofa, jer doslovno sva oprema koristi magnetske materijale. Potrebni su u proizvodnji najvažnijih strojeva i instrumenata; Koriste se za izradu statora i jezgri divovskih dinama i transformatora te za izradu najsitnijih dijelova složenih uređaja koji se koriste u vojnim poslovima, u laboratorijima i tvornicama. To je ogromna važnost koju magnet igra u našim životima. ŠTO STE U STARI VREMENA ZNALI O MAGNETIZMU? Nevjerojatna sposobnost magneta da privuče željezo poznata je od davnina. Hinduistički liječnici prije dvije i pol tisuće godina preporučili su korištenje magneta za izvlačenje željeznih vrhova strijela zabodenih u tijelo. Ali ni Rimljani, ni Grci, ni Egipćani, ni Indijci nisu znali da magnet može biti pokazatelj juga i sjevera i služiti kao kompas. Do ovog otkrića došli su Kinezi. Teško je reći u kojem su stoljeću Kinezi počeli koristiti kompas. Ali u svakom slučaju, 200 godina prije Krista u poznatom kineskom rječniku “Shou-wen” riječ “magnet” objašnjena je na sljedeći način: “Magnet je kamen koji može dati smjer.” Arapi su donijeli kompas u Europu. Posudili su ga od Kineza i u 9. stoljeću počeli koristiti za plovidbu. U europskim knjigama iz 12. stoljeća kompas je prvi put opisan na sljedeći način: "Komad magnetske rude na plovku." Ali sve do početka 19. stoljeća nije bilo teorija koje bi objašnjavale svojstva magneta. Osim ako, naravno, ne uzmemo u obzir takva objašnjenja kakva su predložili, na primjer, starogrčki filozofi - Tales iz Mileta i Platon. Tales je vjerovao da magnet ima "dušu" iz koje dolazi privlačnost. U to se vrijeme smatralo da samo živi objekti mogu pokrenuti tijela oko sebe. Platon je magnetu podario “božansku moć” koja stvara privlačnost. Izvanredni rimski pjesnik Lucretius Carus u svojoj knjizi “O prirodi stvari”, napisanoj prije 2100 godina, pokušao je objasniti sve prirodne pojave, pa tako i magnetizam, “istjecanjem” materijalnih čestica koje lete u svim smjerovima iz tijela. Ne samo u antičko doba, već iu srednjem vijeku, izražena su apsolutno fantastična mišljenja o svojstvima magneta. Autor jedne od srednjovjekovnih rasprava o magnetizmu piše: “Magnet voli crvenu boju i umotan u crveni flanel bolje zadržava svoju snagu nego bez takve odjeće”, “Magnet ne voli češnjak i luk”, “Muhamedov lijes je drži u zraku magnetska sila,” itd. d.

Zemljino magnetsko polje je formacija koju stvaraju izvori unutar planeta. To je predmet proučavanja u odgovarajućem dijelu geofizike. Zatim, pogledajmo pobliže što je Zemljino magnetsko polje i kako ono nastaje.

opće informacije

Nedaleko od Zemljine površine, otprilike na udaljenosti od tri njena radijusa, linije sile magnetskog polja nalaze se duž sustava "dva polarna naboja". Ovdje postoji područje koje se zove "plazma sfera". S udaljavanjem od površine planeta raste utjecaj protoka ioniziranih čestica iz Sunčeve korone. To dovodi do kompresije magnetosfere sa strane Sunca, i, naprotiv, Zemljino magnetsko polje se rasteže sa suprotne, strane sjene.

Plazma sfera

Usmjereno kretanje nabijenih čestica u gornjim slojevima atmosfere (ionosfera) ima zamjetan učinak na magnetsko polje Zemljine površine. Lokacija potonjeg je sto kilometara i više od površine planeta. Zemljino magnetsko polje drži plazmosferu. Međutim, njegova struktura uvelike ovisi o aktivnosti sunčevog vjetra i njegovoj interakciji s ograničavajućim slojem. A učestalost magnetskih oluja na našem planetu određena je bakljama na Suncu.

Terminologija

Postoji koncept "magnetske osi Zemlje". Ovo je ravna linija koja prolazi kroz odgovarajuće polove planeta. "Magnetski ekvator" je veliki krug ravnine okomite na ovu os. Vektor na njemu ima smjer blizak vodoravnom. Prosječna jakost Zemljinog magnetskog polja značajno ovisi o geografskom položaju. Približno je jednak 0,5 Oe, odnosno 40 A/m. Na magnetskom ekvatoru ovaj isti pokazatelj iznosi približno 0,34 Oe, a blizu polova je blizu 0,66 Oe. U nekim anomalijama planeta, na primjer, unutar anomalije Kursk, pokazatelj se povećava i iznosi 2 Oe. linije Zemljine magnetosfere sa složenom strukturom, projicirane na njezinu površinu i konvergiraju na vlastitim polovima, nazivaju se "magnetski meridijani".

Priroda pojave. Pretpostavke i nagađanja

Nedavno je pretpostavka o povezanosti nastanka Zemljine magnetosfere i protoka struje u jezgri tekućeg metala, koja se nalazi na udaljenosti od četvrtine do trećine polumjera našeg planeta, stekla pravo na postojanje. Znanstvenici također imaju pretpostavku o takozvanim "telurskim strujama" koje teku u blizini zemljine kore. Treba reći da s vremenom dolazi do transformacije formacije. Zemljino magnetsko polje promijenilo se nekoliko puta u proteklih sto osamdeset godina. To je zabilježeno u oceanskoj kori, a tome svjedoče studije o remanentnoj magnetizaciji. Usporedbom područja s obje strane oceanskih grebena utvrđuje se vrijeme razilaženja tih područja.

Pomicanje magnetskog pola Zemlje

Položaj ovih dijelova planeta nije stalan. Činjenica o njihovom raseljavanju bilježi se od kraja devetnaestog stoljeća. Na južnoj hemisferi magnetski se pol tijekom tog vremena pomaknuo za 900 km i završio u Indijskom oceanu. Slični procesi odvijaju se iu sjevernom dijelu. Ovdje se pol pomiče prema magnetskoj anomaliji u istočnom Sibiru. Od 1973. do 1994. udaljenost za koju se nalazište preselilo ovamo bila je 270 km. Ovi unaprijed izračunati podaci kasnije su potvrđeni mjerenjima. Prema najnovijim podacima, brzina kretanja magnetskog pola sjeverne hemisfere značajno se povećala. Narasla je sa 10 km/god sedamdesetih godina prošlog stoljeća na 60 km/god početkom ovog stoljeća. Pritom jakost zemljinog magnetskog polja neravnomjerno opada. Dakle, u protekle 22 godine, ponegdje se smanjio za 1,7%, a negdje za 10%, iako ima i područja gdje je, naprotiv, porastao. Ubrzanje u pomaku magnetskih polova (za otprilike 3 km godišnje) daje razlog za pretpostavku da njihovo kretanje koje se danas promatra nije ekskurzija, već još jedna inverzija.

To neizravno potvrđuje povećanje tzv. “polarnih jazova” na jugu i sjeveru magnetosfere. Ionizirani materijal solarne korone i svemira brzo prodire u rezultirajuća proširenja. Kao rezultat toga, sve veća količina energije skuplja se u cirkumpolarnim područjima Zemlje, što je samo po sebi prepuno dodatnog zagrijavanja polarnih ledenih kapa.

Koordinate

U znanosti o kozmičkim zrakama koriste se koordinate geomagnetskog polja, nazvane po znanstveniku McIlwainu. On je prvi predložio njihovu upotrebu, budući da se temelje na modificiranim verzijama aktivnosti nabijenih elemenata u magnetskom polju. Za točku se koriste dvije koordinate (L, B). Oni karakteriziraju magnetsku ljusku (McIlwainov parametar) i indukciju polja L. Potonji je parametar jednak omjeru prosječne udaljenosti sfere od središta planeta do njezina polumjera.

"Magnetska inklinacija"

Prije nekoliko tisuća godina Kinezi su došli do nevjerojatnog otkrića. Otkrili su da se magnetizirani objekti mogu postaviti u određenom smjeru. A sredinom šesnaestog stoljeća njemački znanstvenik Georg Cartmann došao je do još jednog otkrića na ovom području. Tako se pojavio koncept "magnetske inklinacije". Ovaj naziv se odnosi na kut odstupanja strelice gore ili dolje od vodoravne ravnine pod utjecajem magnetosfere planeta.

Iz povijesti istraživanja

U području sjevernog magnetskog ekvatora, koji se razlikuje od zemljopisnog, sjeverni kraj se pomiče prema dolje, a južni, naprotiv, prema gore. Godine 1600. engleski liječnik William Gilbert prvi je iznio pretpostavke o prisutnosti Zemljinog magnetskog polja, koje uzrokuje određeno ponašanje objekata koji su prethodno bili magnetizirani. U svojoj knjizi opisao je eksperiment s loptom opremljenom željeznom strijelom. Kao rezultat svojih istraživanja došao je do zaključka da je Zemlja veliki magnet. Engleski astronom Henry Gellibrant također je provodio pokuse. Kao rezultat svojih promatranja, došao je do zaključka da je Zemljino magnetsko polje podložno sporim promjenama.

José de Acosta opisao je mogućnost korištenja kompasa. Utvrdio je i razliku između Magnetskog i Sjevernog pola, au njegovoj poznatoj Povijesti (1590.) potkrijepljena je teorija linija bez magnetskog otklona. Kristofor Kolumbo također je dao značajan doprinos proučavanju problematike koja se razmatra. Zaslužan je za otkriće varijabilnosti magnetske deklinacije. Transformacije se vrše ovisno o promjenama u geografskim koordinatama. Magnetska deklinacija je kut odstupanja kazaljke od smjera sjever-jug. U vezi s Kolumbovim otkrićem, istraživanja su se intenzivirala. Informacije o tome što je Zemljino magnetsko polje bile su iznimno potrebne za navigatore. M. V. Lomonosov također je radio na ovom problemu. Za proučavanje zemaljskog magnetizma preporučio je provođenje sustavnih promatranja pomoću stalnih točaka (slično zvjezdarnicama). Također je bilo vrlo važno, prema Lomonosovu, to učiniti na moru. Ova ideja velikog znanstvenika ostvarena je u Rusiji šezdeset godina kasnije. Otkriće Magnetskog pola na kanadskom arhipelagu pripada polarnom istraživaču Englezu Johnu Rossu (1831.). A 1841. otkrio je još jedan pol planeta, ali na Antarktici. Hipotezu o nastanku Zemljinog magnetskog polja iznio je Carl Gauss. Ubrzo je dokazao da se najvećim dijelom napaja iz izvora unutar planeta, ali je razlog za njegova manja odstupanja u vanjskom okruženju.

Ostaje mi da vam ispričam o posljednjem od predviđenih svojstava Zemlje - njenom magnetskom polju. Ljudi su također primijetili ovaj fenomen dosta davno. Prvo su pronašli kamenje koje se međusobno privlačilo i neodoljivo privlačilo željezo k sebi. Tada su primijetili da mala strelica od magnetskog željeza, pričvršćena na iglu, uvijek jednim krajem pokazuje u istom smjeru, u smjeru zvijezde Sjevernjače vodilje. Čak i kad su nebo prekrili oblaci.

Mudraci su vjerovali da tamo, u blizini Malog medvjeda, postoji veliki magnetski kamen na nebu. Svi magneti Zemlje privučeni su k njemu. Teško je danas reći tko se prvi dosjetio koristiti magnet za pokazivanje puta. Možda fenički moreplovci, ili možda kineski. Kompas je u Europu stigao prilično kasno. Došao je zajedno s arapskom legendom o visokim planinama od željeznog kamena koje se nalaze na dalekom sjeveru. Kao da te magnetske planine privlače sebi brodove i iz njih izvlače sve čavle.

I premda se snaga magneta, ne bez razloga, činila prilično tajanstvenom, mornarima se svidio kompas.

Krajem 16. stoljeća engleski graditelj kompasa Robert Norman opisao je svojstva magnetske igle. Otkrio je njegovu nagnutost prema horizontu i prigovorio onima koji su još uvijek vjerovali da je na nebu “magnetski kamen” koji privlači Zemljine magnete. Nisu ga zadovoljile ni bajke o magnetskim planinama. Na kraju se Norman ograničio na opisivanje strukture "inklinatorija" - to jest strelice koja se okreće oko horizontalne osi u smjeru magnetskog meridijana.

U to vrijeme, liječnici nisu bili ništa manje zainteresirani za svojstva magneta od mornara i putnika. Propisali su zdrobljene magnete kao laksativ. Možete li zamisliti kakvo ste zdravlje morali imati da biste izdržali takav tretman?

Dr. Gilbert, ili Sir William Gilbert od Colchestera, kako su Englezi u to vrijeme nazivali liječnika Elizabete, engleske kraljice, nije uzalud radio na magnetima. Sedamdesetogodišnju kraljicu nisu mogli ne zanimati problemi očuvanja, ako ne mladosti i ljepote, onda barem zdravlja.

Gilbert je bio pametan, učen i vrlo oprezan. Godine 1600. iz tiskare je izašlo njegovo opsežno djelo: “O magnetu, magnetskim tijelima i velikom magnetu – Zemlji”. Šest knjiga napisanih lijepim latinskim jezikom i s ugraviranim crtežima. Besmrtno djelo.

"Hilbert će živjeti dok magnet ne prestane privlačiti"

Elizabeth je ušla i tiho sjela na stolicu pripremljenu za nju u blizini kamina. Navečer se posebno vidi koliko je sredovječna. Čini se da su se pjege i tamne mrlje zamutile s godinama, pogoršavajući ukupnu nezdravu pozadinu njezina ionako ne baš lijepog lica. Crvenkasta, gusto izbijeljena sijeda kosa isprepletena biserima prorijedila se. Istina, još je uvijek uzdignuta glava. Ali nije li to zasluga ovratnika? I nije li teška haljina, izvezena zlatom, ono što sprječava da se figura ove starije i umorne žene savije? Međutim, kraljičine oči su oštre i blistaju od znatiželje. Ona maše rupčićem, dajući znak da počne...

Liječnik uzima kamenu kuglu sa stola.

“Vaše Veličanstvo, ne namjeravam pribjegavati golim i zamornim zaključcima ili izmišljotinama. Moji se argumenti, kao što lako možete vidjeti, temelje samo na iskustvu, razumu i dokazima. Ovu loptu, izrezbarenu uz velike troškove i trud od magnetskog kamena, nazvao sam “terella”, što znači “mala zemlja”, “mala zemlja”. Prinosim mu magnetsku iglu. Pogledajte, Vaše Veličanstvo. Nadam se da sve dame i gospoda jasno vide kako se jedan njezin kraj privlači na jedan pol terele, a drugi na drugi. Ne ponašaju li se na isti način i igle kompasa koje je Admiralitet postavio na brodove flote Njezina Veličanstva? Ako ne, onda se bojim da će se malo brodova poslanih u nepoznate zemlje vratiti u svoje luke... Ali ne dokazuje li to da se razlog privlačnosti ne krije na nebu? Nije li cijela naša Zemlja neka vrsta “velikog magneta”?

Dvorjani brbljaju: “Sir Williamu se ne može poreći pronicljivost i spretnost u dokazivanju. A kako je sasjekao tog napuhanog purana Lord N., bravo! Krajnje je vrijeme. Možda je opasno raspravljati se s ovim liječnikom...” U međuvremenu, Gilbert nastavlja:

– Stoljeće mudre vladavine Vašeg Veličanstva podarilo je čovječanstvu neizrecivo bogatstvo; Otkriven je Novi svijet, izumljeno je tiskarstvo, teleskop, kompas... Ta su otkrića postala izvor nove snage, otvorila nove horizonte i ujedno ponudila nove zadatke ljudskom geniju. Ovdje će samo iskustvo pomoći!..

Gilbert je počeo pomicati magnetsku iglu po površini terele.

– Pogledajte, Vaše Veličanstvo, na različitim udaljenostima od polova magnetska igla različito odstupa od svog vodoravnog položaja. Njegov nagib se smanjuje na ekvatoru, a, naprotiv, na magnetskim polovima terele teži da postane okomit...

Ove su riječi natjerale dva admirala flote da se probiju do stola. Je li moguće iskoristiti ovu sposobnost magnetske igle za rješavanje problema određivanja lokacije broda na otvorenom moru?..

A Gilbert već stavlja male magnetske šipke u lagane čamce i pušta ih da plutaju u uskom koritu vode. Dame sklapaju ruke, gledajući kako čamčići sa štapovima okrenutim jedan prema drugom na suprotnim polovima jure prema njima. I kako se razilaze oni na kojima su šipke postavljene naprijed s istim krajevima. Prisutni su oduševljeni. Kraljica se nasmiješila.

– Ako se Vaše Veličanstvo udostoji složiti sa zaključkom da je Zemlja magnet, onda ostaje još jedan korak da se pretpostavi da su i druga nebeska tijela, posebno Mjesec i Sunce, obdarena istim magnetskim silama. I ako je to tako, nije li onda razlog oseke i oseke, nije li razlog kretanja nebeskih tijela magnetizam?

Malo je vjerojatno da bi itko od prisutnih mogao razumjeti svu dubinu Hilbertove pretpostavke.

Lord kancelar skinuo je s prsta prsten s velikim dijamantom.

"Molim vas, Sir Williame, provjerite hoće li se snaga vašeg magneta izgubiti ako stavite ovaj kamen pokraj njega?" Izgleda da postoji vjerovanje da dijamanti uništavaju privlačnost...

"Gospodaru", odgovara doktor, "bojim se da jedan kamen, čak ni iz vaše ruke, nije dovoljan da potvrdi ovu izjavu." Ali ja nemam takav nakit.

Pogledi prisutnih uprli su se u kraljicu. Nakon oklijevanja, Elizabeta je naredila da se iz riznice donese nekoliko velikih kamenova. Kraljica je bila škrta. Ali uvijek se rado divila igri svojih dijamanata. Bilo je tu nekoliko prilika: pokazati se dvorjanima, pogledati dijamante i, naravno, nije bilo bez interesa uvjeriti se neće li drago kamenje uništiti snagu magneta.

Gilbert je prekrio magnet sa sedamnaest velikih dijamanata i prinio mu drugi magnet. Svi su zadržali dah. Što ako kamenje nestane ili se pokvari? Ali začuo se klik i obje su se šipke zalijepile. Prisutni su pljeskali rukama.

– Vaše Veličanstvo može se uvjeriti da se ovo mišljenje starih pokazalo lažnim. Možete, naravno, uništiti magnetizaciju željezne igle. Da biste to učinili, morate ga zagrijati...

Kraljica je zijevnula. Učeni razgovor sve je umorio.

Doktor je također umoran. Ne vjerujući slugama, sam je pokupio svoje posuđe i otišao gotovo nezapažen.

“Najbolji dokaz je dokaz iskustvom. “Bacon bi ove riječi napisao nekoliko godina nakon opisane večeri i odmah dodao: “Međutim, trenutni eksperimenti su besmisleni.” Eksperimentatori lutaju bez puta, slabo napreduju, a ako postoji netko tko se ozbiljno bavi znanošću, onda i on čeprka po jednom eksperimentu, kao Hilbert u magnetizmu.” Čudna izjava za nekoga tko je zahtijevao da se eksperimentalna metoda stavi na čelo sve nove znanosti. Međutim, danas nam je teško razumjeti kako su temeljni motivi potaknuli nedosljednog Bacona u ocjeni djela Elizabetine liječnice.

Dizanje rude u rudniku. Iz stare gravure.

Ali sasvim drugačije zvuči mišljenje drugog Hilbertova suvremenika, talijanskog znanstvenika Galilea Galileija: “Hilbert zaslužuje najveću pohvalu... zbog činjenice da je iznio toliko novih i točnih opažanja. I tako se postide prazni i lažljivi autori, koji pišu ne samo ono što sami ne znaju, nego prenose i sve što im je došlo od neznalica i budala.”

Šteta je što sam Hilbert nije znao za ovu briljantnu ocjenu. Kraljica je umrla u ožujku 1603., a nekoliko mjeseci kasnije i njezin liječnik. Prije smrti svu svoju znanstvenu imovinu ostavio je Londonskom medicinskom društvu. Ali užasan požar uništio je Hilbertovu kuću i kućanske aparate. Ostao je samo esej “O magnetu...” i ime. Je li to puno ili malo?

Možda je najbolji odgovor na ovo pitanje dao engleski pjesnik John Dryden, koji je napisao: “Gilbert će živjeti dok magnet ne prestane privlačiti.”

A kakav smo spomenik mi, potomci, podigli velikom tvorcu nauke o Zemljinom magnetizmu? U spomen na njega jedinica za magnetomotornu silu u CGS sustavu jedinica danas se zove hilbert!

“O sličnosti električne sile s magnetskom silom”

Gilbert je dokazao da je Zemlja magnet. Proučavao je ponašanje magnetske igle u blizini terele izrezbarene iz magnetskog kamena i na svom modelu pokazao uzrok magnetskih inklinacija. U dvije točke na lopti, strijele Roberta Normana postale su ljepljive. Strelice najboljih kompasa, postavljene na iste točke, vrtjele su se nemoćno, ne mogavši ​​odabrati bilo koji smjer.

Kako izgleda Zemljin magnet? Kakav uzorak ima njegovo magnetsko polje? Uostalom, mi ljudi to ne vidimo, ne čujemo i uopće ne osjećamo... Istina, postoji jedno vrlo davno iskustvo. Toliko je stara da se ne zna ni tko ju je prvi napravio. Ovako se to radi. Na obični linearni magnet stavite komad debelog papira i pospite ga željeznim strugotinama. Zatim dodirnite lim prstom i piljevina će se poslušno rasporediti duž linija magnetskog polja, pokazujući njihov smjer. Jednostavno iskustvo, ali iznimno vizualno. Svako zrnce željeza, jednom u magnetskom polju, odmah se magnetizira, postajući tako reći mala igla kompasa. Kako i priliči “normalnom” magnetu, on se svojim sjevernim krajem odmah zahvati s južnim polom susjednog magneta, zatim sa sljedećim i tako dalje, postavljenim u smjeru magnetskih silnica.

Na polovima, gdje je piljevina deblja, magnetsko polje je jače. A gdje se piljevina rjeđe raznosi, polje je slabije. Magnetsko polje naše Zemlje izgleda isto kao polje linearnog magneta.

"Ne postoji li skriven unutar planeta, negdje u njegovom središtu, neka vrsta "magnetskog stupa" veličine Babilonske kule?" - rezonirali su stručnjaci zadivljeni neviđenom slikom. Dugo vremena nitko nije mogao smisliti ništa bolje za objašnjenje. No, tada su se počele gomilati činjenice iz sasvim drugog područja, ali također vezanog uz magnet.

U pravilu, to su najobičniji fenomeni koji govore o dubokim tajnama i misterijama prirode. Jedan od najupečatljivijih primjera je gravitacija Zemlje. Na prvi pogled uobičajena je pojava da predmeti padaju na tlo. Ali bio je potreban Einsteinov genij da objasni gravitaciju zakrivljenošću prostora i vremena. Isto se može reći i za Zemljino magnetsko polje, o čemu će biti riječi u nastavku.

Tko je izumio kompas?

Prosvijećeni Europljani su od davnina znali za magnetska svojstva pojedinih tvari i predmeta. Rimski povjesničar Plinije Stariji govorio je o izvjesnom pastiru koji je živio na Kreti. Udario je svoje sandale željezom, a mali crni kamenčići koji su ležali na obroncima planine Ido počeli su se lijepiti za njih. Pastir se zvao Magnis, od njega riječ " magnet".

Istodobno, Kinezi su koristili magnete, koje su nazvali ču-ši, što je u prijevodu značilo "kamen koji voli". Stanovnici Srednjeg kraljevstva izumili su kompas tisuću godina prije Europljana. Bila je to traka magnetiziranog željeza pričvršćena na komad pluta koji je plutao u vodi. Koristili su ga trgovci koji su vozili karavane kroz pustinju.

Kinezi su također smislili sofisticiranije navigacijske uređaje. Ovo je kompas puknuti, koja je preživjela do danas. Ona, za razliku od europske, ima mnogo prstenova. Zovu se tsen ili slojevi i podijeljeni su u 24 sektora, svaki po 15 stupnjeva.

Ovaj kompas usvojili su sljedbenici Feng Shui sustava. Uzima se u obzir pri gradnji kuća i uređenju unutarnjih prostora. Uz pomoć hijeroglifa, koji se primjenjuju na sektore prstenova, određuju se povoljni i negativni smjerovi u prostorijama.

Ali u Europi su Talijani preuzeli zasluge za izum kompasa. Navodno je početkom 14. stoljeća u primorskom gradu Amalfiju živio majstor Flavio Joya. Bio je zaljubljen u kćer bogataša Domenica, koji je živio u istom gradu. Želio je svoju voljenu i lijepu kćer udati za bogatog brodovlasnika, ali se siromašni gospodar umiješao u njegove planove.

A onda je lukavi i podmukli Domenico pred ljubavnika Flavija postavio, kako mu se činilo, nemoguć zadatak. Rekao je da suprug njegove kćeri mora tečno vladati umijećem pilotaže i zahtijevao je da se čamcem upravlja noću po magli od jednog ribarskog sela do drugog. Majstor Joya uzeo je iglu od magnetske željezne rude i, provjeravajući stazu duž nje, briljantno izvršio zadatak.

Flaviju su Talijani podigli spomenik. Majstor stoji na vrhu male stijene ogrnut prostranim ogrtačem u modi 14. stoljeća. U lijevoj ruci drži kompas i njime provjerava smjer.

Svima se sviđa spomenik osim Nijemcima. Vjeruju da su kompas izumili stari Teutonci. Ima istine u ovoj izjavi, budući da riječ "kompas" dolazi iz njemačkog, a ne iz talijanskog jezika.

Jedno je izmisliti kompas, a drugo je objasniti zašto njegova strelica uvijek pokazuje točno na sjever. William Gilbert, dvorski liječnik Elizabete I., razjasnio je ovo pitanje u 16. stoljeću. Osim medicine, zanimala su ga i mnoga druga pitanja te je, pročitavši sve što se znalo o magnetima, započeo vlastite pokuse. Godine 1601. objavljen je njegov znanstveni rad pod naslovom “O magnetu, magnetskim tijelima i velikom magnetu - Zemlji”. Autor je pretpostavio da je plavi planet ogroman magnet, a njegova os prolazi kroz polove.

Gilbert je čak napravio i minijaturni model Zemlje. On je magnetizirao čeličnu kuglu i nazvao je Terella, odnosno mala Zemlja. Kad bi se magnetska igla donijela na površinu ove kugle, njen vrh bi uvijek bio usmjeren prema polovima. Nakon toga, Gilbert se počeo smatrati utemeljiteljem znanosti o magnetskim svojstvima našeg planeta.

Kasnije je postalo jasno da igla kompasa uvijek teži zauzeti položaj duž magnetskih linija sile Zemlje. I oni se lepezasto šire s jednog pola i ponovno konvergiraju na drugom polu.

Međutim, nakon ovog otkrića odmah se postavilo pitanje: zašto je Zemlja magnet? Magnetit, koji je magnetska stijena, čini maleni dio zemljine kore. Ostale stijene, uz rijetke iznimke, nemaju izražena magnetska svojstva.

Zemljina jezgra i magnetska svojstva

Donedavno je prevladavala hipoteza da su magnetska svojstva planeta posljedica njegove tekuće jezgre željeza i nikla. Ali zašto uzrokuje magnetizam ostalo je nejasno. U 20. stoljeću je otkriveno da lava koja se hladi utiskuje smjer i snagu Zemljinog magnetskog polja. Ispitano je na tisuće uzoraka lave i određena im je starost. Kao rezultat toga, stručnjaci su došli do zaključka da je u povijesti planeta bilo razdoblja kada je intenzitet magnetskog polja naglo pao.

Postojala je još jedna značajna greška u temeljnoj hipotezi. Kao što je poznato, Zemljino magnetsko polje vrlo osjetljivo reagira na Sunčevu aktivnost. To se odnosi na solarne baklje koje stvaraju magnetske oluje. Mnogi ljudi su preosjetljivi na njih.

To sugerira zaključak: ako je izvor zemaljskog magnetizma bio smješten u jezgri planeta, onda je malo vjerojatno da bi solarna aktivnost mogla značajno utjecati na njega. I još jedna zanimljivost. Kozmička tijela kao što su Mjesec, Venera i Mars imaju jezgre, ali praktički nemaju magnetsko polje. I kako se to može objasniti?

Učinak geomagnetizma i voda-zrak
Zemljin ocean

Nedavno se u znanstvenom svijetu pojavila nova hipoteza koja pokušava objasniti postojanje jakog magnetskog polja na plavom planetu. Kaže da najvažniju ulogu u formiranju geomagnetizma ima vodeno-zračni ocean planeta.

Pod utjecajem sunčeve energije s plavog planeta dnevno ispari 1 trilijun kubičnih metara vode. U tom slučaju kapljice vode postaju elektrificirane i dobivaju pozitivan naboj. A negativni naboj odlazi u zemaljski svod. A na onim mjestima na planeti gdje vlada noć, uočava se kondenzacija tekućine.

Zračna sredina nije stalna, odnosno stalno je u kretanju. Kao rezultat, tokovi iona nastaju iu atmosferi iu zemljinoj kori. Ovo je uzrok magnetizma. Ovdje se radi o tome da se magnetsko polje stvara kada je električno vodljivi materijal okružen izmjeničnim ili rotirajućim električnim poljem. Kao takvo polje djeluje zračni medij koji sadrži različite naboje.

Ova hipoteza savršeno objašnjava zašto planeti koji nemaju atmosferu ili oceane nemaju magnetsko polje. Također je jasno zašto sunčeve baklje značajno utječu na zemaljski magnetizam. To također može objasniti zašto je došlo do oštre promjene u magnetskom polju u geološkoj povijesti plavog planeta.

Najvjerojatnije je to bilo zbog katastrofa izazvanih padom velikih meteorita. Istodobno se globalno promijenila prozirnost atmosfere i razina isparavanja vode. Sve to zajedno utjecalo je na Zemljino magnetsko polje.

Zaključak

Mnogi ekolozi vjeruju da trenutne aktivnosti ljudske civilizacije počinju negativno utjecati na stanje atmosfere plavog planeta. To također može utjecati na snagu magnetskog polja. Ali štiti Zemlju od razornog sunčevog vjetra. Dakle, ljudi imaju o čemu razmišljati i poduzeti odgovarajuće mjere prije nego što bude prekasno.

Članak je napisao Maxim Shipunov