Удивительная физика

Тогда же, в 1915 г., в Америке была изобретена «магнитная рука», т. е. протез руки с электромагнитом на конце. Питаясь от батарейки, этот электромагнит позволял инвалиду удерживать различные инструменты с железными рукоятками.

Интересен магнитный протез челюсти, в которой зубы изготовлены из сильных магнитов, направленных одноименными полюсами друг к другу. Такая челюсть хорошо удерживается во рту из-за отталкивания зубов-магнитов. Одно плохо – стоит зазеваться, как у тебя автоматически открывается рот!

Куда сбежал Северный полюс?

Иногда, когда хотят подчеркнуть незыблемость чего-то, сравнивают это со стрелкой компаса, указывающей на север. Большинство людей наивно считают, что эта стрелка действительно указывает на север, причем так было и так будет всегда. Наверное, многие из читателей этой книги тоже именно так и думают.

Оказывается, стрелка компаса указывает вовсе не на север, а на место, совершенно случайно сегодня оказавшееся около географического Северного полюса – Южный магнитный полюс. Географические полюса – это точки выхода оси вращения Земли. Последний раз Южный магнитный полюс достаточно точно совпадал с Северным географическим полюсом в 1663 г. Как это установили ученые, еще будет сказано. А что касается магнитных полюсов Земли, в частности Южного, то он совершает самые замысловатые, непредсказуемые сегодня путешествия по земному шару.

700 миллионов лет назад этот полюс находился у берегов современной Калифорнии (точка А, рис. 358). Затем он начал смещаться на юг, прошел практически по экватору на запад, 200—300 миллионов лет назад оказался у берегов Японии (опять-таки современной!), только потом повернул на север и в 1663 г. совпал с географическим Северным полюсом Земли (точка В).

Это по данным европейских ученых. Американские палеонтологи тоже занимались вопросом «путешествия» магнитных полюсов Земли, но их результаты сильно отличаются от европейских. Так, американцы считают, что этот полюс 700 миллионов лет назад начал свое путешествие с середины Тихого океана (точка А′), потом сместился не столько на юг, сколько на запад, прошел через Китай, Монголию и нашу страну, описал петлю около Северного географического полюса и подошел достаточно близко к нему (точка В′). Современное положение Южного магнитного полюса у американских и европейских палеонтологов разногласий не вызывает.

Если бы австралийские или африканские ученые занялись вопросом путешествий магнитных полюсов Земли, то их данные тоже не совпали бы друг с другом.

В чем же дело? Ясно, что Земля имеет всего два магнитных полюса и Южный магнитный полюс мог двигаться лишь по одной-единственной траектории. Чем же вызваны расхождения в показаниях ученых разных стран?

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте разберемся, каким образом ученые находят положение магнитных полюсов Земли в далеком прошлом.

Исследованием магнитного поля Земли в прошедшие геологические эпохи, отделенные от нас иногда сотнями миллионов лет, или палеомагнетизмом Земли, занимается молодая наука – палеомагнетология, что в переводе означает «наука о древнем магнетизме». Исследования ученых-палеомагнетологов опираются на изучение остаточной намагниченности горных пород, которая возникла при их образовании.

Это происходило во время извержения расплавленных горных пород миллионы лет назад. Раскаленная лава, содержащая частички железа, остывая в поле земного магнетизма, получала намагниченность, зависящую от положения магнитных полюсов Земли. Эта намагниченность сохранялась миллионы лет без изменений и была измерена палеомагнетологами с помощью современных точных приборов. Зная возраст горной породы и направление ее намагниченности, нетрудно установить и положение магнитных полюсов Земли в этот период.

А проследить перемещение магнитных полюсов за последние несколько тысячелетий можно с очень большой точностью – огромное количество данных об этом предоставляет ученым древняя обожженная керамика. Керамические изделия, возраст которых можно установить уже с большей точностью, сохраняют свой магнетизм, полученный при остывании после обжига. И если такое изделие не попадало в случайный пожар уже после своего изготовления, то оно служило неопровержимым свидетельством расположения магнитных полюсов Земли при своем рождении.

Осадочные породы, возникающие при медленном осаждении в воде мельчайших частичек, тоже хорошие свидетели изменений земного магнетизма. Частички эти очень долго находятся в воде во взвешенном состоянии, подобно стрелкам компаса ориентируются в магнитном поле Земли и в таком положении оседают. Так возникает ориентированная на древние полюса Земли намагниченность осадочных пород.

А в самое последнее время положение магнитных полюсов измеряют и регистрируют точные приборы. Так вот, за 20 лет, с 1928 по 1948 гг. Южный магнитный полюс Земли сместился на 150 км! Если бы он все время смещался с такой скоростью, а именно 7,5 км в год, то за 100 миллионов лет он исколесил бы вдоль и поперек всю поверхность Земли.

А теперь, когда мы уже знаем о непостоянстве расположения магнитных полюсов Земли, вернемся к вопросу, почему же не совпадают положения этих полюсов, вычисленные учеными разных континентов. Ведь в один и тот же момент времени положение полюса одно-единственное, и ошибка не может быть столь большой, если, конечно, намеренно не переместить самих свидетелей палеомагнетизма. Но какими силами можно искусственно перенести на сотни и тысячи километров и развернуть при этом грандиозные количества вулканических и осадочных пород? Напрашивается единственный вывод: сами материки дрейфовали вместе с этими породами, проходили огромные расстояния, плавая на жидком и раскаленном центре Земли, как льдины в океане. Так вот, если проверить пути этого дрейфа, мысленно прокрутить картину назад на сотни миллионов лет, то материки сойдутся в один суперконтинент, называемый Гондвана, или Пангея (рис. 359).

Кто «запятнал» Солнце?

Итак, наша Земля – все-таки магнит с двумя явно выраженными Северным и Южным полюсами, или дипольный магнит. Пусть эти полюса гуляют как хотят, пусть меняются местами, пусть магнетизм Земли ослабевает или усиливается, но Земля – это магнит.

Но вот ближайшая соседка Земли – Луна – почти полностью лишена магнетизма. Это было доказано и спутниками, и приборами, непосредственно установленными на Луне. Магнитный компас, таким образом, был бы бесполезен на Луне.

У Меркурия, планеты наиболее близкой к Солнцу, магнитное поле дипольное, подобно земному, но примерно в 100 раз слабее. Если учесть, что и на Земле оно не очень сильно, то на Меркурии его обнаружить непросто.

Планета Венера оказалась почти начисто лишенной магнитного поля, по крайней мере существующего в глубине ядра. Оно в 10 000 раз слабее земного. Конечно, мощная атмосфера Венеры реагирует на потоки солнечной плазмы, и в ней возникает наведенный магнетизм. Но сама планета вращается очень медленно, и с этим связывают отсутствие всякого рода течений в ее ядре, порождающих магнитное поле.

У Марса слабенькое магнитное поле, о котором сказать можно разве только то, что оно чуть сильнее, чем у Венеры и имеет характер дипольного.

Остались еще пять планет. Про магнитные поля Урана, Нептуна и Плутона пока ничего определенного сказать нельзя, зато Юпитер и Сатурн с лихвой окупили скудость сведений о магнитных полях остальных планет.

На Юпитере – планете-гиганте – самое гигантское магнитное поле. Оно, как и у Земли, двухполюсное – дипольное, но почти в 200 раз сильнее. Интересно, что на Юпитере, в отличие от Земли, магнитные полюса приближены к одноименным географическим, т. е. Южный магнитный полюс – в Южном полушарии, а Северный – в Северном.