ЛИПЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧНОЇ ТА ЗАГАЛЬНОЇ ФІЗИКИ

Курсова робота з фізики.

ВИЗНАЧЕННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ СКЛАДНОЇ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ.

Виконав студент групи фпо-3

Казанцев Н.М.

Керівник доцента кафедри ТОФ

Гризов Ю.В.

ЛИПЕЦЬК

2. Магнітне поле.

Магнітне поле являє собою особливу форму матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між електрично зарядженими частинками, що рухаються.

Основні властивості магнітного поля:

магнітне поле породжується електричним струмом (зарядами, що рухаються).

Магнітне поле виявляється по дії на електричний струм (заряди, що рухаються).

Відкрив магнітне поле 1820 р. датський фізик Х.К. Ерстед.

Магнітне поле має спрямований характер і має характеризуватися векторною величиною. Цю величину прийнято позначати буквою В . Логічно було б за аналогією з напруженістю електричного поля Е назвати В напругою магнітного поля. Однак із історичних причин основну силову характеристику магнітного поля назвали магнітною індукцією . Назва ж "напруженість магнітного поля" виявилася присвоєною допоміжною характеристикою D електричного поля.

Магнітне поле, на відміну від електричного, не впливає на заряд, що лежить. Сила виникає лише тоді, коли заряд рухається.

Отже, заряди (струми), що рухаються, змінюють властивості навколишнього їх простору - створюють у ньому магнітне поле. Це проявляється в тому, що на заряди (струми), що рухаються в ньому, діють сили.

Досвід дає. Що для магнітного, як і для електричного, справедливе принцип суперпозиції:

полеВ , що породжується кількома зарядами, що рухаються (струмами), дорівнює векторній сумі полівB I , що породжуються кожним зарядом (струмом) окремо:

ІІ. Загальна характеристика магнітного поля Землі.

Земля загалом є величезний кульовий магніт. Людство почало використовувати магнітне поле Землі давно. Вже на початку XII-XIII ст. набуває широкого поширення в мореплавстві компас. Проте на той час вважалося, що стрілку компаса орієнтує Полярна зірка та її магнетизм. Припущення про існування магнітного поля Землі вперше висловив у 1600 р. англійський дослідник природи Гільберт.

У будь-якій точці простору, що оточує Землю, і на її поверхні виявляється дія магнітних сил. Іншими словами, у просторі, що оточує Землю, створюється магнітне поле, силові лінії якого зображені на рис.1.

Магнітні та географічні полюси Землі не збігаються один з одним. Північний магнітний полюс N лежить у південній півкулі, поблизу берегів Антарктиди, а південний магнітний полюс S знаходиться у Північній півкулі, поблизу північного берега острова Вікторія (Канада). Обидва полюси безперервно переміщуються (дрейфують) на земної поверхнізі швидкістю близько 5 протягом року через змінності що породжують магнітне полі процесів. Крім того, вісь магнітного поля не проходить через центр Землі, а відстає від нього на 430 км. Магнітне поле Землі не симетричне. Завдяки тому, що вісь магнітного поля проходить під кутом в 11,5 градусів до осі обертання планети, ми можемо користуватися компасом.

Основна частина магнітного поля Землі, на сучасні погляди, має внутрішньоземне походження. Магнітне поле Землі створюється її ядром. Зовнішнє ядро ​​Землі рідке та металеве. Метал - провідне струм речовина, і якби існували в рідкому ядрі постійні течії, то відповідний електричний струм створював магнітне поле. Завдяки обертанню Землі такі течії в ядрі існують, т.к. Земля у певному наближенні є магнітним диполем, тобто. своєрідним магнітом із двома полюсами: південним та північним.

Незначна частина магнітного поля (близько 1%) має позаземне походження. Виникнення цієї частини приписують електричним струмам, що тече у провідних шарах іоносфери та поверхні Землі. Ця частина магнітного поля Землі схильна до слабкої зміни з часом, яка називається віковою варіацією. Причини існування електричних струмів у віковій варіації невідомі.

У ідеальному і гіпотетичному припущенні, у якому Земля була б самотня у космічному просторі, силові лінії магнітного поля планети розташовувалися так само, як і силові лінії звичайного магніту зі шкільного підручника фізики, тобто. у вигляді симетричних дуг, що простяглися від південного полюса до північного. Щільність ліній (напруженість магнітного поля) падала б із віддаленням від планети. Насправді, магнітне поле Землі перебуває у взаємодії з магнітними полями Сонця, планет і потоків заряджених частинок, що випускаються удосталь Сонцем. Якщо вплив Сонця і тим більше планет через віддаленість можна знехтувати, то з потоками частинок, інакше - сонячним вітром, так не надійдеш. Сонячний вітер є потоками мчаться зі швидкістю близько 500 км/с частинок, що випускаються сонячною атмосферою. У моменти сонячних спалахів, і навіть у періоди освіти на Сонці групи великих плям, різко зростає кількість вільних електронів, які бомбардують атмосферу Землі. Це призводить до обурення струмів поточних в іоносфері Землі і завдяки цьому відбувається зміна магнітного поля Землі. Виникають магнітні бурі. Такі потоки породжують сильне магнітне поле, яке взаємодіє з полем Землі, сильно деформуючи його. Завдяки своєму магнітному полю, Земля утримує у про радіаційних поясах захоплені частинки сонячного вітру, не дозволяючи їм проходити атмосферу Землі і більше поверхні. Частинки сонячного вітру були б дуже шкідливі для живого. При взаємодії згадуваних полів утворюється межа, з одного боку якої перебуває обурене (що зазнало змін із-за зовнішніх впливів) магнітне полі частинок сонячного вітру, з іншого – обурене поле Землі. Цей кордон варто розглядати як межу навколоземного простору, кордон магнітосфери та атмосфери. Поза цим кордоном переважає вплив зовнішніх магнітних полів. У напрямку Сонця магнітосфера Землі сплюснута під натиском сонячного вітру і простягається лише до 10 радіусів планети. У протилежному напрямку має місце витягнутість до 1000 радіусів Землі.

Основна частина магнітного поля Землі виявляє аномалії у різних районах земної поверхні. Ці аномалії, мабуть, слід приписати присутності в земній корі феромагнітних мас або відмінності магнітних властивостей гірських порід. Тому вивчення магнітних аномалій має практичного значення щодо корисних копалин.

Існування магнітного поля у будь-якій точці Землі можна встановити за допомогою магнітної стрілки. Якщо підвісити магнітну стрілку NS на нитці l (рис.2) так, щоб точка підвісу збігалася з центром тяжкості стрілки, то стрілка встановиться у напрямку, що стосується до силової лінії магнітного поля Землі.

У північній півкулі – південний кінець буде нахилений до Землі і стрілка складе з горизонтом кут нахиленняQ (на магнітному екваторі спосіб Q і нулю). Вертикальна площина, у якій розташується стрілка, називається площиною магнітного меридіана. Усі площини магнітних меридіанів перетинаються прямою NS , а сліди магнітних меридіанівна земній поверхні сходяться на магнітних полюсах N і S . Оскільки магнітні полюси не збігаються з географічними полюсами, то стрілка буде відхилена від географічного меридіана. Кут, який утворює вертикальна площина, що проходить через стрілку (тобто магнітний меридіан), з географічним меридіаном, називається магнітним відмінюванням a(Рис. 2). Вектор

полів напруженості магнітного поля Землі можна розкласти на дві складові: горизонтальну та вертикальну (рис. 3). Значення кутів нахилення та відмінювання, а також горизонтальної складової дають можливість визначити величину та напрямок повної напруженості магнітного поля Землі в даній точці. Якщо магнітна стрілка може вільно обертатися лише навколо вертикальної осі, вона буде встановлюватися під впливом горизонтальної складової магнітного поля Землі у площині магнітного меридіана. Горизонтальна складова, магнітне відмінювання a та нахил Q називаються елементами земного магнетизму. Усі елементи земного магнетизму змінюються з часом.

"Вірогідність зміни магнітних полюсів Землі найближчим часом. Дослідження докладних фізичних причин цього процесу.

Якось дивився науково-популярний фільм із цього питання, знятий років 6-7 тому.
Там наводилися дані про появу аномальної області у південній частині Атлантичного океану- Зміна полярності та слабка напруженість. Начебто при прольоті супутників над цією територією їх доводиться вимикати, щоб електроніка не зіпсувалася.

Та й за часом начебто як цей процес має статися.Також там йшлося про плани Європейського космічного агентства запустити серію супутників з метою докладного вивчення напруженості магнітного поля Землі. Можливо вже опублікували дані цього дослідження, якщо супутники з цього приводу вдалося запустити?"

Магнітні полюси Землі - це частина магнітного (геомагнітного) поля нашої планети, що генерується потоками розплавленого заліза та нікелю, що оточує внутрішнє ядроЗемлі (тобто турбулентна конвекція у зовнішньому ядрі Землі генерує геомагнітне поле). Поведінка Магнітного поля Землі пояснюють перебігом рідких металів межі земного ядра з мантією.

У 1600 році англійський вчений Вільям Гільберт у своїй книзі «Про магніт, магнітних тілахі великому магніті – Землі». представив Землю як гігантський постійний магніт, вісь якого не збігається з віссю обертання Землі (кут між цими осями називають магнітним відмінюванням).

У 1702 Е. Галлей створює перші магнітні карти Землі. Основна причина наявності магнітного поля Землі у цьому, що ядро ​​Землі складається з розпеченого заліза (хорошого провідника електричних струмів, що усередині Землі).

Магнітне поле Землі утворює магнітосферу, що тягнеться на 70-80 тис. км у напрям Сонця. Вона екранує поверхню Землі, захищає від шкідливого впливу заряджених частинок, високих енергій та космічних променів, визначає характер погоди.

Ще 1635 року Геллибранд встановлює, що магнітне полі Землі змінюється. Пізніше було встановлено, що існують постійні та короткочасні зміни магнітного поля Землі.

Причиною постійних змін є наявність покладів з корисними копалинами. На Землі є такі території, де власне магнітне поле сильно спотворюється заляганням залізних руд. Наприклад, Курська магнітна аномалія, розташована у Курській області.

Причина короткочасних змін магнітного поля Землі - дія "сонячного вітру", тобто. дія потоку заряджених частинок, що викидаються Сонцем. Магнітне поле цього потоку взаємодіє з магнітним полем Землі, виникають "магнітні бурі". На частоту та силу магнітних бур впливає сонячна активність.

У роки максимуму сонячної активності (один раз на кожні 11,5 років) виникають такі магнітні бурі, що порушується радіозв'язок, а стрілки компасів починають непередбачено "танцювати".

Результатом взаємодії заряджених частинок "сонячного вітру" з атмосферою Землі у північних широтах є таке явище, як "полярне сяйво".

Зміна магнітних полюсів Землі (інверсія магнітного поля, англ. Geomagnetic reversal) відбувається кожні 11,5-12,5 тисяч років. Називають й інші цифри – 13.000 років і навіть 500 тисяч років і більше, а остання інверсія сталася 780.000 років тому. Очевидно, переполюсовування Магнітного Поля Землі - явище неперіодичне. На протязі геологічної історіїнашої планети земне магнітне поле змінювало свою полярність понад сто разів.

Цикл зміни полюсів Землі (пов'язаний власне з планетою Земля) можна віднести до глобальних циклів (поряд, наприклад, з циклом флуктуації осі прецесії), що впливає на те, що відбувається на Землі.

Виникає законне питання: коли чекати зміну магнітних полюсів Землі (інверсію магнітного поля планети), або усунення полюсів на "критичний" кут (за деякими теоріями на екватор)?

Процес зміщення магнітних полюсів реєструється вже понад століття. Північний і Південний магнітні полюси (СМП та ЮМП) постійно "мігрують", віддаляючись від географічних полюсів Землі (кут "похибки" зараз становить близько 8 градусів за широтою для СМП та 27 градусів для ЮМП). До речі, було встановлено, що Географічні полюси Землі теж рухаються: вісь планети відхиляється зі швидкістю близько 10 див на рік.

Північний магнітний полюс вперше було відкрито 1831 року. У 1904 році, коли вчені вдруге здійснили вимірювання, виявилося, що полюс перемістився на 31 милю. Стрілка компаса вказує на магнітний полюс, а чи не на географічний. Дослідження показало, що за останню тисячу років магнітний полюс переміщався на значні відстані у напрямку від Канади до Сибіру, ​​але іноді й інших напрямах.

Північний магнітний полюс Землі не сидить на місці. Втім, як і південному. Північний довго «блукав» арктичною Канадою, але з 70-х років минулого століття його рух набув чіткого напрямку. З швидкістю, що сягає зараз 46 км на рік, полюс практично по прямій спрямувався в Російську Арктику. За прогнозом Канадської геомагнітної служби, до 2050 року він перебуватиме у районі архіпелагу Північна Земля.

На швидку зміну полюсів вказує факт ослаблення Магнітного поля Землі біля полюсів, який встановив у 2002 французький професор геофізики Готьє Юло (Gauthier Hulot). До речі, Магнітне поле Землі ослабло майже на 10% з того часу, як воно вперше було виміряно в 30-х роках 19 століття. Факт: 1989-го жителі Квебеку (Канада) внаслідок того, що сонячні вітри прорвалися через слабкий магнітний щит і спричинили важкі поломки в електричних мережах, залишилися на 9 годин без світла.

З шкільного курсуфізики знаємо, що електричний струм нагріває провідник, яким тече. У разі рух зарядів нагріватиме іоносферу. Частинки проникатимуть у нейтральну атмосферу, це вплине на систему вітрів на висоті 200-400 км, а значить – і на клімат загалом. Зміщення магнітного полюса вплине на роботу техніки. Наприклад, у середніх широтах у літні місяці неможливо буде користуватися короткохвильовим радіозв'язком. Порушиться і робота супутникових навігаційних систем, оскільки вони використовують моделі іоносфери, які за нових умов будуть непридатні. Геофізики також застерігають, що при наближенні північного магнітного полюса зростуть наведені індуковані струми в російських лініях електропередач та енергомереж.

Втім, все це може і не статися. Північний магнітний полюс може будь-якої миті змінити напрямок руху або зупинитися, і передбачити цього не можна. А для Південного полюсавзагалі немає прогнозу на 2050 рік. До 1986 він рухався дуже бадьоро, але потім його швидкість впала.

Отже, ось чотири факти, які вказують на інверсію геомагнітного поля, що наближається або вже почалася:
1. Зменшення протягом останніх 2,5 тис. років напруженості геомагнітного поля;
2. Прискорення падіння напруженості поля останні десятиліття;
3. Різке прискорення усунення магнітного полюса;
4. Особливості розподілу магнітних силових ліній, що стає схожим на картину, що відповідає стадії підготовки інверсії.

Про можливі наслідки зміни геомагнітних полюсів точиться широка дискусія. Є різноманітні погляди - від цілком оптимістичних до вкрай тривожних. Оптимісти посилаються на той факт, що в геологічній історії Землі відбулися сотні інверсій, проте не вдалося встановити зв'язок масових вимирань та природних катастроф із цими подіями. Крім того, біосфера має значні здібності до адаптації, а процес інверсії може тривати досить довго, тому часу, щоб підготуватися до змін, більш ніж достатньо.

Протилежна думка не виключає те, що інверсія може статися за життя найближчих поколінь і виявиться катастрофою для людської цивілізації. Треба сказати, що ця думка значною мірою скомпрометована великою кількістю ненаукових і просто антинаукових висловлювань. Як приклад можна навести думку, згідно з якою під час інверсії людські мізки зазнають перезавантаження, подібно до того, як це відбувається з комп'ютерами, при цьому відбудеться повне стирання інформації, що міститься в них. Незважаючи на такі висловлювання, оптимістичний погляд дуже поверховий.

Сучасний світ — далеко не той, що був сотні тисяч років тому: людина породила безліч проблем, які зробили цей світ тендітним, легко вразливим і вкрай нестійким. Є підстави вважати, що наслідки інверсії справді будуть катастрофічні для світової цивілізації. І повна втрата працездатності Всесвітньої мережі через руйнування систем радіозв'язку (а воно обов'язково настане в момент втрати радіаційних поясів) — лише один із прикладів глобальної катастрофи. Наприклад, внаслідок руйнування систем радіозв'язку вийдуть із ладу всі супутники.

Цікавий аспект впливу геомагнітної інверсії на нашу планету, пов'язаний із зміною конфігурації магнітосфери, розглядає у своїх недавніх роботах професор В.П.Щербаков із Геофізичної обсерваторії Борок. У звичайному стані завдяки тому, що вісь геомагнітного диполя орієнтована приблизно вздовж осі обертання Землі, магнітосфера служить ефективним екраном для високоенергетичних потоків заряджених частинок від Сонця. При інверсії цілком ймовірна ситуація, коли у фронтальній соняшниковій частині магнітосфери в області низьких широт утворюється воронка, якою сонячна плазма зможе досягати поверхні Землі. Через обертання Землі у кожному конкретному місцінизьких та частково помірних широт така ситуація повторюватиметься щодобово по кілька годин. Тобто значна частина поверхні планети кожні 24 години зазнає сильного радіаційного удару.

Проте вчені з НАСА припускають помилковість твердження, що зміна полюсів може на короткий час позбавити Землю магнітного поля, яке захищає нас від сонячних спалахів та інших космічних небезпек. Однак магнітне поле може слабшати або посилюватися з часом, але немає жодних ознак того, що воно може повністю зникнути. Більш слабке поле, звичайно, призведе до невеликого збільшення сонячної радіації на Землі, а також до спостереження красивих полярних сяйв на нижчих широтах. Але нічого смертельно не станеться, а щільна атмосферадобре захищає Землю від небезпечних сонячних частинок.

Наука доводить, що зміна полюсів – з погляду геологічної історії Землі – звичайне явище, яке відбувається поступово, протягом тисячоліть.

Географічні полюси теж постійно зміщуються поверхнею Землі. Але ці усунення відбуваються повільно і мають закономірний характер. Вісь нашої планети, що обертається подібно до дзиги, описує конус навколо полюса екліптики з періодом близько 26 тисяч років, відповідно до міграції географічних полюсів відбуваються і поступові кліматичні зміни. Вони викликаються в основному зсувом океанічних течій, що переносять тепло материкам. Інша справа - несподівані, різкі «перекиди» полюсів. Але Земля, що обертається, являє собою гіроскоп з вельми значним власним моментом кількості рухів, іншими словами, є інерційним об'єктом. опірним спробам змінити характеристики його руху. Раптова зміна нахилу осі Землі і тим більше її «перекид» не можуть бути викликані внутрішніми повільними переміщеннями магми або гравітаційною взаємодією з будь-яким космічним тілом, що проходить повз.

Такий перекидальний момент може виникнути тільки при дотичному ударі астероїда розміром не менше 1000 кілометрів у діаметрі, що підлітає до Землі зі швидкістю 100 км/сек. Більш реальною загрозою для життя людства і всього живого світу Землі є зміна геомагнітних полюсів. Магнітне поле нашої планети, яке спостерігається сьогодні, дуже схоже на те, яке створював би поміщений у центрі Землі гігантський стрижневий магніт, орієнтований уздовж лінії північ-південь. Точніше, він має бути встановлений так, щоб його Північний магнітний полюс був спрямований на Південний географічний полюс, а Південний магнітний полюс – на Північний географічний.

Однак ця ситуація не є постійною. Дослідження останніх чотирьох сотень років показали, що магнітні полюси обертаються навколо своїх географічних двійників, зміщуючись приблизно на дванадцять градусів кожне століття. Ця величина відповідає швидкостям течій у верхньому ядрі в десять-тридцять кілометрів на рік. Крім поступових зсувів магнітних полюсів приблизно кожні п'ятсот тисяч років, магнітні полюси Землі змінюються місцями. Вивчення палеомагнітних характеристик породного віку дозволило вченим дійти невтішного висновку, що час таких інверсій магнітних полю-сов займало щонайменше п'ять тисяч років. Повною несподіванкою для вчених, які займаються вивченням життя Землі, з'явилися результати аналізу магнітних властивостей потоку лави товщиною близько кілометра, що вилився 16,2 мільйона років тому і знайденого нещодавно на сході пустелі Орегона.

Її дослідження, проведене Робом Коуі з Університету Каліфорнії в Санта-Круз, і Мішелем Привота з університету в Монтпілієрі, справили справжню сенсацію в геофізиці. Отримані результати магнітних властивостей вулканічної породи об'єктивно показали, що нижній шар застигав при одному положенні полюса, серцевина потоку – при переміщенні полюса, і, нарешті, верхній шар – при протилежному полюсі. І все це сталося за тринадцять днів. Орегонська знахідка змушує припустити, що магнітні полюси Землі можуть помінятися місцями не протягом кількох тисяч років, а лише двох тижнів. Останній разце сталося близько сімсот вісімдесяти тисяч років тому. Але чим це може загрожувати нам усім? Зараз магнітосфера огортає Землю на висоті шістдесяти тисяч кілометрів і є своєрідним щитом на шляху сонячного вітру. Якщо ж відбудеться зміна полюсів, магнітне поле під час інверсії зменшиться на 80-90%. Така різка зміна обов'язково вплине на різні технічні прилади, тваринний світі, звісно, ​​на людину.

Щоправда, мешканців Землі має дещо заспокоїти той факт, що під час зміни полюсів Сонця, що сталася у березні 2001 року, зникнення магнітного поля зафіксовано не було.

Отже, повного зникнення захисного шару Землі, швидше за все, не станеться. Інверсія магнітних полюсів не може стати глобальною катастрофою. Сама наявність життя на Землі, яка багаторазово пережила інверсію, це підтверджує, хоча відсутність магнітного поля є несприятливим фактором для тваринного світу. Це наочно продемонстрували експерименти американських учених, які ще в шістдесятих роках побудували дві експериментальні камери. Одна з них була оточена потужним металевим екраном, що знижував напруженість магнітного поля в сотні разів. В іншій камері збереглися земні умови. У них були поміщені миші та насіння конюшини, пшениці. Через кілька місяців виявилося, що миші в екранованій камері швидше втрачали волосяний покрив і вмирали раніше, ніж контрольні. Їхня шкіра була більш товстою, ніж у тварин іншої групи. І вона, розбухаючи, витісняла кореневі мішечки волосся, що спричиняло раннє облисіння. У рослин у безмагнітній камері також було відзначено зміни.

Важко доведеться і тим представникам тваринного царства, наприклад перелітним птахам, які мають своєрідний вбудований компас і використовують магнітні полюси для орієнтації. Але, судячи з відкладень, масового вимирання видів за інверсії магнітних полюсів раніше не відбувалося. Не станеться, мабуть, і в майбутньому. Адже навіть незважаючи на величезну швидкість переміщення полюсів, птахам за ними не наздогнати. Тим більше що багато тварин, як, наприклад, бджоли, орієнтуються на Сонце, а морські мігруючі тварини використовують більше магнітне поле порід на океанічному дні, ніж глобальне. Навігаційні системи, системи зв'язку, створені людьми, зазнають серйозних випробувань, які можуть вивести їх з ладу. Зовсім погано доведеться численним компасам - їх доведеться просто викинути. Але при зміні полюсів можуть бути і «позитивні» ефекти – по всій Землі спостерігатимуться величезні північні сяйва – щоправда, протягом двох тижнів.

Ну, а тепер трохи теорій загадок цивілізацій:-) Хтось це цілком сприймає всерйоз...

Згідно з ще однією гіпотезою, ми живемо в унікальний час: відбувається зміна полюсів на Землі і здійснюється квантовий перехід нашої планети на її двійник, що знаходиться в паралельному світічотиривимірного простору. Вищі цивілізації(ВЦ) для зменшення наслідків планетарної катастрофи цей перехід здійснюють плавно, щоб створити сприятливі умови для зародження нової гілки надцивілізації Боголюдства. Представники ВЦ вважають, що стара гілка Людства не розумна, оскільки вона за останні десятиліття принаймні п'ять разів могла знищити все живе на планеті, якби не своєчасне втручання ВЦ.

Сьогодні серед учених немає єдиної думки щодо того, як довго може тривати процес зміни полюсів. За однією версією, на це піде кілька тисяч років, протягом яких Земля буде беззахисною перед сонячною радіацією. Іншою - на зміну полюсів піде всього кілька тижнів. А ось дату Апокаліпсису, на думку деяких учених, підказують нам давні народності майя та атланти – 2050 рік.

У 1996 року американський популяризатор науки З. Ранкорн зробив висновок, що вісь обертання переміщалася не раз у геологічної історії Землі разом із магнітним полем. Він припускає, що остання геомагнітна інверсія відбулася близько 10450 року до н. е. Саме про це і повідомляли нам атланти, що залишилися живими після потопу, відправивши в майбутнє своє послання. Вони знали про регулярну періодичну зміну полярності полюсів Землі приблизно через кожні 12 500 років. Якщо до 10450 до н. е. приплюсувати 12 500 років, то знову вийде 2050 н. е. - рік найближчого гігантського природного катаклізму. Цю дату фахівці вирахували під час розгадки розташування в долині Нілу трьох єгипетських пірамід - Хеопса, Хефрена та Мікеріна.

Російські вчені вважають, що наймудріші атланти виводили нас на знання про періодичну зміну полярності полюсів Землі через знання законів прецесії, закладених у розташуванні цих трьох пірамід. Атланти, зважаючи на все, були цілком упевнені, що колись у далекому для них майбутньому з'явиться на Землі нова високорозвинена цивілізація, а її представники наново відкриють прецесійні закони.

За однією з гіпотез, саме атланти, швидше за все, керували зведенням трьох найбільших пірамід у долині Нілу. Всі вони побудовані на 30-му градусі північної широти та зорієнтовані на всі боки світу. Кожна грань споруди націлена північ, на південь, захід чи схід. Не відомо жодної іншої будівлі на Землі, яка була б так само точно з похибкою всього 0,015 градуса зорієнтована на всі боки світла. Оскільки стародавні будівельники досягли своєї мети, значить, вони мали відповідну кваліфікацію, знання, першокласне обладнання і прилади.

Йдемо далі. Піраміди встановлені з боків світла з відхиленням у три хвилини шість секунд від меридіана. А числа 30 та 36 – знаки прецесійного коду! 30 градусів небесного горизонту відповідають одному знаку Зодіаку, 36 – число років, за які картинка неба зміщується на півградуса.

Вченими були також встановлені певні закономірності і збіги, пов'язані з розмірами піраміди, кутами нахилу їх внутрішніх галерей, кутом зростання гвинтових сходів молекули ДНК, закрученої спіраллю, і т.д. способами вказували нам на певну дату, яка збіглася з вкрай рідкісним астрономічним явищем. Воно повторюється один раз на 25 921 рік. На той момент три зірки Пояса Оріона перебували в найнижчому своєму прецесійному положенні над лінією горизонту в день весняного рівнодення. Це було в 10 450 до н. е. Ось так давні мудреці посилено виводили людство на цю дату через міфологічні коди, через карту ділянки зоряного неба, намальовану в долині Нілу за допомогою трьох пірамід.

І ось 1993 року бельгійський учений Р. Бьювелл скористався законами прецесії. Шляхом комп'ютерного аналізу він виявив, що три найбільші єгипетські пірамідивстановлені біля так, як розташовувалися на небі три зірки Пояса Оріона в 10 450 року до зв. е., коли вони перебували в нижній, тобто вихідній точці свого прецесійного руху по небу.

Сучасні геомагнітні дослідження показали, що близько 10450 до н. е. відбулася миттєва зміна полярності полюсів Землі та ока змістилася на 30 градусів щодо своєї осі обертання. В результаті настав загальнопланетний глобальний миттєвий катаклізм. Геомагнітні дослідження, проведені наприкінці 1980-х років американськими, англійськими та японськими вченими, показали й інше. Ці кошмарні катаклізми постійно відбувалися в геологічній історії Землі з регулярністю приблизно 12 500 років! Це вони, очевидно, занапастили і динозаврів, і мамонтів, і Атлантиду.

Ті, що залишилися живими після попереднього потопу в 10 450 році до н. е. і атланти, які відправили нам своє послання через піраміди, дуже сподівалися, що нова високорозвинена цивілізація з'явиться на Землі задовго до тотального жаху і кінця світу. І, можливо, встигне підготуватися до того, щоб зустріти лихо у всеозброєнні. За однією з гіпотез, їхній науці не вдалося зробити відкриття про обов'язковий «перекид» планети на 30 градусів у момент переполюсування. В результаті відбулося усунення всіх континентів Землі саме на 30 градусів і Атлантида опинилася на Південному полюсі. І відразу все її населення миттєво замерзло, як миттєво замерзли в той же момент на іншому кінці планети мамонти. Залишилися живими лише ті представники високорозвиненої атлантичної цивілізації, які перебували на інших континентах планети у високогірній місцевості. Їм пощастило уникнути Всесвітнього потопу. І ось вони вирішили попередити нас, людей далекого для них майбутнього, що кожна зміна полюсів супроводжується «перекидом» планети та непоправними наслідками.

В 1995 були проведені нові додаткові дослідження за допомогою сучасних приладів, створених спеціально для досліджень такого роду. Вченим вдалося внести найважливіше уточнення до прогнозу майбутньої зміни полярності полюсів і точніше позначити дату жахливої ​​події - 2030 рік.

Американський вчений Г. Хенкок називає дату загального кінця світу ще ближчу - 2012 рік. Своє припущення він ґрунтує на одному з календарів південно-американської цивілізації індіанців майя. На думку вченого, календар, можливо, дістався індіанцям у спадок від атлантів.

Так от, за довгим рахунком майя, наш світ циклічно створюється і знищується з періодом в 13 бактунів (або приблизно 5120 років). Поточний цикл розпочався 11 серпня 3113 року до н. е. (0.0.0.0.0) та завершиться 21 грудня 2012 року н. е. (13.0.0.0.0). Майя вважали, що цього дня настане кінець світу. А після цього, якщо вірити їм, настане початок нового циклу та початок нового Світу.

За даними інших палеомагнітологів, зміна магнітних полюсів Землі станетьсяось ось. Але не в обивательському розумінні – завтра, післязавтра. Одні дослідники називають одну тисячу років, інші – дві тисячі. Ось тоді і настане Кінець Світу, Страшний суд, Всесвітній потоп, описаний в Апокаліпсисі.

Але людству вже пророкували кінець світу 2000 року. А життя все одно продовжується - і воно прекрасне!

джерела
http://2012god.ru/forum/forum-37/topic-338/page-1/
http://www.planet-x.net.ua/earth/earth_priroda_polusa.html
http://paranormal-news.ru/news/2008-11-01-991
http://kosmosnov.blogspot.ru/2011/12/blog-post_07.html
http://kopilka-erudita.ru

В останні дніна наукових інформаційних сайтах з'явилося велика кількістьновин, присвячених магнітному полю Землі. Наприклад, новина про те, що останнім часом воно суттєво змінюється, або про те, що магнітне поле сприяє витоку кисню із земної атмосфери і навіть про те, що вздовж ліній магнітного поля орієнтуються корови на пасовищах. Що являє собою магнітне поле та наскільки важливі усі перераховані новини?

Магнітне поле Землі – це область навколо планети, де діють магнітні сили. Питання походження магнітного поля досі остаточно не вирішено. Проте більшість дослідників сходяться на тому, що наявністю магнітного поля Земля хоча б частково зобов'язана своєму ядру. Земне ядро ​​складається з твердої внутрішньої та рідкої зовнішньої частин. Обертання Землі створює в рідкому ядрі постійні течії. Як читач може пам'ятати з уроків фізики, рух електричних зарядів призводить до появи навколо них магнітного поля.

Одна з найпоширеніших теорій, що пояснюють природу поля, - теорія динамо-ефекту - передбачає, що конвективні або турбулентні рухи провідної рідини в ядрі сприяють самозбудженню та підтримці поля в стаціонарному стані.

Землю можна як магнітний диполь. Його південний полюс знаходиться на географічному Північному полюсі, а північний відповідно на Південному. Насправді, географічний та магнітний полюси Землі не збігаються не лише за "напрямом". Вісь магнітного поля нахилена до осі обертання Землі на 11,6 градуса. Через те, що різниця не дуже суттєва, ми можемо користуватися компасом. Його стрілка вказує на південний магнітний полюс Землі і майже точно на Північний географічний. Якби компас був винайдений 720 тисяч років тому, він би вказував і на географічний і на магнітний північний полюс. Але про це трохи нижче.

Магнітне поле захищає мешканців Землі та штучні супутники від згубного впливу космічних частинок. До таких частинок відносяться, наприклад, іонізовані (заряджені) частинки сонячного вітру. Магнітне поле змінює траєкторію їхнього руху, спрямовуючи частинки вздовж ліній поля. Необхідність наявності магнітного поля для життя звужує коло потенційно населених планет (якщо ми виходимо з припущення, що гіпотетично можливі формижиття схожі на земних жителів).

Вчені не виключають, що частина планет земного типу не мають металевого ядра і відповідно позбавлені магнітного поля. Досі вважалося, що планети, що складаються з твердих скельних порід, як і Земля, містять три основні шари: тверду кору, в'язку мантію та тверде або розплавлене залізне ядро. У нещодавній роботі вчені з Массачусетського технологічного інститутузапропонували утворення "скелястих" планет без ядра. Якщо теоретичні викладки дослідників підтвердяться спостереженнями, то розрахунку ймовірності зустріти у Всесвіті гуманоїдів чи навіть щось, що нагадує ілюстрації з підручника біології, доведеться переписати.

Земляни теж можуть втратити свій магнітний захист. Щоправда, точно сказати, коли це станеться, геофізики поки що не можуть. Справа в тому, що магнітні полюси Землі непостійні. Періодично вони міняються місцями. Нещодавно дослідники встановили, що Земля "пам'ятає" про зміну полюсів. Аналіз таких "спогадів" показав, що за останні 160 мільйонів років магнітні північ та південь мінялися місцями близько 100 разів. Востаннє ця подія сталася близько 720 тисяч років тому.

Зміна полюсів супроводжується зміною конфігурації магнітного поля. Під час "перехідного періоду" на Землю проникає значно більше космічних частинок, небезпечних для живих організмів. Одна з гіпотез, яка пояснює зникнення динозаврів, стверджує, що гігантські рептилії вимерли саме під час чергової зміни полюсів.

Крім "слідів" планових заходів щодо зміни полюсів дослідники помітили у магнітному полі Землі небезпечні зрушення. Аналіз даних про його стан за кілька років показав, що останні місяці в ньому почали відбуватися. Настільки різких "рухів" поля вчені не реєстрували вже дуже давно. Викликає занепокоєння дослідників зона знаходиться у південній частині Атлантичного океану. "Товщина" магнітного поля у цьому районі не перевищує третини від "нормальної". Дослідники давно звернули увагу на цю "проріху" в магнітному полі Землі. Зібрані за 150 років дані показують, що за цей період поле тут ослабло на десять відсотків.

Наразі важко сказати, чим це загрожує людству. Одним із наслідків ослаблення напруженості поля може стати збільшення (нехай і незначне) вмісту кисню у земній атмосфері. Зв'язок між магнітним полем Землі та цим газом було встановлено за допомогою системи супутників Cluster – проекту Європейського космічного агентства. Вчені з'ясували, що магнітне поле прискорює іони кисню та "викидає" їх у космічний простір.

Незважаючи на те, що магнітне поле не можна побачити, мешканці Землі добре відчувають. Перелітні птахи, наприклад, шукають дорогу, орієнтуючись саме на нього. Існує кілька гіпотез, які пояснюють, як саме вони відчувають поле. Одна з останніх припускає, що птахи сприймають магнітне поле. Особливі білки – криптохроми – в очах перелітних птахів здатні змінювати своє становище під впливом магнітного поля. Автори теорії вважають, що криптохром може виконувати роль компаса.

Окрім птахів магнітне поле Землі замість GPS використовують морські черепахи. І як показав аналіз супутникових фотографій, представлених у рамках проекту Google Earth, корови. Вивчивши фотографії 8510 корів у 308 районах світу, вчені зробили висновок, що ці тварини переважно (або з півдня на північ). Причому "реперними точками" для корів є не географічні, а саме магнітні полюси Землі. Механізм сприйняття коровами магнітного поля та причини саме такої реакції на нього залишаються неясними.

Крім перелічених чудових властивостей магнітне поле сприяє. Вони виникають у результаті різких змін поля, які у віддалених регіонах поля.

Магнітне поле не оминули своєю увагою прихильники однієї з "теорій змови" – теорії про місячну містифікацію. Як згадувалося вище, магнітне полі захищає нас від космічних частинок. "Зібрані" частинки накопичуються у певних частинах поля – про радіаційних поясах Ван Алена. Скептики, які не вірять у реальність висадок на Місяць, вважають, що під час прольоту крізь радіаційні пояси астронавти отримали б смертельну дозу радіації.

Магнітне поле Землі - дивовижний наслідок законів фізики, захисний щит, орієнтир і творець полярних сяйв. Якби не воно, життя на Землі, можливо, виглядало б зовсім інакше. Загалом, якби магнітного поля був - його потрібно було б придумати.

РОЗДІЛ 2

МАГНІТНЕ ПОЛЕ ЗЕМЛІ,

ЙОГО ЗМІНИ В ПРОСТОРІ І ЧАСУ

Магнітне поле Землі

Простір, де виявляється дія магнітних сил Землі, називається магнітним полем. У першому наближенні магнітне поле Землі можна розглядати як поле кулі, намагніченої по осі, розташованій під кутом 11,5 0 до осі обертання Землі. Магнітний момент Землі становить 8,3 1022 Ам2. Складну картину розподілу геомагнітного поля у першому наближенні можна уявити полем диполя (ексцентричного, зі зміщенням від центру Землі приблизно 436 км). Силові лінії диполя виходять із Південного полюса і входять до Північного, утворюючи петлі, замкнуті на відстані до десяти земних радіусів (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Силові лінії однорідно намагніченого земної кулі

Полюси геомагнітні (полюси однорідно намагніченої кулі) і магнітні полюси задають відповідно систему геомагнітних координат (широта геомагнітна, меридіан геомагнітний, екватор геомагнітний).

Планета Земля постійно перебуває у потоці сонячного вітру, що утворюється при газодинамическом розширенні сонячної корони міжпланетному просторі під впливом високих температур. Сонячний вітер, що є безперервним потоком плазми, складається в основному з протонів і електронів, що поширюються радіально. Вимірювання, виконані на супутниках та ракетах, показали, що взаємодія плазми сонячного вітру з геомагнітним полем веде до порушення дипольної структури поля з відстані 3R від центру Землі. Сонячний вітер локалізує геомагнітне поле в обмеженому обсязі навколоземного простору, «вморожує» магнітне поле у ​​плазму. Зіштовхуючись із геомагнітним полем, сонячний вітер огинає його, формуючи подібну комету порожнину, у якій рух заряджених частинок контролюється магнітним полем Землі.

Порожнину, недоступну для проникнення сонячного вітру, було названо магнітосферою Землі. Схематично конфігурація магнітосфери та просторовий розподіл плазми, полів та струмів у ній представлено на рис.2.2/18/. Зовнішня межа магнітосфери називається магнітопаузою. На магнітопаузі магнітосфери динамічний тиск сонячного вітру врівноважується тиском магнітного поля Землі. Сонячний вітер стискає земне магнітне поле з денного боку і забирає геомагнітні силові лінії полярних областей на нічний бік, утворюючи поблизу площини екліптики магнітний хвіст Землі завдовжки не менше 5 млн. км.

За типових параметрів сонячного вітру відстань до соняшникової точки магнітопаузи становить 10 R з. У поодиноких випадках, коли тиск сонячного вітру падає майже до нуля, лобова точка магнітопаузи зміщується далеко до сонця і магнітне поле стає дипольним до великих відстаней.

Силові лінії магнітного поля на денній стороні підтиснуті тиском сонячного вітру і замкнені. На околицях лобової точки на магнітопаузі силові лінії міжпланетного магнітного поля можуть з'єднуватися з силовими лініями магнітного поля Землі, що виходять із полярних областей. Цей процес, званий переєднанням, забирається сонячним вітром на нічний бік, зменшуючи потік магнітного поля на денній стороні.

Рис.2.2. Схематична модель магнітосфери

На нічному боці силові лінії магнітного поля витягуються в антисонячному напрямку, утворюючи хвіст магнітосфери. Поле у ​​північній частці хвоста спрямоване у бік Сонця, у південній частці – у протилежному напрямі. Між частками утворюється виражений нейтральний шар, занурений у плазмовий шар, заповнений розрідженою плазмою. Кордон між замкнутими і розімкненими силовими лініями проектується в авральні овали, області, де найчастіше спостерігаються полярні сяйва.

На зверненій до Сонця частині магнітопаузи, в області магнітних полюсів, розташовуються нейтральні точки, навколо яких існують воронкоподібні області слабкого магнітного поля, які називаються полярними каспами. Каспи проектуються на магнітні широти близько 70-80 про є «віконцями» в сонячний вітер.

Розміри цих областей магнітопаузи малі, і частки плазми сонячного вітру можуть безперешкодно проникати вздовж силових ліній в іоносферу. На відміну від інших областей каспи є областями, де оголена іоносфера, тому тут насамперед відбуваються зіткнення магнітосфери з розривами та хвильовими фронтами у сонячному вітрі.

Більше 90% обсягу магнітосфери з'єднано силовими лініями магнітного поля з полярною іоносферою, яка розташована на геомагнітних широтах вище 60 о. Тут, у високих широтах, де силові лінії майже перпендикулярні до поверхні Землі, проявляються ефекти висипань заряджених частинок з магнітосфери. Глибина проникнення частинок та процеси їх гальмування залежать від енергії частинок. Електрони проникають до висоти 100-70 км, викликаючи іонізацію верхніх шарів атмосфери та рентгенівське випромінювання. Авральні світіння, звані полярні сяйва, є барвистим проявом складних процесів, які у великих відстанях, в магнітосфері Землі /20/.

При зіткненні потоку сонячної плазми з магнітним полем Землі утворюється ударна хвиля, що поширюється назустріч потоку, фронт якої з боку Сонця в середньому локалізований на відстані 13-14 радіусів Землі. За фронтом ударної хвилі слідує перехідна область завтовшки 20 тис. км, де магнітне поле сонячної плазми стає невпорядкованим, а рух частинок – хаотичним. Перехідна зона – це межа магнітосфери, що називається магнітопаузою, вона розташована з боку Сонця на відстані 10 – 12 радіусів Землі. Потоки частинок сонячної плазми обтікають магнітосферу та різко спотворюють на значній відстані структуру її магнітного поля.

Приблизно до відстані 3R магнітне поле розташоване досить близько до поля магнітного диполя, напруженість цього магнітного поля убуває з висотою 1/ Rз. Далі магнітне поле слабшає повільніше, ніж поле диполя, яке силові лінії з сонячного боку притискаються до Землі. Лінії геомагнітного поля, що виходять із полярних областей Землі, відхиляються сонячним вітром на нічний бік Землі. Там вони утворюють "хвіст", або "шлейф", магнітосфери довжиною понад 5 млн. км. Пучки магнітних силових ліній протилежного напрямку розділені у хвості областю дуже слабкого магнітного поля (нейтральним шаром), де концентрується гаряча плазма з температурою мільйони градусів.

По силових лініях, що йдуть у хвіст магнітосфери, в нічну частину потрапляють частки плазмового хвоста планети. Саме ці частки викликають полярні сяйва. Зона їхнього прояву є вузьку смугу овальної форми. Центр овалу зміщений щодо геомагнітного полюса у нічний бік. Земля повертається щодо цього овалу у своєму добовому русі. Розміри та положення овалу полярних сяйв визначаються розташуванням та конфігурацією магнітосфери та залежать від сонячної активності. У періоди найбільшої сонячної активності овал полярних сяйв спускається нижчі широти.

В 1905 Ейнштейн назвав однією з п'яти головних загадок тогочасної фізики причину земного магнетизму.

На початку XX століття сам факт існування геомагнітного поля ніяк не піддавався поясненню (при тому, що про його саму парадоксальну особливість тоді просто не підозрювали). Було відомо, що магнітні полюси трохи переміщаються земною поверхнею, але ніхто не припускав, що вони здатні до більш радикальної поведінки, - це відкриття було лише на підході

У тому ж 1905 французький геофізик Бернар Брюнес провів у південному департаменті Канталь виміри магнетизму лавових відкладень епохи плейстоцену. Вектор намагніченості цих порід становив майже 180 градусів із вектором планетарного магнітного поля (його співвітчизник П. Давид отримав аналогічні результати навіть роком раніше). Брюнес дійшов висновку, що три чверті мільйона років тому під час виливу лави напрямок геомагнітних силових ліній був протилежним сучасному. Так було виявлено ефект інверсії (звернення полярності) магнітного поля Землі. У другій половині 1920-х років висновки Брюнес підтвердили П.Л. Меркантон і Монаторі Матуяма, але ці ідеї здобули визнання лише до середини століття.

Зараз ми знаємо, що геомагнітне поле існує не менше 3,5 млрд років і за цей час магнітні полюси тисячі разів обмінювалися місцями (Брюнес і Матуяма досліджували останню інверсію, яка зараз носить їхні імена). Іноді геомагнітне поле зберігає орієнтацію протягом десятків мільйонів років, інколи ж — не більше п'ятисот століть. Сам процес інверсії зазвичай займає кілька тисячоліть, і після його завершення напруженість поля, як правило, не повертається до колишньої величини, а змінюється на кілька відсотків.

На початку XX століття сам факт існування геомагнітного поля ніяк не піддавався поясненню (при тому, що про його саму парадоксальну особливість тоді просто не підозрювали). Було відомо, що магнітні полюси трохи переміщуються земною поверхнею, але ніхто не припускав, що вони здатні до більш радикальної поведінки — це відкриття було лише на підході.

Механізм геомагнітної інверсії не зовсім зрозумілий і донині, а вже сто років тому він взагалі не допускав розумного пояснення. Тому відкриття Брюнеса і Давида лише підкріпили ейнштейнівську оцінку — справді, земний магнетизм був надто загадковим і незрозумілим. Адже на той час його досліджували понад триста років, а в XIX столітті ним займалися такі зірки європейської науки, як великий мандрівник Олександр фон Гумбольдт, геніальний математик Карл Фрідріх Гаус і блискучий фізик-експериментатор Вільгельм Вебер. Так що Ейнштейн справді дивився на корінь.

168 магнітних полюсів

Як ви вважаєте, скільки у нашої планети магнітних полюсів? Майже всі скажуть, що два — в Арктиці та Антарктиці. Насправді, відповідь залежить від визначення поняття полюса. Географічними полюсами вважають точки перетину земної осі із поверхнею планети. Оскільки Земля обертається як тверде тіло, Таких точок всього дві і нічого іншого придумати не можна. А ось з магнітними полюсами справа набагато складніша. Наприклад, полюсом можна вважати невелику область (в ідеалі знову-таки точку), де магнітні силові лінії перпендикулярні земній поверхні. Однак будь-який магнітометр реєструє не тільки планетарне магнітне поле, але й поля місцевих порід, електричних струмів іоносфери, частинок сонячного вітру та інших додаткових джерел магнетизму (причому їхня середня частка не така вже й мала, близько кількох відсотків). Чим точніше прилад, тим краще він це робить - і тому все більше ускладнює виділення істинного геомагнітного поля (його називають головним), джерело якого знаходиться у земних глибинах. Тому координати полюса, визначені за допомогою прямого виміру, не відрізняються стабільністю протягом короткого відрізка часу.

Полюси навпаки

Багато хто знає, що загальноприйняті назви полюсів вірні з точністю навпаки. В Арктиці розташований полюс, на який вказує північний кінець магнітної стрілки - отже, його варто було б вважати південним (одноіменні полюси відштовхуються, різномінні притягуються!). Аналогічно, північний магнітний полюс базується на високих широтах Південної півкулі. Тим не менш, за традицією ми називаємо полюси відповідно до географії. Фізики давно домовилися, що силові лінії виходять із північного полюса будь-якого магніту та входять до південного. Звідси випливає, що лінії земного магнетизму залишають південний геомагнітний полюс та стягуються до північного. Така конвенція, і порушувати її не варто (самий час пригадати сумний досвід Паніковського!).

Можна діяти інакше і встановити положення полюса виходячи з тих чи інших моделей земного магнетизму. У першому наближенні нашу планету можна вважати геоцентричним магнітним диполем, вісь якого проходить через її центр. В даний час кут між нею та земною віссюстановить 10 градусів (кілька десятиліть тому він був більшим за 11 градусів). При точнішому моделюванні з'ясовується, що дипільна вісь зміщена щодо центру Землі у напрямку північно-західної частини Тихого океану приблизно на 540 км (це ексцентричний диполь). Є й інші визначення.

Але це ще не все. Земне магнітне поле реально не має дипольної симетрії і тому має численні полюси, причому у великій кількості. Якщо вважати Землю магнітним чотириполюсником, квадруполем, доведеться запровадити ще два полюси — у Малайзії та у південній частині Атлантичного океану. Сучасні найбільш просунуті моделі земного магнетизму оперують аж 168 полюсами. Варто зазначити, що в ході інверсії тимчасово зникає лише дипольна компонента геомагнітного поля, а інші змінюються набагато слабкіше.

Магнітний полюс, хоч як його не визначай, не стоїть на місці. північний полюсгеоцентричного диполя у 2000 році мав координати 79,5 N та 71,6 W, а у 2010-му — 80,0 N та 72,0 W. 0 N і 109,7 W до 85,2 N і 127,1 W. Протягом майже всього ХХ століття він робив не більше 10 км на рік, але після 1980 року раптом почав рухатися набагато швидше. На початку 1990-х його швидкість перевищила 15 км на рік і продовжує зростати.

Результат комп'ютерного моделювання інверсії геомагнітного поля в моделі Робертса та Глатцмайєра на проміжках у десятки та сотні тисяч років.

Як розповів «Популярній механіці» колишній керівникГеомагнітна лабораторія канадської Служби геологічних досліджень Лоуренс Ньюітт, зараз істинний полюс мігрує на північний захід, переміщуючись щорічно на 50 км. Якщо вектор руху не зміниться протягом кількох десятиліть, то до середини XXI століття він опиниться в Сибіру. Згідно з реконструкцією, виконаною кілька років тому тим самим Ньюіттом, у XVII і XVIII століттяхпівнічний магнітний полюс переважно зміщувався на південний схід і лише приблизно 1860 року повернув на північний захід. Справжній південний магнітний полюс останні 300 років рухається в цей же бік, причому його середньорічне усунення не перевищує 10-15 км.

Залізне динамо

Звідки взагалі Земля має магнітне поле? Одне з можливих пояснень просто впадає у вічі. Земля має внутрішнім твердим залізо-нікелевим ядром, радіус якого становить 1220 км. Оскільки ці метали феромагнітні, чому б не припустити, що внутрішнє ядро ​​має статичну намагніченість, яка забезпечує існування геомагнітного поля? Мультиполярність земного магнетизму можна списати на несиметричність розподілу магнітних доменів усередині ядра. Міграцію полюсів та інверсії геомагнітного поля пояснити складніше, але, мабуть, можна спробувати.

Однак із цього нічого не виходить. Усі феромагнетики залишаються такими (тобто зберігають мимовільну намагніченість) лише нижче за певну температуру — точку Кюрі. Для заліза вона дорівнює 768 ° C (у нікелю набагато нижче), а температура внутрішнього ядра Землі значно перевищує 5000 градусів. Тому з гіпотезою статичного геомагнетизму доводиться розлучитися. Однак не виключено, що в космосі є планети, що охолонули, з феромагнітними ядрами.

Розглянемо іншу нагоду. Наша планета також володіє рідким зовнішнім ядром товщиною приблизно 2300 км. Воно складається з розплаву заліза та нікелю з домішкою легших елементів (сірки, вуглецю, кисню та, можливо, радіоактивного калію — точно не знає ніхто). Температура нижньої частини зовнішнього ядра майже збігається з температурою внутрішнього ядра, а верхній зоні на кордоні з мантією знижується до 4400 °C. Тому цілком природно припустити, що завдяки обертанню Землі там формуються кругові течії, які можуть стати причиною виникнення земного магнетизму.

Саме таку схему вчені-геофізики обговорювали 80 років тому. Вони вважали, що потоки провідної рідини зовнішнього ядра за рахунок своєї кінетичної енергії породжують електричні струми, що охоплюють земну вісь. Ці струми генерують магнітне поле переважно дипольного типу, силові лінії якого на поверхні Землі витягнуті вздовж меридіанів (таке поле називається полоідальним). Цей механізм викликає асоціацію з роботою динамо-машини, звідси і походить його назва.

Описана схема красива та наочна, але, на жаль, помилкова. Вона полягає в припущенні, що рух речовини зовнішнього ядра симетрично щодо земної осі. Однак у 1933 році англійський математик Томас Каулінг довів теорему, за якою жодні осесиметричні потоки не здатні забезпечити існування довготривалого геомагнітного поля. Навіть якщо воно і з'явиться, то вік його виявиться недовгим, у десятки тисяч разів меншим за вік нашої планети. Потрібна модель складніша.

Вся сила у конвекції

«Ми не знаємо точно, коли виник земний магнетизм, проте це могло статися невдовзі після формування мантії та зовнішнього ядра, — каже один із найбільших фахівців із планетарного магнетизму, професор Каліфорнійського технологічного інституту Девід Стівенсон. — Для включення геодинамо потрібне зовнішнє затравальне поле, причому не обов'язково потужне. Цю роль, наприклад, могло взяти він магнітне полі Сонця чи поля струмів, породжених у ядрі з допомогою термоелектричного ефекту. Зрештою, це не надто важливо, джерел магнетизму вистачало. За наявності такого поля та кругового рухупотоків провідної рідини запуск внутрішньопланетної динамомашини ставав неминучим».

Полярне сяйво породжується взаємодією атмосфери та заряджених частинок, захоплених магнітним полем Землі, яке в приполярних областях перпендикулярно поверхні.

Ось узвичаєне пояснення такого запуску. Нехай для простоти затравкове поле майже паралельно осі обертання Землі (насправді достатньо, якщо воно має ненульову компоненту в цьому напрямку, що практично неминуче). Швидкість обертання речовини зовнішнього ядра зменшується в міру зменшення глибини, причому через його високу електропровідність силові лінії магнітного поля рухаються разом з ним — як кажуть фізики, поле «вморожене» в середу. Тому силові лінії затравочного поля згинаються, йдучи вперед на великих глибинах і відстаючи на менших. Зрештою вони витягнуться і деформуються настільки, що дадуть початок тороїдальному полю, круговим магнітним петлям, що охоплюють земну вісь і направлені в протилежні сторони в північній та південній півкулях. Цей механізм називається w-ефектом.

За словами професора Стівенсона, дуже важливо розуміти, що тороїдальне поле зовнішнього ядра виникло завдяки полоідальному затравочному полю і, у свою чергу, породило нове полоідальне поле, яке спостерігається біля земної поверхні: «Обидва типи полів планетарного геодинамо взаємопов'язані і не можуть існувати один без одного» .

Магнітний захист

Моніторинг земного магнетизму виробляють з допомогою великої мережі геомагнітних обсерваторій, створення якої розпочалося ще 1830-х роках. Для цих цілей використовують корабельні, авіаційні та космічні прилади (наприклад, скалярний і векторний магнітометри датського супутника «Ерстед», що працюють з 1999 року). Напруженість геомагнітного поля варіює приблизно від 20000 нанотесла поблизу узбережжя Бразилії до 65000 нанотесла у районі Південного магнітного полюса. З 1800 року його дипольна компонента скоротилася майже на 13% (а з середини 16 століття - на 20%), тоді як квадрупольна дещо зросла. Палеомагнітні дослідження показують, що протягом кількох тисячоліть перед початком нашої ери напруженість геомагнітного поля вперто лізла вгору, а потім почала знижуватися. Тим не менш, нинішній планетарний дипольний момент значно перевищує своє середнє значення за останні півтораста мільйонів років (у 2010 році були опубліковані результати палеомагнітних вимірів, що свідчать, що три з половиною мільярди років тому земне магнітне поле було вдвічі слабшим від нинішнього). Це означає, що історія людських суспільств від виникнення перших країн до нашого часу припала на локальний максимум земного магнітного поля. Цікаво замислитися над тим, чи це вплинуло на прогрес цивілізації. Таке припущення перестає здаватися фантастичним, якщо взяти до уваги, що магнітне поле захищає біосферу від космічного випромінювання. І ось ще одна обставина, яку варто відзначити. У юності і навіть у підлітковому віці нашої планети вся речовина її ядра перебувала в рідкій фазі. Тверде внутрішнє ядро ​​сформувалося порівняно недавно, можливо, лише мільярд років тому. Коли це сталося, конвекційні потоки стали впорядкованішими, що призвело до більш стійкої роботи геодинамо. Через це геомагнітне поле виграло у величині та стабільності. Можна припустити, що ця обставина сприятливо позначилася на еволюції живих організмів. Зокрема, посилення геомагнетизму покращило захист біосфери від космічних випромінювань і полегшило вихід життя з океану на сушу.

Непередбачуваний магнетизм

15 років тому Гері Глатцмайєр разом із Полом Робертсом опублікував дуже гарну комп'ютерну модель геомагнітного поля: «У принципі для пояснення геомагнетизму давно був адекватний математичний апарат — рівняння магнітної гідродинаміки плюс рівняння, що описують силу тяжіння та теплові потоки всередині земного ядра. Моделі, що базуються на цих рівняннях, у первозданному вигляді дуже складні, проте їх можна спростити та адаптувати для комп'ютерних обчислень. Саме це й зробили ми з Робертсом. Прогін на суперкомп'ютері дозволив побудувати самоузгоджений опис довготривалої еволюції швидкості, температури та тиску потоків речовини зовнішнього ядра та пов'язаної з ними еволюції магнітних полів. Ми також з'ясували, що якщо програвати симуляцію на тимчасових проміжках десятків і сотень тисяч років, то з неминучістю виникають інверсії геомагнітного поля. Тож у цьому плані наша модель непогано передає магнітну історію планети. Однак є труднощі, які поки що не вдалося усунути. Параметри речовини зовнішнього ядра, які закладають у подібні моделі, ще дуже далекі від реальних умов. Наприклад, нам довелося прийняти, що його в'язкість дуже велика, інакше не вистачить ресурсів найпотужніших суперкомп'ютерів. Насправді це не так, є всі підстави вважати, що вона майже збігається із в'язкістю води. Наші нинішні моделі безсилі врахувати та турбулентність, яка безсумнівно має місце. Але комп'ютери з кожним роком набирають сили, і років за десять з'являться набагато більш реалістичні симуляції».

«Робота геодинамо неминуче пов'язана з хаотичними змінами потоків залізо-нікелевого розплаву, що обертаються флуктуаціями магнітних полів, — додає професор Стівенсон. — Інверсії земного магнетизму — це найсильніші з можливих флуктуацій. Оскільки вони стохастичні за своєю природою, навряд чи можна їх передбачати заздалегідь — у разі ми цього не вміємо».