Заклятие Фавна - Томилин Анатолий Николаевич - Страница 14

Нельзя не обратить внимания на то, что мы как бы кружим и кружим вокруг этой проблемы, уходим от нее в межпланетное пространство, изучаем магнитные свойства звезд… А причину возникновения магнитного поля собственной Земли так и не знаем.

После работ Эрстеда и Ампера, связавших магнитное поле с электрическим током, исследователи стали искать электрический ток в теле Земли. Кое-кто из исследователей-экспериментаторов. пытался закапывать металлические пластины глубоко в землю и соединять их друг с другом проволокой через гальванометр. При этом бывало, что прибор даже показывал ток. Но какой? Он был ничтожен по величине, и каждыми раз менялся по направлению. Да и непонятно было, отчего ток возникает. Электрический ток — это упорядоченное движение зарядов. Но что способствует накапливанию зарядов в недрах Земли?

Может быть, стоит предположить, что земной шар заряжают молнии? Но и тут расчеты показывали, что грозы не в состоянии поддержать магнитное поле Земли, Его источник следовало искать в недрах, и только в недрах.

В начале XX столетия возникла идея о самонамагничивании Земли. Именно тогда из опытов английского ученого Эрнста Резерфорда стало известно новое строение атомов. Электроны, как волчки, крутились вокруг своих осей и облетали атомное ядро, подобно планетам солнечной системы.

Сразу возникло несколько интересных гипотез, которые основывались на предположении о жидком состоянии земного ядра, состоящего из вещества, хорошо проводящего электрический ток. В таком случае в массе расплавленного металла неизбежны течения, а следовательно, разделение токов, которые должны были намагничивать Землю,

Но для победы этих взглядов не хватало единого мнения геологов и геофизиков в вопросе о состоянии земного ядра. Многие считали его твердым. Конечно, вот если бы сравнить Землю с другими планетами… Но «год спутника» еще не наступил.

Профессор Кембриджского университета и член Лондонского королевского общества Артур Шустер высказал как-то идею: не является ли магнетизм просто свойством всякого вращающегося тела? За разработку этой гипотезы взялся выдающийся русский физик-экспериментатор Петр Николаевич Лебедев, работавший в Московском университете. Он придумал остроумный опыт, изобрел и построил чувствительные приборы, но… результат был нулевым. Тем не менее в статье, описывающей поставленный эксперимент, Лебедев высказал достаточно оптимистические надежды на будущее.

Ученые задумались: а что, если попробовать проделать такой эксперимент — взять металлический стержень и начать его быстро вращать вокруг оси? Согласно законам механики все волчки-электроны немедленно повернутся своими осями в одну сторону, и стержень должен оказаться намагниченным.

В 1919 году американский физик Сэмуел Барнетт поставил описанный опыт и простым вращением нагмагнитил железный стержень! Казалось, все доказано. Разве это не подходящая модель для Земли? С ее-то запасами магнитных металлов внутри?

Увы, и эта модель не выдержала проверки. Зная скорость вращения планеты и распределение в ней магнитных материалов, геофизики сосчитали, что поле должно быть в десять миллиардов раз меньше имеющегося. Опять неудача!

В 1947 году основательно подзабытая гипотеза о самонамагничивании всплывает вновь. Профессор Манчестерского университета Патрик Мейнард Стюарт Блэкетт, член Лондонского королевского общества, многих других академий наук, в том числе иностранный член АН СССР и лауреат Нобелевской премии, высказывает предположение, что появление магнитного поля вокруг вращающегося тела — закон природы. Он даже выводит теоретическую формулу, позволяющую рассчитать зависимость магнитного поля от вращения тела. И решает поставить эксперимент…

На свободном пространстве в приличном удалении от источников посторонних магнитных полей возводится экспериментальное здание. Строго говоря — это был сарай, собранный без применения железных гвоздей и деталей. Ночью с известными предосторожностями и под охраной к сараю привезли двадцатикилограммовый металлический цилиндр, тускло отсвечивающий желтым цветом. Золото! Да, он был из чистого золота, поскольку это заведомо немагнитный материал.

Блэкетт рассуждал так: двигаясь вместе с Землей, цилиндр из немагнитного металла должен приобрести свое магнитное поле, если… если его предположение верно. Увы, чувствительнейший магнитометр ожидаемого эффекта не показал. Может быть, стоило заставить цилиндр вращаться? Но на Земле наступил космический век, и астрофизики получили новые возможности для проверки старых гипотез.

Космические аппараты совершили настоящую революцию в таких представлениях. Оказалось, что Солнце — источник постоянной межпланетной плазмы, получившей название солнечного ветра. И когда эта плазма взаимодействует с магнитным полем Земли (и других планет), то в околопланетном пространстве возникают своеобразные магнитные полости, которые назвала магнитосферами.

Сегодня мы знаем, что все небесные тела Солнечной системы обладают магнитными свойствами. Одни имеют собственные дипольные поля плюс к магнитным полям потоков солнечного ветра, другие собственных магнитных полей не имеют, но поток солнечной плазмы создает около них локальные магнитные поля, которые можно приближенно, считать наведенными магнитосферами.

Советские автоматические станции опустились на Луну. Если принять на вооружение гипотезу жидкого металлического ядра, то у Луны, у которой такого ядра быть не могло, не должно быть и собственного магниного поля… Так оно и оказалось, наши автоматы это подтвердили. А тем временем стала накапливаться данные и о магнитных полях других планет. Ученые обнаружили, что за время своей жизни наша Земли не раз меняла полярность своего магнитного поля.

Так почему же Земля все-таки магнит? Вопрос не праздный. Магнитное поле нашей планеты отклоняет в полярные области потоки заряженных частиц, образует радиационные поля. Знать это нужно для безопасности космических полетов. Магнитное поле участвует в наземной и космической радиосвязи и радионавигации. Наконец, между состоянием магнитного поля и климатом тоже существует какая-то, пока еще непонятная связь. Так что вопросы о происхождении земного магнетизма, его эволюции и тенденциях людям небезразличны.

Сегодня есть на этот счет несколько гипотез, и какая из них окажется истинной, покажет будущее. Мы стоим на самом пороге вековой тайны. Но кому удастся этот.порог перешагнуть?

Глава 4

Ученые и любители, изучавшие магнитное притяжение, естественно, не могли пройти мимо притяжения электрического. И здесь начало увлечения опытами относится к XVII веку.

Уильям Гильберт экспериментировал не только с магнитами, но и с телами электризующимися, то есть приобретающими способность притягивать от трения. Его очень интересовал вопрос: как зависит эта способность от природы тел? Ученый даже сконструировал прибор для измерения силы электризации. Приближая к одному концу стрелки своего электроскопа наэлектризованный предмет, Гильберт наблюдал ее поворот и определял таким образом силу притяжения.

При этом он разделял все тела на два класса — «электрики» и «неэлектрики». К электрикам, то есть к электризующимся телам, оказались отнесенными янтарь, ялмаз, смола, стекло, канифоль, прочие диэлектрики. К классу же «неэлектриков» принадлежали все металлы. Это было понятно. Потому что, натирая их, Гильберт должен был держать металлические предметы в руке и таким образом давал возможность уходить полученным зарядам в землю.

Опыты врача английской королевы по электризации тел особого значения для нарождавшейся науки об электричестве не имели. Более интересны экспериментальные исследования электричества, которыми занимался магдебургский бургомистр Отто Герике, известный нам по школьному курсу физики своими «пневматическими опытами». Работы Герике имеют непосредственное отношение к нашей теме, поэтому остановимся на них более подробно.