Почему земля магнит
Учёные пока считают этот вопрос одной из самых больших научных загадок. Для создания магнитного поля необходимо либо намагниченное тело, либо электрический ток. Долгое время учёные думали, что земное поле создано огромным магнитом, находящимся в земных глубинах. Много гипотез было предложено и отвергнуто. Наиболее правильный ответ в настоящее время таков: магнитное поле Земли создаётся электрическими токами в ядре; эти токи, вероятно, вырабатываются и поддерживаются механизмом, подобным самовозбуждающемуся динамо. Теория динамо впервые была предложена в 1919 г. английским учёным Джеромом Лармором. А в 1945 г. советский физик Яков Ильич Френкель выдвинул гипотезу земного динамо применительно к геомагнитному полю, считая главной причиной наличие жидкого внешнего ядра. Температура внутри ядра должна быть несколько выше, чем на его периферии, за счёт радиоактивного распада неустойчивых элементов. Холодные массы при этом устремляются к центру ядра, горячие — из центра ядра движутся им навстречу. Земля вращается, скорость движения масс на периферии ядра больше, чем в его глубинах. Поэтому движущиеся из центра элементы жидкости тормозят вращение периферийных слоев ядра, а встречные потоки, наоборот, ускоряют внутренние слои. Тогда внутренняя часть ядра вращается быстрее внешней и играет роль ротора (вращающейся части) генератора, в то время как внешняя — роль статора (неподвижной части). В соответствии с расчётами в такой системе оказываются возможными самовозбуждение и появление электрических токов. Именно эти токи и создают магнитное поле Земли. Сторонники этой гипотезы считают, что правильнее было бы называть Землю большой динамо-машиной, чем большим магнитом.
Магнитное поле существует на Земле повсеместно. Его элементы, измеренные специальными приборами, изображают на картах. Магнитное поле Земли непрерывно меняется, поэтому карты нормального магнитного поля составляют через несколько лет, а некоторые даже ежегодно.
Горные породы в земной коре намагничены по-разному. Крупные блоки пород с повышенной намагниченностью влияют на магнитное поле. Поэтому при поисках месторождений полезных ископаемых особое значение имеют отклонения от нормального поля, называемые магнитными аномалиями. Магнитными аномалиями называют отклонения магнитного поля от значений, условно принятых для всего участка за нормальные. Наибольшую намагниченность горных пород создают минералы, содержащие железо. Осадочные породы обычно слабомагнитны.
Магниторазведка основана на изучении тех изменений магнитного поля на поверхности Земли, которые зависят от магнитных свойств полезных ископаемых и окружающих горных пород. Этот метод особенно эффективен при поисках рудных залежей. Метод магниторазведки зародился давно. В XVII в. в Швеции и в России (на Урале) уже использовали компас для поиска железорудных тел. В 20-х гг. XX в. были обнаружены магнитные породы, образующие Курскую магнитную аномалию, открытую ещё в 1783 г.
Геологи-геофизики, изучающие аномальное магнитное поле Земли, называются магнитораз-ведчиками. Они исследуют аномалии высокоточными измерительными приборами — магнитометрами. Магнитометры бывают наземные и воздушные. Основная часть магнитометра — вращающаяся рамка с измерительной обмоткой. При вращении рамки вблизи магнита в ней возникает электрический ток. Витки провода пересекают силовые магнитные линии, а в рамке образуется электродвижущая сила. Измеряя величину этой силы, можно обнаружить магнитную аномалию. Магниторазведка играет важную роль при поисках бокситовых и никелевых месторождений, а также россыпных месторождений золота. Но наиболее эффективными оказываются её результаты для нахождения железорудных месторождений.
В геологии используется ещё одна замечательная особенность горных пород — удивительное свойство сохранять в своей «памяти» магнитное поле тех далёких времён, когда эти породы образовались. Такая намагниченность называется остаточной а наука, которая занимается магнитным полем древних эпох, — палеомагнетизмом.
Рождение горных пород сопровождалось их намагничиванием после нагрева до высокой температуры и последующего охлаждения в геомагнитном поле. Это обеспечивало стойкость их остаточного намагничивания к дальнейшим изменениям в земной коре в течение огромных промежутков времени. Остаточная намагниченность очень устойчива и соответствует интенсивности и направлению магнитного поля Земли того времени в месте образования пород. Поэтому «магнитная память» помогает восстановить картину распределения древнего земного магнитного поля для разных эпох.
Но не только горные породы помогают раскрыть тайны прошлого. Древние керамические изделия — кирпичи, посуда — тоже «запоминали» ту намагниченность, которую получали при обжиге.
Палеомагнитные исследования позволили установить, что направление магнитного поля Земли изменялось довольно сильно. Исследователи поначалу были озадачены тем, что направление естественной остаточной намагниченности некоторых горных пород оказалось противоположным современному магнитному полю. Впервые такие породы были обнаружены во Франции в 1906 г. Теперь известно, что обратно намагниченных пород так же много, как и намагниченных в прямом направлении. Во время намагничивания таких пород направление земного магнитного поля было противоположным современному: современный северный магнитный полюс был тогда южным, и наоборот. Оказывается, магнитные полюса меняются местами. Конечно, это не такой уж быстрый процесс. На это уходит не менее 10 тыс. лет. Причина этого явления до сих пор не разгадана учёными. Многие исследователи считают, что к этим периодам приурочена резкая смена животного и растительного мира: исчезновение одних видов, появление других. Возможно, во время перемены полярности магнитное поле сильно ослабевает и даже исчезает. Тогда на Землю, не защищенную магнитным полем, свободно проникает космическое излучение, влияющее на флору и фауну. Некоторые учёные даже высказывают смелое предположение, что и человек своим появлением обязан именно такой смене полярности магнитных полюсов.
Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=1085
Случайная статья
