І так, не дивлячись на настільки значну відстань (150 млн. Км), ми опиняємося набагато «ближче» до Сонця, ніж здається на перший погляд. До речі, це пов'язано не тільки з тим, що безперервно розширюється сонячна корона тягнеться до орбіти Землі і далі. Величезні в порівнянні з Землею розміри самого нашого світила теж мають важливе значення.
Якщо відстань від Сонця до Землі оцінювати не кілометрами, а приймати за одиницю поперечний розмір Сонця, то вийде досить скромна Цифра - всього 107!
Потік сонячного вітру наздоганяє нашу планету, мирно рухається по своїй околосолнечной орбіті. Космічні кораблі дали нам можливість виміряти його «силу». Такі спостереження протягом 104 діб проводились, наприклад, на американському космічному кораблі «Маринер-2», що летів до далекої Венері. У період спокійного Сонця в міжпланетному просторі поблизу орбіти Землі спостерігалося всього близько п'яти протонів в 1 см3. Рух цих частинок було направлено від Сонця і мало середню швидкість близько 500 км / с. Під час сонячних збурень концентрація підвищувалася до 100 протонів в одиниці об'єму, а швидкість досягала 1500 км / с!
Ми вже говорили, що магнітне поле і потоки сонячної плазми нерозривно пов'язані. Сонячний вітер несе з собою і магнітне поле, вморожує в плазму. Силові лінії цього поля (правда, досить слабкого) мають вигляд витягнутих від Сонця волокон. При цьому, оскільки один їх кінець «прикріплений» до Сонця, а інший «вільний», то обертання Сонця навколо своєї осі призводить до їх закручування. Таким чином, силові лінії набувають вигляду розкручуються спіралей.
Космічні ракети і штучні супутники Землі встановили, що міжпланетне магнітне поле, по-перше, існує, а по-друге, має складну структуру. Воно як би розділене на кілька секторів. Як правило, їх чотири. У двох з них магнітне поле направлено до Сонця, а в двох - від Сонця. Відкриття секторної структури міжпланетного поля сталося зовсім недавно, і до цього цікавого явища прикута увага геофізиків. Виявляється, перетин Землею кордону сектора негайно віддається луною і в магнітному полі Землі, і у верхній атмосфері, і в усьому навколоземному космічному просторі.
Але давайте по порядку. Отже, ми живемо на величезному магніті і, хоча безпосередньо цього не відчуваємо, багато в чому від нього залежний. Магнітне поле Землі - ось перше, що зустрічає накочуються на Землю потік сонячної плазми. І що спостерігаються на Землі магнітні бурі, полярні сяйва, іоносферні возмущенія- це прояви складної взаємодії сонячного вітру і геомагнітного поля.
Розглянемо трохи докладніше, що нам відомо про магнетизм нашої власної планети. Людина дуже давно помітив, що існують магнітні матеріали.
Магнітна стрілка, що вказує напрямок на північ, згадується вже в найдавніших китайських легендах, що оповідають про битви, що відбувалися 4 тис. Років тому. Чудова властивість магнітної стрілки було відомо індіанцям, арабам, грекам.
Природний зустрічається в природі магніт - це мінерал чорного або коричневого кольору, магнітний залізняк. Він утворюється в процесі окислення заліза при високій температурі і зустрічається в таких породах, як базальт, діабаз, граніт. Іноді магнетит попадається у вигляді величезних покладів. У нас в країні є гора Магнітна на Південному Уралі, що цілком складається з магнетиту. Тут прекрасна залізна руда містить до 70% заліза. Існують величезні поклади магнетиту, що створюють так звані локальні магнітні аномалії, тобто сильні відхилення напруженості і напрямки земного магнітного поля від норми.
Прикладом такого дивного явища служить найсильніша в світі Александріяая магнітна аномалія, що представляє собою два підземних залізорудних хребта, розташованих майже паралельно один одному і простягаються на сотні кілометрів. Напруженість аномального магнітного поля Александріяой магнітної аномалії в два-три рази перевищує напруженість магнітного поля Землі. Стрілка компаса тут замість півночі може показувати і на захід, і на схід, а іноді навіть і на південь. Цікаво, що існують і такі залізні руди, які магнітну стрілку не притягають, а відштовхують. У місцях таких аномалій магнітне поле Землі не підсилюється, а послаблюється. Така «дивна» аномалія розташована, наприклад, в межиріччі сибірських річок Ангари і Іліму. І ця дивовижна загадка природи ніким поки що не розгадана.
Крім сильних локальних магнітних аномалій існують більші регіональні аномалії і вельми великі за площею світові аномалії. Найбільші світові магнітні аномалії знаходяться в Східному Сибіру, Північній Америці і Південній Атлантиці.
Вперше ідея про те, що наша планета являє собою «великий магніт», була сформульована англійським лікарем і фізиком Вільямом Гільбертом в 1600 р Його книга «Про магніті, магнітних тілах і про великого магніті - Землі» має урочиста посвята: «Я доручаю підстави науки про магніте- новий рід філософії - тільки вам, істинні філософи, благородні мужі! »Через двісті з гаком років великий Карл Гаусс (до речі, член української академії наук), не роблячи будь-яких припущень щодо причин земного магнетизму, вивів фундаментальне рівняння, що дозволяє визначити величину магнітного поля Землі в будь-якому місці земної поверхні.
В даний час завдяки зусиллям багатьох учених, інженерів, спостерігачів, які створили велику мережу магнітних обсерваторій, винайшли тонкі прилади, магнітометри, справили багаторічні вимірювання на всіх материках і океанах, послали магнітометри в космос, люди знають основні особливості геомагнітного поля.
Магнітне поле земної кулі практично збігається з полем, яке створив би магніт у вигляді стрижня, якщо його подумки помістити поблизу центру Землі. При цьому його треба розташувати на 436 км від центру в бік Тихого океану і нахилити на 12 ° до осі обертання Землі. Силові лінії такого гігантського магніту виходять з Північного магнітного полюса, розташованого в південному географічному півкулі, і, пронизав десятки тисяч кілометрів навколоземного космічного простору, входять в Південний магнітний полюс в північній півкулі. Один геомагнітний полюс знаходиться на Канадському Арктичному архіпелазі, на покритому вічними льодами острові Елсмір (81 ° с. Ш. І 84,7 ° з. Д), а інший - на крижаному континенті Антарктиди, на Землі Уїлкса (75 ° ю. Ш. і 120,4 ° сх. д.).
Аналіз магнітного поля показав, що його можна розділити на внутрішнє, що створюється джерелами всередині планети, і зовнішнє, пов'язане з струмами в іоносфері, з міжпланетним магнітним полем і т. Д. На частку внутрішнього поля припадає 99% інтенсивності, а на частку зовнішнього - всього 1%, але саме цей відсоток найбільше цікавить дослідників проблеми Сонце-Земля. Внутрішнє поле майже постійно, воно відчуває варіації з періодом в 100 років і більше, а ось зовнішнє поле відчуває швидкі безперервні зміни.
Внутрішнє поле прийнято умовно ділити на поле однорідного намагнічування і поле магнітних аномалій. На частку першого припадає 85% інтенсивності, тому зазвичай (особливо на великих відстанях від Землі) приймають, що геомагнітне поле подібно полю однорідно намагніченої кулі.
Напруженість магнітного поля вимірюють в спеціальних одиницях - ерстедах (по імені видатного датського фізика X. К. Ерстед, який відкрив в 1820 р існування магнітного поля навколо провідника з електричним струмом). У сучасних фізичних лабораторіях вдається отримати найсильніші магнітні поля в десятки тисяч Ерстед (1 +3 = 79,5775 А / м). У порівнянні з напруженістю таких полів напруженість геомагнітного поля порівняно невелика: на магнітних полюсах земної кулі - від 0,6 до 0,7 Е, на магнітному екваторі - від 0,3 до 0,4 Е. При оцінці змінного геомагнітного поля використовують навіть стотисячні частки Ерстеда - гами. Зміна магнітного поля на кілька сот гам - це вже сильна магнітна буря, що охоплює всю планету. Хоча магнітне поле Землі і невелика, але загальний магнітний момент Землі колосальний (через величезного обсягу планети) і дорівнює 8,9 * 10 в 25 ступені електромагнітних одиниць.
Вивчення постійного або внутрішнього геомагнітного поля життєво важливо для таких областей людської діяльності, як пошуки корисних копалин, вивчення геологічної будови планети, мореплавання і т. Д. Саме тому існує мережа магнітних обсерваторій, оснащених хитромудрими приладами, іноді настільки чутливими, що вони здатні виявити присутність швейної голки на відстані 1 м від приладу.
На Землі в даний час працює понад 150 великих магнітних обсерваторій, в нашій країні їх понад 20, найзахідніша - під Львовом, крайня східна - на Чукотці. Щоб скласти магнітні карти всієї планети, цього, звичайно, недостатньо. Тому магнітологом працюють в основному в експедиційних умовах у всіх куточках земної кулі. Зараз майже всі області нашої планети забезпечені даними геомагнітної зйомки. Так, абсолютні магнітні вимірювання проводяться в 300 тис. Пунктах.
Всьому світові відома героїчна експедиція 30-х років, коли четвірка відважних - І. Д. Папанін, Е. К. Федоров, П. П. Ширшов і Е. Т. Кренкель - вперше здійснила геофізичні дослідження в центрі Арктики. Е. К. Федоров (згодом академік і відомий громадський діяч) проводив тоді магнітні спостереження. Зараз на дрейфуючих льодових станціях щорічно працюють геофізики всіх спеціальностей. В Антарктиці магнітні вимірювання проводяться регулярно, незважаючи на ураганні вітри і наднизькі температури, що досягають іноді 70 ° С.
Морську магнітну зйомку здійснюють спеціальні дослідні судна. Так само як і будівлі магнітних обсерваторій, їх треба будувати з немагнітних матеріалів - дерева, бронзи, латуні, стали спеціальних сортів. П'ятнадцять років плавала по морях і океанах перша радянська немагнітна шхуна «Зоря». Цей трищогловий вітрильник був оснащений новітньою магнітовимірювальних апаратурою; 500 тис. Км було пройдено шхуною в Атлантичному, Індійському і Тихому океанах - 500 тис. Км безперервних вимірювань!
Фахівці сконструювали і аеромагнітометр, безперервно вимірює магнітне поле Землі з літака. Тільки так можна зробити магнітну зйомку в неозорих просторах тайги і тундри, в гірських ланцюгах, оперативно отримати дані над океанськими просторами. Сучасні аеромагнітометри за допомогою електронно-обчислювальних машин дають можливість будувати докладні і точні магнітні картки.
На жаль, отримуючи величезний виграш в швидкості вимірювань, ми суттєво програємо в можливості детально дізнатися будова магнітного поля. На висотах іоносфери геомагнітне поле зовсім не така за структурою і величиною, як на земній поверхні. Всі аномалії, пов'язані з особливостями геологічної будови, швидко згасають з висотою. Тому супутникові вимірювання аж ніяк не замінили інші способи магнітних зйомок, а просто доповнили їх цінними відомостями про структуру поля в навколоземному космічному просторі.
Казимирову Е. С.