Юный техник, 2000 № 08
Шрифт:
Знаете, почему наша Земля — магнит? Впервые люди задумались над этим вопросом много тысячелетий назад, когда поняли, в чем загадка компаса. Однако точного ответа нет и по сию пору. Зато гипотез хватает. Долгое время, к примеру, считали, что магнитное поле планеты создает огромный магнит, спрятанный глубоко в недрах.
Сегодня большинство специалистов склоняются к иной точке зрения: геомагнитное поле рождают электрические токи непосредственно в жидком ядре Земли. Каким образом? По расчетам ученых, здесь задействован сложнейший физический механизм, который очень напоминает самовозбуждающееся динамо. Так что, шутят они, надо называть Землю большой геодинамо-машиной.
Как
Поле это вездесуще и в то же время весьма капризно: постоянно изменяются, или, как говорят специалисты, «возмущаются», его напряженность, направление, полярность. Одни метаморфозы длятся всего сутки, другие — тысячи и даже миллионы лет. В любом случае важно знать, почему и как это происходит, присутствуют ли тут определенная закономерность и цикличность? Как вообще связаны процессы в ядре, мантии и литосфере? Без этого нельзя не только восстановить эволюцию планеты в далеком прошлом, но и трудно предвидеть, что ждет ее в будущем.
Даже наше самочувствие во многом связано с геомагнитной обстановкой. Магнитное поле Земли «пульсирует» с частотой от 8 до 16 колебаний в секунду. Некоторые ученые высказывают предположение, что с влиянием такой пульсации связан основной ритм биопотенциалов головного мозга, так называемый альфа-ритм, имеющий ту же частоту.
Хаотически изменяющиеся колебания магнитного поля Земли могут, образно говоря, сбивать биологические процессы с толку. Нервная система здорового человека в состоянии с этим справиться, а вот у тех, кто послабее, возникают трудности. Причем головная боль и нарушение сердечного ритма — далеко не все неприятности, которые несут магнитные бури. Статистика свидетельствует: в «неблагоприятные» дни резко возрастает число автомобильных аварий, нарушается радиосвязь.
Главное слово в разработке теории развития геомагнитного поля принадлежит палеомагнитологам. В частности, авторам той самой работы, что выдвинута на Госпремию России за 2000 год и о которой пойдет речь дальше. Их восемь — пять докторов физико-математических наук и три кандидата. Но независимо от «остепененности» каждый уже оставил заметный след в науке.
«Наверное, не все знают, что горные породы изначально намагничены, — говорит руководитель авторского коллектива, профессор Галина Николаевна Петрова. — Более того, у них есть, оказывается, замечательное свойство «запоминать» магнитное поле тех далеких времен, когда эти породы образовывались. Но самое, пожалуй, удивительное в другом: тайны прошлого через ту же намагниченность помогают раскрыть и обожженные когда-то человеком глины — посуда, кирпичи. В «остаточной» намагниченности записано все, что происходило с магнитным полем Земли в течение миллиардов лет. Сумеем расшифровать эту запись — прочитаем историю самого магнитного поля, а значит, и тех оболочек, с которыми оно связано, то есть летопись самой планеты».
У геомагнитного поля много характеристик. В числе основных — изменение его напряженности. На языке специалистов — вариации. Ученые составили каталог всех известных археомагнитных определений, который послужил основой анализа мировых данных. Позже, получая новые данные, ученые уточнили спектр вариаций, и сейчас он представлен в виде набора колебаний с определенными периодами. Наиболее ярко выражены
Но временами поле ведет себя не только строптиво, но даже взбалмошно. Его полюс как бы срывается с места и уходит в другое полушарие, а потом возвращается обратно. Эти «скачки», а по-научному — экскурсы, настолько неожиданны, что английские ученые даже окрестили их «драматическими событиями».
Поначалу ученые за рубежом вообще не воспринимали экскурсы как проявление изменчивости магнитного поля, считали их «ошибкой метода». Потом полагали, что они дают о себе знать лишь в определенном регионе: если «взбрыкнуло» поле, скажем, в Африке, то в Азии — тишь да гладь. Все точки над «i» расставили наши ученые.
Ведущий научный сотрудник Г. А. Поспелова, изучив сотни научных «объектов» в возрасте от 12 тыс. до 2,5 млн. лет, убедительно доказала: «скачки»-экскурсы не только реально существуют, но и носят глобальный характер — то есть одновременно распространяются по поверхности всего земного шара. А вместе с ними «гуляет» и погода, изменяется климат.
Большие значения напряженности магнитного поля приводят к повышению влажности и похолоданию. Очень низкие — дают сушь и потепления…
А наиболее важную информацию несут в себе, пожалуй, инверсии магнитного поля Земли. Так называют специалисты смены его полярности. Их изучением занимается заведующий лабораторией палеомагнетизма Геологического института Г.З. Гурарий. Он составил модель поведения поля более чем для ста временных уровней и вычислил: напряженность поля может уменьшаться почти в 20 раз! А такие колебания, между прочим, весьма сильно сказываются не только на самочувствии, но и развитии живых организмов. И это проверено экспериментом.
В одном из опытов в две камеры поместили мышей, семена клевера и пшеницы. Одну из камер оставили как есть, а другую, чтобы уменьшить напряженность магнитного поля в сотни раз, окружили мощным металлическим экраном. Через несколько месяцев мышки, оставшиеся без «магнитной защиты», потеряли весь волосяной покров и умерли. Анализ показал, что их кожа стала намного толще и просто-напросто вытеснила корневые мешочки волос. Длина и толщина корней проросших растений тоже намного увеличились в ущерб «наземной» части. Так что живым тканям магнитное поле нужно как воздух.
Многие ученые считают, что именно к таким циклам приурочена смена животного и растительного мира: исчезновение одних видов и рождение других. Во время перемены полярности магнитное поле сильно ослабевает, возможно, даже исчезает. Тогда на Землю, не защищенную «броней», свободно проникает космическое излучение, влияющее на флору и фауну. Некоторые высказывают смелое предположение, что и человек своим появлением обязан смене полярности магнитных полюсов.
С изменениями положения магнитных полюсов, как уже сказано, меняется и климат планеты. Скажем, в свое время орды Чингисхана спокойно прошли через всю Среднюю Азию потому, что там тогда и в помине не было песков. У нас на глазах Каспийское море обмелело настолько, что в него едва не собрались принудительно закачивать воду. (Теперь выясняется, что море вновь наполняется без посторонней помощи.) По мнению профессора Д.М.Печерского, такие перемены в прошлом происходили неоднократно и в будущем вряд ли наша планета успокоится. Ученые ныне построили сводные шкалы геомагнитной полярности, амплитуды, направления и напряженности магнитного поля. Рифей, палеозой, кайнозой, неогей… По «кирпичикам» сложили они картину единого глобального эволюционного процесса и этапов развития Земли. Но многие механизмы этого процесса еще предстоит раскрыть.