Солнечный зонтик Земли

Попробуем понять, о чём, собственно, идёт речь. Да, мы живём на планете Земля, она обладает магнитным полем, то есть притяжением, благодаря которому мы ходим по её поверхности, — всё это ещё со школы известно. Кроме того, все мы знаем, что такое магнит. Но представить себе, что магнитом может быть целая планета, сложно. Она притягивает к себе, скажем, Луну, но и сама притягивается Солнцем, магнитное поле которого в 100 раз превышает то же поле Земли...

Кстати, знали ли об этом в прошлом? В 1600 году английский учёный Уильям Гильберт в своей книге "О магните, магнитных телах и большом магните — Земле" представил Землю как гигантский постоянный магнит. Графически магнитное поле Земли похоже на магнитное поле постоянного магнита. Основная причина существования этого поля Земли в том, что её ядро состоит из расплавленных металлов (хороших проводников электрического тока, возникающего внутри планеты).

Магнитное поле планеты образует магнитосферу, простирающуюся на 70-80 тысяч км в направлении Солнца. Она экранирует поверхность Земли, защищает от вредного влияния заряженных частиц, высоких энергий и космических лучей, определяет характер погоды. Ещё в 1635 году было установлено, что магнитное поле Земли меняется. Позднее было открыто, что существуют его постоянные и кратковременные изменения. Причиной постоянных является наличие залежей полезных ископаемых. На Земле есть такие территории, где её собственное магнитное поле сильно искажается залеганием железных руд. Например, знаменитая Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области.

Полюс полюсу рознь!
Одноимённые магнитные полюсы отталкиваются, а разноимённые — притягиваются. Почему же стрелка компаса своим северным (синим) концом показывает на Север, а южным (красным) — на Юг? Какой же из концов стрелки компаса притягивается к Северному полюсу Земли? Или, иначе говоря, который из двух полюсов Земли — Северный или Южный — лежит в той стороне, куда указывает северный конец магнитной стрелки? Прав тот, кто говорит, что на Северный полюс Земли (географический) указывает северный конец магнитной стрелки. Значит, что на Севере Земли лежит Южный магнитный полюс Земли. Имейте в виду, что магнитные полюсы Земли медленно дрейфуют.

Человек, смотря на компас, шагает прямо в ту сторону, куда указывает синим концом магнитная стрелка. Он "идёт по компасу" на Север, к полюсу. Куда он придёт? Большинство наверняка ошибётся, сказав, что на Северный географический полюс Земли. Расположение Северного магнитного полюса не совпадает с географическим. Примерно с начала XVII века полюс располагается под паковыми льдами в границах нынешней канадской Арктики. Каждый день полюс смещается в северном и северо-западном направлении со скоростью около 10 км в год, поэтому любые его координаты являются временными и неточными.

Следовательно, стрелка компаса показывает на Север не точно, а лишь приблизительно. Со второй половины XX века полюс довольно быстро движется в сторону Таймыра. Противоположностью Северного магнитного полюса является Южный, который расположен в Антарктике. Если провести условную линию от одного полюса до другого, то она не пройдёт точно через центр Земли. Это связано с тем, что магнитное поле планеты не совсем симметрично.

Всё взаимосвязано
Если бы можно было предположить, что Земля в Космосе одна, силовые линии её магнитного поля располагались бы таким же образом, как и силовые линии обычного магнита из школьного учебника физики, т.е. в виде симметричных дуг, протянувшихся от Южного магнитного полюса к Северному, и плотность этих линий (напряжённость магнитного поля) падала бы с удалением от планеты. А на самом деле магнитное поле Земли находится во взаимодействии с магнитными полями Солнца, планет и потоков заряженных частиц, в изобилии испускаемых тем же Солнцем.

Эти потоки называются "солнечным ветром", иначе говоря, частицами, испускаемыми солнечной "атмосферой" и летящими к нам со скоростью около 500 км/с. Такие потоки порождают сильное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем Земли. Благодаря своему магнитному полю Земля не позволяет им проходить в свою атмосферу и тем более приближаться к поверхности (см. картинку сверху). Частицы "солнечного ветра" были бы очень вредны для всего живого.

В годы максимума солнечной активности (один раз в каждые 11,5 лет) возникают магнитные бури, они нарушают радиосвязь, а стрелки компасов начинают непредсказуемо "плясать". Результатом взаимодействия заряженных частиц "солнечного ветра" с атмосферой Земли в северных широтах является такое явление, как полярное сияние.

Каких-то 2000 лет...
На недавней конференции Американского геофизического союза обсуждалась тема ослабления магнитного поля Земли и последствия этого процесса для человечества. По данным учёных, за последние 150 лет (раньше наблюдений такого рода просто не велось) напряжённость магнитного поля Земли уменьшилась на 10%. Так что в недалёком будущем (через 1500-2000 лет) не исключено, что оно исчезнет вовсе, после чего Северный и Южный магнитный полюсы Земли могут поменяться местами.

По мнению учёных, такая смена магнитных полюсов на протяжении долгой истории Земли происходила неоднократно. Но в последний раз это было около 780 000 лет назад, так что люди (во всяком случае, нынешняя цивилизация) этого не застали. Правда, некоторые учёные полагают, что смены полюсов в течение ближайших 2000 лет не произойдёт, но и простое ослабление магнитного поля тоже будет иметь серьёзные последствия, поскольку именно оно защищает поверхность Земли от рентгеновского и ультрафиолетового излучений Солнца и других космических источников, губительных для всех живых организмов.

Результат ослабления магнитного поля особенно заметен в тех районах, где оно идёт наиболее интенсивно. Например, таким "слабым" местом оказалась южная часть Атлантического океана. Кроме того, из-за ослабления магнитного поля увеличивается проникновение протонов, вылетающих из Солнца и попадающих в атмосферу Земли, что также изменяет её химический состав (в частности, сильно уменьшает содержание в ней озона), а это очень опасно.

"Маяк" перелётных птиц
Магнитное поле Земли служит многим живым организмам для ориентации в пространстве. Некоторые морские бактерии располагаются в придонном иле под определённым углом к силовым линиям магнитного поля Земли, что объясняется наличием в них маленьких ферромагнитных частиц, вступающих в контакт с полем. Мухи и другие насекомые "садятся" предпочтительно в направлении поперёк или вдоль линий магнитного поля. Например, термиты располагаются на отдых так, что оказываются головами в одном направлении: в одних группах параллельно, в других перпендикулярно линиям магнитного поля.

Ориентиром для перелётных птиц также служит магнитное поле Земли. Недавно учёные узнали, что у птиц в области глаз располагается маленький магнитный "компас": крохотное тканевое поле, в котором находятся кристаллы магнетита, обладающие способностью намагничиваться в магнитном поле.
Ботаники в свою очередь установили восприимчивость растений к магнитным полям. Оказывается, сильное магнитное поле влияет на их рост.

Живые компасы
Если вы заблудились на просторах полей какой-нибудь деревни, а компаса у вас нет, паниковать не стоит, достаточно посмотреть на стадо коров — оно целенаправленно движется на Север, по крайней мере, так заявили учёные из университета Дуйсбурга-Эссена.
Помимо бактерий и насекомых, многие животные используют магнитное поле Земли: крысы, черепахи, летучие мыши, кроты, лососи... Как люди могли упустить столь необычное чувство у коров, достойно немалого удивления. Более того, выяснилось, что около 60-70% этих домашних животных своими телами чётко "указывают" на Север (или Юг), независимо от того, отдыхают они или пасутся. Причём направление это именно на магнитный, а не на географический полюс планеты.

Учёные сделали вывод, что именно магнитное поле Земли является причиной подобного "выравнивания". Конечно, для более точного доказательства этой теории требуется ставить эксперименты с животными, но данное любопытное наблюдение уже можно считать значительным шагом вперёд. А пока учёные приступают к изучению "полюсного" поведения диких кабанов, медведей, овец, горных козлов и лошадей...