явления, как магнетизм земного шара, значит суметь разобраться во множестве других, самых различных вопросов, которые связаны с магнитным полем Земли и ждут от науки ответа.
Между тем, изучая магнетизм планеты, ученые сталкиваются с целым рядом загадок. Например, многолетние наблюдения напряженности магнитного поля показывают, что в разных местах она изменяется по-разному. Особенно интенсивны такие изменения в горных районах, подверженных землетрясениям. Почему? Понятно, насколько важно найти здесь ответ. Пока же можно лишь предположить, что подобная закономерность каким-то образом связана с самой природой земного магнетизма и с намагниченностью глубинных пород Земли. В изменениях магнитной напряженности ясно просматриваются также суточные и годовые циклы. Тут объяснение лежит на поверхности. Как видно, на магнетизм Земли влияет ее вращение и наша звезда — Солнце. А почему вообще земной шар — магнит? И чем магнитное поле Земли отличается от магнетизма на других небесных телах? С какими неожиданностями могут встретиться космонавты в своих полетах? Как улучшить службу «магнитной погоды»? Наконец, какие изменения в магнитном поле Земли мы можем ожидать в будущем?
Вопросов, как видите, предостаточно. И прояснить их может путешествие в магнитное прошлое Земли.
Сквозь тьму времени
Миллионы лет назад, как и в наши дни, на Земле происходили вулканические извержения. Выброшенные из недр расплавленные породы застывали потоками лавы. А в ней-то и сохраняются интересующие нас сведения.
В магме содержатся соединения железа, способные намагничиваться. При извержении, пока лава раскалена, этого не происходит. Высокая температура, как известно, размагничивает тела. Тепловое движение атомов нарушает в металле установленный полем порядок. Но как только лава начинает остывать, соединения железа приобретают свою прежнюю способность намагничиваться. И тогда магнитное поле Земли накладывает на изверженные породы свою четкую печать: намагниченные частицы вещества располагаются уже не хаотично, а вдоль силовых линий поля.
Теперь нам остается определить направление намагниченности у образца, взятого на месте древнего извержения. Узнав это, не трудно вычислить, где находились тогда магнитные полюсы Земли. Одновременно соответствующими методами определяют, когда произошло извержение.
Такой способ расшифровки магнитной летописи планеты не единственный. «Запоминать» местонахождение магнитных полюсов могут и осадочные породы. Опускаясь на дно Мирового океана, частицы стремятся расположиться также вдоль силовых линий Земли-магнита.
Наконец, на века и тысячелетия «консервируется» магнетизм в глиняных сосудах и строительных кирпичах. Ведь глина содержит минералы, способные намагничиваться.
Правда, кирпичи далеко не железные магниты. Обнаружить их намагниченность можно лишь с помощью высокочувствительных приборов. Но такие приборы теперь уже существуют. Изучая характер намагниченности глиняных изделий тысячелетней давности, ученые с уверенностью определяют, как путешествовали магнитные полюсы Земли в прошедшие века нашей истории. Даже небольшой обломок древней амфоры, найденный при раскопках, может рассказать многое. При этом, однако, нужно твердо знать, в каком положении по отношению к сторонам света находилась амфора при ее обжиге.
Вот, например, какая удача ожидала палеомагнитологов на развалинах древнего Карфагена. Римские легионы завоевали и разрушили этот город в 146 году до н. э. При раскопках ученые обнаружили гончарные мастерские, а в печах лежали еще не вынутые глиняные горшки, — они обжигались в тот самый день, который стал для Карфагена последним.
И точная дата изготовления находки, и ее первозданное положение были вне сомнений.
К сожалению, далеко не всегда бывает так. Не раз и не два новый метод преподносил исследователям сюрпризы. Например, в одной и той же постройке прошлых веков вдруг обнаруживают кирпич различного возраста. Почему? Причина проста: древние зодчие высоко ценили этот строительный материал. Поэтому из старых, разрушившихся зданий кирпичи перекочевывали в новые, построенные порой совсем в другое время.
Случалось и так: магнитики, скрытые в древних по всем данным кирпичах, вдруг показывают чуть ли не XX век. Разгадку принесли исторические записи — оказывается, старинное здание сильно пострадало уже в недавнее время от пожара, и кирпичи перемагнитились. Все это нужно учитывать, об этом помнить, чтобы быть уверенным в выводах. Сомнение и еще раз сомнение — таков непреложный принцип ученого.
О чем же поведала магнитная летопись планеты?
Французский исследователь Э. Телье проследил поведение магнитных полюсов на протяжении сотен миллионов лет. И установил, что около полутора-двух миллиардов лет назад северный полюс магнитных сил Земли располагался в центральной части Северной Америки, где-то, если посмотреть на современную карту, в штате Колорадо. Отсюда он неуклонно перемещался в направлении Тихого океана.
Прошло около миллиарда лет, и полюс оказался посреди океана. Триста миллионов лет назад магнитный полюс достиг японских берегов, а отсюда двинулся в более высокие Щироты.
За сто пятьдесят — сто восемьдесят миллионов лет до наших дней полюс путешествовал уже в районе нынешнего Владивостока, сорок — пятьдесят миллионов лет назад достиг Ледовитого океана, а сейчас приближается к берегам Северной Америки, как бы завершая свое великое кругосветное путешествие, длящееся миллионолетия. Еще большей неожиданностью явилось другое открытие: поле Земли не только непрестанно изменяется в пространстве, оно меняет и свою полярность. Северный магнитный полюс неоднократно становился южным, а Южный — северным! И совершалось это с точки зрения геологической истории «мгновенно».
За последние пять — десять миллионов лет изменения полярности (инверсии) происходили в среднем через каждые сто шестьдесят тысяч лет. Были, однако, и такие периоды, когда поле не меняло свой знак в течение двадцати миллионов лет. И еще одно интригующее открытие сделали палеомагнитологи. Обнаружилось, что напряженность земного магнитного поля тоже не остается постоянной. Кирпичи, обожженные в XV веке, свидетельствует Телье, значительно более намагничены, чем кирпичи, изготовленные в XX веке.
Советские ученые исследовали также археологические находки, взятые в древнем Новгороде и старом Самарканде И пришли к согласию: сила магнитного поля Земли за последние столетия резко ослабевает. Расчеты показали, что если все пойдет так и дальше, то уже через четыре тысячи лет Земля размагнитится совсем! Трудно даже представить себе, что произойдет тогда на нашей планете. Сохранится ли на ней жизнь?
Столь мрачные прогнозы оказались, однако, преждевременными. Новые исследования «археологических горшков», относящихся к медному веку, дали новые результаты: три-четыре тысячи лет назад напряженность земного поля была такой же. что и сейчас.
Значит, на Земле не только путешествуют ее магнитные полюсы, само поле как бы пульсирует в веках, резко изменяя свою силу.
Исследование вековых колебаний планетного магнетизма — теперь одна из основных забот ученых. Задача их ясна: научиться предсказывать величину изменений поля с точностью, необходимой для составления магнитных карт, и, анализируя данные наблюдений, искать и искать всеобъемлющий ответ на вопрос: какова природа геомагнетизма.
Земля в щупальцах
В невидимых. Магнитных. Или, если хотите, в магнитных силках, которые повседневно и
