|
динамо. Основан он на взаимодействии двух типов магнитных полей и двух типов
движений — суточного вращения и конвективных вихреобразных перемещений вещества
в жидком ядре Земли.
Магнитное поле — это, во-первых, магнитное поле, которое мы наблюдаем на
поверхности Земли, а, во-вторых, два замкнутых кольца силовых линий (северное и
южное), параллельных экватору.
Направление кругового магнитного поля северного кольца противоположно
направлению южного кольца.
Взаимодействие внешнего поля с суточным вращением порождает тороидальное
(внутреннее) магнитное поле, а взаимодействие конвективных вихрей с
тороидальными полями создает внешнее магнитное поле.
Для работы «динамо-машины» необходимо, чтобы присутствовали все рассмотренные
виды движения и какое-то начальное поле. В качестве последнего может служить
межпланетное магнитное поле.
Предположение о работе такого механизма в ядре Земли ведет к довольно четким
представлениям как о самом ядре, так и о происходящих в нем процессах. Ясно,
что в ядре происходят конвективные движения. Можно установить пределы скоростей
этих движений и некоторых физических постоянных самого ядра (электропроводность,
вязкость). Судя по неизменности характеристик геомагнитного поля, резонно
предположить, что оно за миллиард лет не претерпело существенной эволюции.
Одна из ярких и замечательных особенностей МПЗ — изгода вгод, из столетия в
столетие оно монотонно изменяется. Изучение его так называемых «вековых
вариаций» с широким спектром периодов — от десятков лет до десятков тысячелетий
— едва ли не одна из главных задач магнитологов.
Наиболее важную роль в развитии геомагнетизма сыграли новые направления этой
науки — палеомагнетизм и археомагнетизм, позволившие «прочесть» историю
геомагнитного поля за миллиард лет.
Известно, что все вещества так или иначе намагничиваются в присутствии
магнитного поля, но только ферромагнетики способны частично сохранять
приобретенную намагниченность после прекращения действия поля. Намагниченность
ферромагнетиков — ее величина и стабильность — зависят не только от
особенностей намагничивающего поля, но и от условий, в которых происходит
намагничивание.
Чем меньше по интенсивности намагничивающее поле, тем большую роль играют
присутствующие при этом внешние условия. И среди них наиболее существенным
фактором является температура.
Породы, излившиеся на поверхность Земли при температуре 800 °C или выше и
остывшие в магнитном поле до обычных (атмосферных) температур, приобретают
термоостататочную намагниченность.
Ее не могут разрушить даже магнитные поля, в десятки и сотни раз превышающие
МПЗ. Вот именно эта намагниченность сохраняется в породе до тех пор, пока не
разрушатся сами ферромагнитные зерна.
По ней мы и узнаем как величину, так и направление МПЗ в те отдаленные времена,
когда шел собственно процесс образования породы.
Сведения о геомагнитном поле Земли за последние тысячелетия дают нам и
археологические раскопки.
Изделия из обожженной глины — печи, кирпичи, черепица, посуда — сохранили и
донесли до нас «магнитную информацию». Возраст породы магнитологи определяют
геологическими методами, а истинный возраст керамических изделий — по
историческим документам.
Палеомагнитные исследования привели к одному очень важному открытию. Два
коллектива ученых — один из Национального университета Австралии в Канберре, а
другой из Управления геологической съемки США в Менло-Парк (Калифорния) — нашли
подтверждение гипотезы о том, что магнитные полюса Земли в прошлом имели другие
«местожительства», а порой могли даже меняться своими местами.
Образцы пород, взятые в весьма удаленных друг от друга районах, имевшие близкий
возраст, демонстрировали одинаковую, но «обратную» нынешней полярность. Когда
произвели датировку таких пород, то выяснилось, что за последние 5 миллионов
лет магнитные полюса Земли менялись местами не менее 25 раз, то есть в среднем
каждые 200 тысяч лет! Но это лишь в среднем. Последний подобный случай был
целых 730 тысяч лет назад.
Итак, оказывается, что геомагнитное поле время от времени изменяет свою
полярность, то есть магнитные полюса могут меняться местами друг с другом.
Такие «переполюсовки» называются инверсиями. Палеомагнитологи обнаружили связь
инверсий с тектонической деятельностью, с интенсивностью процессов
горообразования и т. д.
Ученым удалось воспроизвести последовательность событий во время инверсий.
Сначала величина МПЗ резко уменьшается (примерно в 5–10 раз), на фоне
пониженного поля магнитный полюс перемещается из одного полушария в другое.
Возможно, что на самом деле происходило не перемещение полюса, а распад его
осевого дипольного поля, и возникали кратковременные магнитные поля радиального
направления.
Инверсия длится несколько десятков тысяч лет, после чего восстанавливается
осевое дипольное поле, но оно уже имеет другую полярность. Полюс во время
инверсии может оказаться в любой точке на поверхности земного шара. Однако
палеомагнитные данные показывают, что существуют области, где во время инверсии
полюсы появляются чаще, чем в других местах.
Примечательно, что во время «переполюсовки», судя по ископаемым останкам
животных и растений, происходили резкие скачки в эволюции биосферы.
Исчезали одни виды животных, уступая место другим. Возможно, что эти скачки
|
|