Магнитное поле Земли и его определяющие: магнитное наклонение
Компас – это прибор, изобретение которого позволило человеку научиться находить месторасположение полюсов планеты, таким образом ориентируясь на местности. Синий конец его стрелки показывает, где расположен север, а красный фиксирует южное направление.
Однако при определении подобным методом сторон света в отдельных случаях можно ошибиться. Ведь географические север и юг планеты не совсем совпадают с магнитными, и именно местонахождение последних указывает стрелка компаса. Чтобы быть точными в этом вопросе, ученые ввели ряд понятий, к которым относятся в том числе магнитное склонение и магнитное наклонение. Они помогают обнаружить погрешность измерений, а также выяснить удаленность от полюсов. Кроме того, эти определяющие дают возможность фиксировать изменения самого поля, которые происходят со временем.
Что такое магнитное поле земли?
Нашу планету можно представить грандиозных размеров магнитом. Стрелка компаса тоже является чем-то таковым, только в миниатюрном варианте. Вот почему концы ее все время указывают на магнитные полюса Земли, принимая положение вдоль ее магнитных линий.
Но в чем источник и природа такого грандиозного явления в масштабах планеты? Интересоваться этим люди начали еще несколько столетий назад. Поначалу выдвигались версии, что причина магнетизма скрывается в земном ядре. Так думали до тех самых пор, пока не обнаружили яркие подтверждения влияния солнечной активности на это природное явление. И тогда ученые предположили, что источник земного магнетизма находится совсем не в ядре.
Одна из последних научных гипотез, пытающаяся раскрыть тайну, что такое магнитное поле Земли, вещает следующее. Вода из океанов, занимающих огромную территорию голубой планеты, в большом количестве испаряется под воздействием энергии Солнца и электризуется, получая положительный заряд. При этом сама земная поверхность заряжается отрицательно. Все это провоцирует движение потоков ионов. Отсюда и появляются магнитные свойства самой планеты.
Географическая и магнитные оси
Что такое географическая ось Земли, понять совсем не сложно. Вокруг нее происходит вращение планетарного шара, где определенные точки остаются неподвижными. Для того чтобы уяснить, где находится ось, нужно соединить полюса воображаемой линией. Но подобные же точки есть и у Земли-магнита или, если выражаться по-научному – геомагнитной сферы. Если провести прямую, соединяющую северный магнитный полюс и южный, она-то и будет магнитной осью планеты.
Аналогичным образом у Земли-магнита существует экватор. Это окружность, располагающаяся в плоскости, которая перпендикулярна прямой, именуемой осью. Наподобие только что изложенному определяются магнитные меридианы. Это дуги, огибающие геомагнитную сферу вертикально.
Магнитное склонение
Понятно, что магнитные и географические меридианы, как и оси, не могут совпадать полностью, а лишь только приблизительно. Угол между ними в какой-то определенной точке земной поверхности принято именовать магнитным склонением. Следует заметить, что для каждой определенной местности этот показатель при выяснении окажется неодинаковым. А величина его помогает определять погрешность между истинным направлением и показаниями компаса.
Поскольку направление магнитных полюсов не совпадает с географическими, указанную ошибку, оказывается, необходимо учитывать при навигационных расчетах. Подобная разница может оказаться весьма важной для моряков, летчиков и военных. На многих географических картах для удобства величина магнитного склонения указывается заранее.
Магнитное наклонение
Интересно то, что с точки зрения физики полюса истинный и магнитный не только не совпадают, но и как бы переворачиваются с ног на голову, то есть южный соответствует магнитному северному, и наоборот.
Стрелка компаса призвана определять в любой точке Земли месторасположение магнитных полюсов. А что станется с показаниями этого прибора непосредственно на Северном и Южном полюсах? Если компас устроен классическим образом, то стрелка перестанет свободно двигаться на центральной игле по корпусу, а будет прижиматься к нему или, напротив, отклоняться. На северном географическом полюсе она опишет пируэт на 90° вниз, на южном же – взметнется вертикально вверх своим северным концом. Противоположный же кончик стрелки, то есть южный, поведет себя с точностью до наоборот.
Указанные метаморфозы происходят не резко в один момент при продвижении к полюсам. Следует заметить, что на определенный угол в вертикальном направлении стрелка компаса отклоняется почти постоянно под влиянием магнитного поля: в северном полушарии – вниз, а в южном, соответственно, вверх своим северным концом. Этот угол получил название магнитного наклонения.
Подобное явление известно было давно и открыто китайцами еще в XI столетии. Но в Европе его описали гораздо позднее, в XVI веке. И сделал это астроном и инженер из Германии Георг Хартман.
Способы измерения
То, что магнитное наклонение меняется определенным образом в зависимости от географического местонахождения и координат, его описывающих, было доказано еще Христофором Колумбом. При приближении к экватору угол уменьшается. Он становится равным нулю на самой экваториальной линии. Однако во времена этого великого путешественника еще не научились в точности определять значение данной величины. Первые приборы, названные инклинаторами и позволяющие установить угол наклонения магнитного поля Земли, были изобретены лишь спустя более полувека после смерти Колумба.
Первая такая конструкция была предложена англичанином Робертом Норманом в 1576 году. Но она оказалась не совсем точной в показаниях. Позднее изобрели более совершенные и чувствительные инклинаторы.