Совершим небольшой исторический экскурс...
Колумб открыл Америку. Эта хрестоматийная истина документально подтверждается многочисленными географическими картами. Другое открытие Колумба пользуется значительно меньшей популярностью, хотя и не менее важно. Колумб открыл магнитное склонение. Во время плавания он однажды заметил, что стрелка компаса ведет себя странно – отклоняется от магнитного меридиана. В те времена безусловно установленным считалось магнитное притяжение Полярной звезды, и всякое иное положение путеводного указателя считалось противоестественным. По преданию, Колумб засунул под компас топор, чтобы выровнять положение стрелки и успокоить команду. Когда же на горизонте показалась земля, топор был извлечен и стрелка обрела то положение, которое диктовалось законами земного магнетизма.
Трудно сказать, чего больше в этой легенде – правды или вымысла. Но одно очевидно: на рубеже XV и XVI столетий люди заколебались в существовавшем убеждении, что причина земного магнетизма таится в притяжении Полярной звезды.
Вслед за магнитным склонением в 1576 году английский инструментальный мастер Норман открыл магнитное наклонение – изменение положения стрелки компаса относительно горизонтальной плоскости в разных местах земного шара. Он же впервые высказал мысль, что причина магнетизма не есть влияние небесных тел, а имеет свои истоки в строении Земли. Вывод: величина магнитной силы зависит от географических факторов.
Однако вывод этот был далеко не исчерпывающим.
В джунглях Сиама священник Гюи Ташар наблюдал любопытнейшее явление. В устроенной им примитивной обсерватории большая магнитная стрелка, подвешенная на прочной нити, непрерывно колебалась в течение суток. Так было открыто явление, позднее получившее название суточных вариаций магнитного поля Земли.
Следовательно, магнитные явления зависят и от факторов географических и от каких-то иных причин, связанных с внеземными процессами.
На первый взгляд это взаимоисключалось. Действительно, если источник магнитного притяжения лежит вне Земли, если на магнитную силу оказывают влияние планеты и Солнце, то как объяснить значительные изменения склонения и наклонения в разных точках земного шара? (Забегая вперед, скажем, что позднее ученые обнаружили резкие колебания магнитной силы в точках Земли, лежащих по космическим масштабам буквально рядом – на расстоянии 200–300 километров друг от друга). Можно было бы допустить, что источник магнетизма находится внутри нашей планеты. Это объяснит влияние географических факторов на магнитную силу: ведь Земля неоднородна, по образному выражению М. В. Ломоносова, она состоит из частиц «различной доброты», имеющих разные магнитные свойства. Но тогда чем объяснить суточные вариации, открытые Гюи Ташаром (и открытые позже годичные и вековые изменения магнитного поля), цикличность которых может быть объяснена только причинами космическими?
Эта дилемма возникла около 400 лет назад и существует до сих пор.
Из крупиц опыта, накопленного разными исследователями, складывалась все более полная картина действия земного магнетизма. На основе формул, выведенных великим немецким математиком Карлом Фридрихом Гауссом, появилась возможность определять величину и направление магнитной силы в любой точке земного шара. Были составлены точные карты магнитных склонений, без которых немыслима навигация – будь то морская, воздушная или космическая.
И все-таки магнетизм остался величайшей научной загадкой, не разгаданной, несмотря на многолетние усилия десятков ученых, не разгаданной, несмотря на то, что сами изменения магнитной силы точнейшим образом рассчитаны для разных районов земного шара.
Современные ученые выдвигают несколько предположений, объясняющих природу земного магнетизма. Очевидно, считают многие геофизики, внутри земного шара есть токопроводящее ядро, которое, вращаясь в первичном магнитном поле, усиливает это поле. Так возникает сила земного магнетизма. Теория эта получила название гидромагнитного динамо. У нее есть горячие сторонники и не менее горячие противники. Но как бы там ни было, а именно эта теория позволила объяснить целый ряд странных магнитных явлений.
Вот хотя бы мировые аномалии. Существуют области земной поверхности, где стальная стрелка ведет себя странно, – магнитное поле Земли в этих районах явно нарушено. Когда дело касается сравнительно небольших областей, здесь решающими оказываются состав и свойства залегающих пород, как, например, у нас на Курской магнитной аномалии. Ну, а если аномалии сопоставимы с размерами целого материка? В чем их причина?