Советский ученый С. П. Бурлацкая изучала на Кавказе древние поселения. Исследуя намагниченность обожженных в печах глиняных изделий (а время их обжига можно было установить по археологическим данным), она заметила, что напряженность геомагнитного поля за последние 5–6 тысяч лет изменилась. От наших дней в глубь веков она плавно нарастала и становилась максимальной где-то в начале нашей эры, а затем вновь уменьшалась. Причем значительно — в два раза по отношению к нынешней. Если мы будем уходить еще глубже по лестнице веков, то напряженность опять начнет расти. Таким образом, напряженность магнитного поля Земли со временем периодически меняется. Как полагают ученые, период изменения поля составляет около 10 000 лет.
Но изменялась не только эта составляющая магнитного поля. Вело себя странно и наклонение магнитной стрелки. Если подвешенная стрелка в III веке устанавливалась под углом в 20° к горизонту, то через 500 лет ее конец был направлен уже на 65° вниз. Таким образом, и наклонение меняет свою величину, но с другим периодом — около 1000 лет. И для разных мест по-разному. Так, для Лондона оно было максимальным в 1700 году, а для Японии — в 1200
году. Это явление тоже связано с тем, что магнитный полюс колеблется вокруг географического. Как вычислили ученые, в последний раз магнитная стрелка точно указывала на Северный полюс в 1663 году. С1928 по 1948 годы южный магнитный полюс сместился на 150 километров. Но какое бы положение ни занимал магнитный полюс, за достаточно большой промежуток времени его усредненным положением будет географический полюс. Они взаимосвязаны. И в этом ничего удивительного нет, ведь магнитное поле обязано своим существованием вращению планеты.
Однако археологические методы не позволяют заглянуть далеко в прошлое. И здесь ученым помогает другой метод, разработанный японским физиком Т. Нагата.
Несколько десятков лет назад было обнаружено, что многие горные породы, из которых состоит земная кора, тоже обладают остаточным магнетизмом. Его возникновение относится к тем временам, когда эти породы, извергаясь из земных недр, находились в раскаленном состоянии. При остывании, как у кирпичей в печах для обжига, в них «записывалось» магнитное поле Земли, существовавшее в те далекие времена.
Хранят записи о магнитном поле и осадочные породы. Когда зерна магнитных пород оседают на дно океанов и морей, они, подобно малюсеньким магнитным стрелкам, ориентируются по существующему в данном месте и в данный момент геомагнитному полю. Масса таких «магнитиков» и создавала остаточную намагниченность.
Если изучать магнитные свойства геологического разреза горных пород или колонки грунта, взятой со дна океана, то можно проследить за изменением магнитного поля в очень далекие времена.
Человек изобрел компас более трех тысяч лет назад. И с тех пор стрелка показывает всегда в одну сторону — на северный полюс. Это направление геофизики называют «прямым», или «нормальным». Однако в начале тридцатых годов были обнаружены образцы пород с обратной намагниченностью. Впрочем, в то время на это явление мало кто обратил внимание. А зря, так как со временем это стало сенсационным открытием. Вскоре физики нашли, что в лабораторных условиях, с помощью специальных катушек, по которым течет ток, можно скомпенсировать магнитное поле Земли и получить ненамагниченные образцы. Можно и перемагнитить их. Вот тогда-то и вспомнили о забытом открытии. Ученые решили, что образцы с ненормальным направлением почему-то перемагничиваются самостоятельно.
Геофизик И. Хосперс, изучая напластования застывших лав на склонах вулканов в Исландии, заметил, что поток горячей лавы, обжигая на своем пути горные породы, перемагничивает их и заставляет «забыть» данные о старом магнитном поле. Отсюда Хосперс сделал вывод, что самообращения не происходит, его вызывают внешние причины.
Сейчас уже считается доказанным, что в истории Земли неоднократно происходили обращения поля — инверсии, когда полюса менялись местами: северный становился южным, и наоборот. Это подтвердилось при изучении чередующихся слоев осадочных пород и лав. И везде последовательность слоев была одинакова. Причем в некоторых геологических периодах было по нескольку таких инверсий.