Мы не чувствуем магнитного поля Земли, хотя живём в нём постоянно. О нём напоминает разве что стрелка компаса. Между тем это поле простирается на десятки тысяч километров в космос и играет заметную роль в том, что наша планета пригодна для жизни.
Динамо в глубине планеты
Долгое время Землю представляли как большой постоянный магнит. Но в недрах слишком жарко: при таких температурах вещество теряет способность оставаться намагниченным. Источник поля иной.
Под мантией, на глубине около трёх тысяч километров, начинается внешнее ядро — слой расплавленного железа с примесью никеля и более лёгких элементов. Этот металл непрерывно перемешивается: тепло, идущее из центра, заставляет его подниматься и опускаться, а вращение планеты закручивает потоки. Движение проводящей жидкости порождает электрические токи, токи создают магнитное поле, а оно, в свою очередь, поддерживает токи. Такой самоподдерживающийся механизм называют геодинамо.
Почему компас немного ошибается
Магнитные полюса не совпадают с географическими, через которые проходит ось вращения Земли. Поэтому стрелка компаса почти всюду указывает не строго на север, а с отклонением, которое называют магнитным склонением. В разных местах оно разное, и на навигационных картах его указывают.
К тому же магнитные полюса не стоят на месте. Северный магнитный полюс, когда его в XIX веке впервые достигли исследователи, находился в канадской Арктике. С тех пор он сместился на сотни километров в сторону Сибири, причём в последние десятилетия двигался быстрее прежнего. Это отражение перемен в течениях жидкого ядра. Навигационные модели поля из-за этого приходится регулярно обновлять.
Когда север и юг меняются местами
Самое удивительное свойство земного поля — способность переворачиваться. Об этом рассказали горные породы. Когда лава остывает, содержащиеся в ней магнитные минералы запоминают направление поля того момента. Изучая древние лавовые потоки, геологи обнаружили, что в некоторые эпохи поле было направлено противоположно нынешнему.
Убедительное подтверждение дало океанское дно. По обе стороны от срединно-океанических хребтов, где рождается новая кора, тянутся полосы пород с чередующейся намагниченностью — словно запись на ленте. Это открытие середины XX века стало одним из главных доводов в пользу движения литосферных плит.
Перевороты происходят нерегулярно: промежутки между ними составляли от десятков тысяч до миллионов лет. Последний случился примерно 780 тысяч лет назад. Сам переход, по современным представлениям, не мгновенен и занимает тысячи лет; поле в это время ослабевает и усложняется, но полностью не исчезает.
Стоит ли этого бояться
Напряжённость земного поля за последние полтора-два столетия измерений немного уменьшилась, и это иногда подают как признак близкого переворота. Учёные оценивают ситуацию спокойнее: подобные колебания случались и раньше, не заканчиваясь сменой полюсов, а предсказать время следующей инверсии сейчас нельзя.
Важно и другое: люди и их предки пережили не одну инверсию, а в летописи ископаемых не видно, чтобы перевороты совпадали с массовыми вымираниями. От космического излучения нас защищает ещё и толща атмосферы. Наиболее уязвимой при ослаблении поля была бы техника — спутники, связь, энергосети.
Щит и ориентир
Магнитное поле отклоняет большую часть заряженных частиц солнечного ветра и тем самым помогает планете сохранять атмосферу. Часть частиц оно удерживает в радиационных поясах вокруг Земли, а те, что прорываются вблизи полюсов, зажигают полярные сияния.
Полем пользуются и живые существа. Перелётные птицы, морские черепахи, некоторые рыбы и насекомые способны чувствовать его направление и находить по нему дорогу. Как именно устроено это чувство, до конца не выяснено, и это одна из увлекательных задач современной биологии.
Человек тоже давно научился опираться на земной магнетизм: компас сделал возможными дальние плавания. Невидимое поле, рождённое в раскалённой глубине, оказывается связанным и с путями птиц, и с историей географических открытий, и с тем светом, что вспыхивает в полярном небе.
