Простые вещи всегда имеют сложную историю. Узнаем подробнее, что же скрывает в себе магнит?
Магнит в Древнем мире
Первые залежи магнетита были обнаружены на территории современной Греции, в области Магнисия . Так и получилось название «магнит»: сокращение от «камень из Магнисии». Кстати, сама область называется по племени магнетов, а те, в свои очередь, берут своё имя у мифического героя Магнета, сына бога Зевса и Фии.
Конечно, такое прозаическое объяснение происхождения названия не удовлетворило людские умы. И была придумана легенда о пастухе по имени Магнус. Рассказывали, что он странствовал со своими овцами и вдруг обнаружил, что железный наконечник его посоха и гвозди в его башмаках прилипают к странному чёрному камню. Так был открыт магнит.
Интересный факт из истории магнитов . Прах пророка Магомета хранится в железном сундуке и находится в пещере с магнитным потолком, из-за чего сундук постоянно висит в воздухе без дополнительных опор. Правда, убедиться в этом может лишь правоверный мусульманин, совершающий паломничество в храм Каабы. А вот древние языческие жрецы частенько использовали этот приём для явления чуда.
Магнит в природе: Куржункульское железорудное месторождение, Казахстан
Эксперимент "гроб Магомета"
История магнитов в Древней Америке
Не стоит забывать, что древнейшая история развивалась на нескольких континентах. Магнит в Центральной Америке был известен, пожалуй, ещё раньше, чем в Евразии. На территории современной Гватемалы были найдены «толстые мальчики» - символ сытости и плодородия – сделанные из магнитных пород.
Индейцы делали изображения черепах с магнитной головой. Поскольку черепаха умеет ориентироваться по сторонам света, это было символично.
"Толстые мальчики" из магнитных пород
"Толстые мальчики" из магнитных пород
Магнит в Средние века
Использовать магнит как указатель сторон света догадались в Китае, но никто не проводил теоретических исследований на эту тему.
А вот научные труды европейских средневековых учёных не обошли магнит стороной. В 1260 году Марко Поло привёз магнит из Китая в Европу – и понеслось. Пётр Перегрин в 1296 году издал «Книгу о магните», где было описано такое свойство магнита, как полярность . Пётр установил, что полюса магнита могут притягиваться и отталкиваться.
В 1300 году Иоанн Жира создал первый компас , облегчив жизнь путешественникам и мореплавателям. Впрочем за честь считаться изобретателям компаса борется несколько учёных. Например, итальянцы свято уверены, что первым изобрёл компас их соотечественник Флавио Джойя.
В 1600 труд «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов» английского врача Уильяма Гильберта расширил границы знаний об этом предмете. Стало известно, что нагревание способно ослабить магнит, а железная арматура может усилить полюса. Так же оказалось, что сама Земля является огромным магнитом.
Кстати, любопытно, откуда взялось название «магнитная буря» . Оказывается, бывают дни, когда стрелка компаса перестаёт указывать на север, а начинает беспорядочно кружиться. Это может продолжаться несколько часов или даже несколько суток. Поскольку первыми данный феномен обнаружили моряки, то и окрестили явление красиво – магнитной бурей.
Магнит в Новое время и наши дни
Настоящий прорыв произошёл в 1820 году. Как всякие великие открытия, и это произошло случайно. Просто преподаватель в университете, Ганс Христиан Эрстед, на лекции решил продемонстрировать студентам, что между электричеством и магнитом нет никакой связи, они не влияют друг на друга. Для этого физик включил электрический ток рядом с магнитной стрелкой. Велик же был его шок, когда стрелка отклонилась! Это позволило открыть связь электричества и магнитных полей . Так наука сделал огромный рывок вперёд.
Магнитное поле Земли, можно сказать, и есть причиной всего живого, движения, притяжения, зарождения и прекращения, но как ни странно даже его образование никто сегодня с достоверной точностью объяснить не может. Есть лишь множество недоказанных теорий. К наиболее существенной из них можно отнести ту, что оно создается в жидком ядре Земли. Так как эта жидкость по сути перемещающийся расплавленный метал, своим движением он порождает токи, рождающие магнитное поле.
Землетрясения
Ежедневно по всей земле происходит примерно 8 тысяч землетрясений
. Но большая их часть незаметна для человека. Землетрясения возникают во время движения тектонических плит. А те, в свою очередь, движутся под действием вулканической активности в недрах земли. Эта активность и есть энергия земли. Если завершиться ее активность – это будет означать, что энергия исчерпалась. Да, землетрясения прекратятся, но и жизнь на планете, скорее всего тоже. Так что «дрожь земли» это не всегда плохо.
Связь между магнитным полем, которое появляется с недр земли и землетрясениями, оттуда же неоспорима. Изменения в магнитном поле отражают изменения в ядре. На сегодняшний день непонятно только как извлечь из этого реальную выгоду.
Во всем известной долине смерти в Калифорнии происходят интереснейшие вещи. Давно уже замечено, что камни, находящиеся на поверхности высохшего озера, загадочным образом перемещаются – за ними виден отчетливый след. Причину движения не установили до сих пор, несмотря на то, что это явление интересует многих современных ученых. Это движение очень медленное, известно лишь, что за 7 лет они преодолевают примерно 200 метров и большую часть расстояния преодолевают зимой. Одним из возможных объяснений может быть магнитное поле земли, возможно, эти камни просто притягивает. Но это недоказанная теория.
Радиация
Магнитное поле земли не только влияет на земную жизнь, но и защищает ее от влияния открытого космоса. Наиболее значительной опасностью, которая может угрожать Земле является радиация, исходящая от Солнца. Если бы не было магнитного поля, все живое уже давно бы вымерло под воздействием всеми любимого светила. Солнечный ветер – это наибольший источник радиации. Солнце выплескивает его, а магнитное поле земли, словно купол, ограждающий планету, не дает ему пройти сквозь защиту. В результате этот ветер скользит по магнитному полю, огибая всю землю, но, не вредя людям и природе.
Полюса
Магнитное поле не постоянное, оно сменяет полюса примерно раз в 250000 лет . Северный и южный полюса меняются местами. Нет точного объяснения подобному факту, но есть значительная вероятность, что в ближайшее время полюса вновь сменятся. При этом мнения ученых по этому вопросу сильно разятся. Одни считают, что это нормальное и естественное изменение, которое нисколько не повлияет на земную жизнь. Другие же уверенны в том, что такие события могут привести к катастрофе мирового масштаба и привести к тому, что цивилизация будет на гране уничтожения. Они утверждают что динозавры, жившие ранее на планете, вымерли именно во время смены полюсов.
Трещины
Под ежедневными атаками солнечной активности в атмосфере земли, находящейся под защитой магнитного поля появляются дыры. Это сильно тревожит ученых всего мира, ведь солнечная радиация способна полностью изменить жизнь на планете. Проблема состоит в том, что человечество не в силах что-либо изменить. И в случае увеличения этих дыр может появиться реальная угроза жизни на планете. Современные технология и познания человека о Вселенной, планете, Солнце ничем не помогут в данной ситуации, поэтому остается лишь надеяться на лучшее.
Ослабевание поля
В южной части Атлантического океана толщина магнитного поля заметно снизилась и составляет на сегодняшний день лишь треть от нормы. Этот факт сильно настораживает всех ученых в мире, ведь подобная брешь может уничтожить планету за достаточно короткий срок. За последние 150 лет толщина поля в этом месте ослабла на 10 % .
Земная жизнь
Влияние магнитного поля на земную жизнь очень велико. Возможно, люди его не видят, но уж точно ощущают его влияние. Так, например, мигрирующие птицы находят дорогу при помощи его. Одно из объяснений подобного явления кроится в том, что птицы якобы его видят. Любые магнитные аномалии или бури влияют на их способность находить правильную дорогу. Также по нему ориентируются черепахи и некоторые другие животные, например, коровы. Благодаря ему также появляется полярное сияние.
Бури
Это явление многие прочувствовали на себе, другие лишь слышали о нем. Сильные магнитные бури способны повредить электронику, а слабые и средние могут сильно отразиться на здоровье некоторых людей. Магнитные бури – это следствие вспышек на Солнце. Выбрасываемая энергия на протяжении пары дней несется по направлению Земли.
Поле планеты ее отталкивает, и все же ее влияние ощущает минимум 15 % населения. Некоторые чувствуют себя плохо во время самих солнечных выбросов, другие во время их соприкосновения с полем земли, третьи пару дней после этого. Это явление вполне объяснимо, ведь люди обладают личным электрическим и магнитным полем получающим свое влияние извне.
- Самыми сильными магнитами во Вселенной являются нейтронные звезды. Такое поле в миллион миллионов раз мощнее магнитного поля Земли.
- Существует теория, что именно радиация от Солнца уничтожила на Марсе все живое, так как там нет такого же магнитного поля как на Земле.
- Сегодня нет реальной возможности усилить магнитное поле Земли и еще более защитить планету от внешнего влияния Солнца. Однако современные исследования уже стоят на пути того, чтобы «излечить» атмосферу и «залатать» в ней дыры при помощи имеющихся или разрабатывающихся технологий.
Сейчас магнитное поле Земли находится под пристальным вниманием каждого, кому интересна астрономия, астрология, астрофизика. К тому же научные информационные сайты в последнее время так и пестрят различными новостями про магнитное поле Земли.
Например, есть новость, которая говорит о том, что магнитное поле Земли в последнее время существенно меняется, либо о том, что благодаря полю происходит утечка кислорода из земной атмосферы. Но мало, кто вообще представляет, что это такое магнитное поле Земли, что оно собой является и насколько оно важно для нас, как для людей, да и для всех живых организмов. По сути, магнитное поле представляет собой специальную область, которая находится вокруг всей нашей планеты, где происходит взаимодействие магнитных сил.
Правда, до сих пор ещё не нашли окончательного решения о происхождении магнитного поля. Существует масса мнений на этот счёт, причём одно противоречит другому, но всё же большая часть исследователей говорит о том, что магнитное поле Земли находится вокруг из-за ядра планеты. Собственно, в земном ядре внутри есть и твёрдая часть, и жидкая часть. Земля вращается и не останавливается, из-за этого в жидкой части ядра всегда происходят течения. Тут уж нужно вспомнить физику школы, когда электрические заряды создают во время своего движения магнитное поле.
Есть очень распространённая теория о том, как же всё-таки это поле появилось. Суть теории заключается в том, что это бы динамо-эффект. То есть, в жидкой части ядра происходят турбулентные движения, которые способствуют поддержанию поля стационарного состояния, при этом же оно само и возбуждается. Магнитное поле Земли определённо очень помогает Земле и всему живому на планете. Ведь различные космические частицы очень негативно влияют на планету Земля, а магнитное поле призвано защищать от этого губительного действия жителей и искусственные спутники планеты.
Эти частицы являются частичками солнечного ветра. Так получилось, что магнитному полю удаётся скорректировать их траекторию движения, изменяя её вдоль линии поля. Но если думать о том, что магнитное поле необходимо для того, чтобы формировалась жизнь на планете, то это существенно влияет на количество таких обитаемых планет. Ведь есть такие планеты, которые вовсе не имеют металлического ядра, а значит, нет у них и магнитного поля. Правда, и земляне могут потерять своего «магнитного защитника». Только пока нет официальных подтверждений, когда именно это может произойти.
Ученые идентифицировали участки магнитного поля Земли, которые эволюционировали в течение периодов порядка 1000 лет. Это открытие позволит глубже понять механизмы работы магнитного поля нашей планеты и добавит точности прогнозам изменений этого поля.
Магнитное поле нашей планеты имеет большое значение для жизни, предоставляя «щит» от заряженных солнечных частиц («солнечного ветра») и помогая в навигации судов. Сотни лет наблюдений за магнитным полем, а также геологические находки показали, что поле существенно изменяется с течением времени.
В самом грубом приближении структуру магнитного поля нашей планеты можно представить в форме диполя, объекта, имеющего два полюса – северный и южный. При этом давно известно, что магнитные полюса нашей планеты не совпадают точно с географическими; кроме того, с интервалом порядка нескольких сотен тысяч лет происходит смена магнитных полюсов Земли: северный магнитный полюс становится южным и наоборот.
«Нам уже давно известно, что Земля не является идеальным магнитным диполем, и мы видим эти отклонения от идеальности в геологических источниках, - сказал Маурин «Мо» Вальчак (Maureen "Mo" Walczak), исследователь из Университета штата Орегон, США, и главный автор нового исследования. – Мы видим, что элементы, не соответствующие структуре диполя, носят отнюдь не мимолетный, непредсказуемый характер. Они имеют устойчивый характер, сохраняя свое положение в течение свыше 10000 лет в период Голоцена».
Исследуя образцы магнитных горных пород, отобранные со дна моря в заливе Аляска, а также в других точках поверхности планеты, команда Вальчака показала, что структура магнитного поля нашей планеты имела несколько областей повышенной магнитной активности, помимо магнитных полюсов, и «переключалась» между этими «дополнительными полюсами» с интервалами в несколько десятков тысяч лет, в то время как основные магнитные полюса планеты продолжали сохранять свое положение неизменным. Наличие всего лишь нескольких крупных областей повышенной геомагнитной активности, между которыми происходит периодическое «переключение», существенно упрощает картину изменений структуры магнитного поля нашей планеты, ранее представлявшуюся значительно более сложной.
Исследование вышло в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Коммент:
"Здравствуйте, друзья. Спасибо, что не забываете временно отсутствующих коллег.
Смысл статьи вот в чём. Земля, как известно, имеет основное магнитное поле дипольного типа (два полюса), которое со временем меняет напряженность и положение оси диполя. Вплоть до "переворота", смены полюсов; это происходит непериодически, через примерно 100000 - несколько млн. лет. Что доказывается наличием чередования полосовых магн аномалий разной полярности в породах дна океанов и др. местах.
Кроме основных магнитных полюсов, на планете есть магнитные аномалии с меньшей напряжённостью, но тоже не хилые - Бразильская, Восточно-Сибирская и др. О напряжённости поля их говорит тот практический факт, что при пролете над ними спутников и станций приходится принимать меры по стабильности орбит и защите от радиации.
В настоящее время учёные всего мира озабочены тем, что магнитное поле Земли уже более 10 лет нестабильно, ослабевает; скорость движения магнитных полюсов резко возросла. Считается, что скоро грядёт смена полярности магнитного поля, но когда точно и как - науке неизвестно. Поэтому учёные, в данной статье тоже, пытаются угадать методом тыка, как пойдёт процесс. Мне их идея о переключении полюсов через
эти промежуточные магнитные аномалии кажется не убедительной, Основное поле вызывается токами проводящего вещества в нижней мантии; указанные же аномалии ("крупные области геомагнитной активности") вызываются наличием В ЗЕМНОЙ КОРЕи кровле верхней мантии крупных масс пород с повышенной намагниченностью; они статичны и вовсе не так активны, как пытаются доказать авторы. Породы, которые дают эти локальные аномалии, изливались, намагнитились и остыли сохранив намагниченность, десятки и сотни млн. лет назад.
Магнит и магнетизм не перестают удивлять человечество. Мы собрали несколько интересных фактов о постоянных магнитах, которые вы, возможно, еще не знаете.
1. Почему магнит назвали магнитом?
Существует две версии происхождения этого названия: поэтичное и не очень. Первая – это поэтичная легенда о пастухе по имени Магнус (или Магнес). Известный историк Плиний описывал, что однажды этот пастух забрёл со своими овцами на новое место, стал на необычный чёрный камень и вдруг обнаружил, что не может оторвать от него посох и свои подбитые гвоздями башмаки.
Вероятнее, что всё было прозаичнее: однажды в греческой области Магнисии обнаружили залежи камня, способного притягивать железо. Его так и назвали – «камень из Магнисии» или, проще говоря, магнит. Впрочем, здесь тоже есть немного лирики, ведь область получила своё имя от проживающего в ней племени магнетов, а они так назвали себя в честь мифического героя, сына Зевса.
2. Знакомьтесь, «Любящий камень»
Именно такое романтичное имя дали магниту изобретательные китайцы. Представители одной из древнейших культур поэтично описывали его следующим образом. Цы-ши (на русском «любящий камень» или «камень материнской любви»), говорили они, притягивает железо, как и теплая мать притягивает детишек. Эта сила на самом деле распространяется и на другие металлы, но менее интенсивно.
Интересно, что французы тоже называли магнит словом «любящий» – для обоих значений используется одно и то же слово aimant.
3. Как появилась магнитная доска
В 2008 году трое американских студентов демонстрировали свои знания, но для показа всей необходимой информации им не хватило места на доске, они решили дополнительно использовать листы большого формата, но сложность заключалась в том, что бумагу необходимо было держать в руках. И тогда им пришла гениальная идея сделать часть доски с магнитной поверхностью. Так появилась новая технология покрытия поверхности для рисования маркерами, которые легко стираются сухой губкой. Такие маркеры назвали сухострираемыми.
4. Кто придумал первый магнитный компас?
Ещё в третьем веке до Рождества Христова китайский автор описывал компас в виде ложки из магнита, а вот устройство с плавающей стрелкой появилось только в XI столетии. Намного позже, в 1300 году Иоанн Жира первым в Европе создал компас для путешественников (магнит был завезён всего за 40 лет до этого путешественником Марко Поло), чем существенно упростил жизнь моряков. А итальянец Флавио Джойя усовершенствовал конструкцию.
5. Немного о магнитной буре
Случаются дни, когда стрелка компаса беспорядочно кружится, вместо того, чтобы указывать на север. Иногда это продолжается часами, а иногда – сутками. Больше всего компас используется моряками – они и отметили первыми это явление, окрестив его магнитной бурей.
Происходит подобное из-за вспышек солнечной активности, когда в магнитное поле нашей планеты попадает больше заряженных частиц от Солнца. Оно возмущается, и начинаются геомагнитные бури, влияющие и на человеческий организм, и на работу техники.
6. Как увидеть магнитное поле?
Увидеть магнитное поле вполне реально, и этому учат на школьных уроках физики, предлагая такую последовательность действий:
- магнит накрывают стеклянной пластиной;
- сверху на пластину кладут лист бумаги;
- бумага посыпается ровным слоем железных опилок;
- опилки намагничиваются, и когда их встряхивают, то они на мгновение отделяются от пластинки, и легко поворачиваются, формируя - сложные изогнутые линии, расходящиеся от полюсов.
Полученная картина выглядит следующим образом: чем ближе к полюсу, тем гуще и чётче линии из опилок, а чем дальше они отходят, тем больше разрежаются и утрачивают свою отчётливость. Это наглядный пример того, как ослабляются магнитные силы из-за расстояния.
7. Почему гроб пророка Мухаммеда висит в воздухе?
Не одно столетие любознательные умы будоражила история о левитирующем гробе пророка Магомета. В 1600 году была издана книга про магниты, где автор Уильям Гильберт передал услышанную историю о часовне Магомета. Её свод содержит магнитные камни большой силы, которые позволяют железному сундуку с прахом пророка висеть в воздухе.
Сами мусульмане считали это чудом, и говорили, что причина в том, что земля не может держать труп такого человека. На самом деле, такие трюки и ранее проделывали некоторые фокусники. Но нужно сказать, что поддерживать равновесие в данном случае невозможно. Магнит в данном случае достаточно сильный, чтобы приподнять предмет, но удержать его на стабильном расстоянии без дополнительной нити не получится.
8. Магнит и нагревание
У магнитов есть особенные характеристики. К ним относится рабочая температура с максимальными показателями и точка Кюри, на уровне которой ферромагнетики теряют свои свойства. Для каждого сплава эти параметры индивидуальны. Например, для магнитопластов на основе наполнителя NdFeB максимальная рабочая температура может составлять до 120, а то и 220°С, ферриты же выдерживают работу при температуре до 250-300°С, а точка Кюри у них составляет 450°С.
9. Почему магнитный томограф видит человека изнутри?
Наш организм на 60-80% состоит из H2O, и атомы водорода в формуле воды при действии мощного магнита начинают излучать волны. Они разные, потому что зависят от тканей, где расположены атомы, и отражают любое изменение в нашем теле. Помещённый в магнитное поле человек излучает эти волны, и зафиксированные показатели трансформируются в трёхцветное изображение.
10. Как работает магнитная подушка?
Скоростное передвижение поездов типа «Маглев» достигается благодаря следующей технологии. Вагоны крепятся к направляющей, которая охватывает рельс, либо наоборот. В обоих вариантах вагоны держатся над рельсом благодаря вертикальному магнитному полю, горизонтальное же сохраняет центровку. Ещё на рельс ставятся электромагниты, с которыми обеспечивается работа двигателей – так происходит ускорение и торможение.
11. Петр Перегрин и «Послание о магните»
Во второй половине XIII столетия некий Пьер Перегрин-де Маррикур написал знакомому письмо-трактат, в котором рассказал подробно о свойствах магнита и даже предложил использовать его в роли вечного двигателя (тогда эта идея была популярна во Франции, на родине учёного). Об авторе почти ничего не известно, но его вклад за первое в Европе столько систематическое исследование ценится высоко и в наши дни.
В трактате говорится о наличии полюсов у шарообразных образцов, которые использовались, процедуре намагничивания, взаимодействии магнитов и множестве других моментов, связанных со свойствами магнитов. Маррикур был уверен, что исследуемый им камень скрывал в себе подобие небесной сферы с её полюсами.
