В случае, если забрать магнитную стрелку, помещенную на острие, и следить за ее финишами, то окажется, что эти финиши ни при каких обстоятельствах не находятся в покое. Они медлительно движутся в ту либо другую сторону, — как говорят, они совершают колебания около положения равновесия.
Весьма наглядными становятся эти колебания, в случае, если магнитную стрелку подвесить на узкой шелковинке и в центре подвеса прикрепить мелкое зеркальце.
Крутильные магнитные весы; внизу — вид весов сверху; вверху, в круге, — метод подвески облатки либо пробирки.
Стрелку на подвесе мы помещаем в маленький коробку и (дабы колебания воздуха не приводили ее в перемещение) закрываем переднюю стенку стеклом либо плексигласом. Через стеклянную стенку на зеркальце мы направляем луч света от осветителя, сделанного из трубки, в которую с одной стороны засунута лампочка от карманного фонаря, а с другой — помещены на расстоянии 10-15 см два кружочка из тёмного картона с отверстиями диаметром в 5 мм (две диафрагмы).
«Зайчик» от зеркала возможно направить на страницу белой бумаги, на котором наклеена сантиметровая линейка, и поместить данный лист на расстоянии 2-3 м от прибора.
В то время, когда горит лампочка осветителя, зайчик на листе бумаги не остается в покое; он дрожит и медлительно перемещается в ту либо другую сторону. Колебание зайчика разъясняется тем, что дрожит подставка, а вместе с ней и ящик, в котором укреплена стрелка. Исходя из этого для для того чтобы рода наблюдений ящик нужно ставить на подставку, которая находится прямо на грунте. В случае, если этого сделать запрещено, то возможно поместить ящик вместе с осветителем в каменном строении на подоконнике, на печке либо на полке, укрепленной на капитальной стенке.
В случае, если сравнить положения зайчика в 12 часов дня и в полночь, то, в большинстве случаев, они не будут совпадать. Зайчик весьма мало (на пара миллиметров) сдвинется в течении 24 часов, колеблясь около некоего среднего положения. Помещение для наблюдения перемещений зайчика должна быть затемненной.
Отчего же перемещается зайчик? Оттого, что магнитная стрелка, к которой прикреплено зеркальце, кроме этого в течении 24 часов мало перемещается; происходит это по причине того, что магнитное поле Почвы изменяет собственный направление в течении 24 часов.
В случае, если замечать положение магнитной стрелки долгое время, к примеру в течение года, то возможно понять, что эти суточные колебания магнитной стрелки больше летом и меньше зимний период.
Чем же разъясняются колебания магнитного поля Почвы? На данный момент твердо установлено, что обстоятельством этих колебаний есть световое излучение Солнца. Оно, как мы знаем, посильнее в 12 часов дня, в особенности летом, и, конечно, заканчивается ночью, а зимний период делается не сильный.
Магнитное поле Почвы изменяется в течении 24 часов; магнитная стрелка с зеркалом, подвешенная в закрытом коробке, при помощи отраженного от нее «зайчика» разрешает замечать суточные трансформации магнитного поля Почвы.
Световое излучение Солнца, в особенности ультрафиолетовое, очень сильно действует на разреженные слои земной атмосферы, находящиеся на высоте нескольких сот километров над поверхностью Почвы. Ультрафиолетовое излучение Солнца разбивает молекулы и атомы газа земной атмосферы на две противоположно заряженные электрические частицы. Благодаря этого в высоких слоях воздуха частицы воздуха несут на себе заряды. Чем посильнее ультрафиолетовое излучение Солнца, тем больше зарядов оказывается в высоких слоях воздуха. В то время, когда эти заряды движутся, то они являются что-то иное, как электрический ток. Для того чтобы рода токи электрически заряженных частиц образуют около себя магнитное иоле, подобно токам, каковые текут в железных проволоках.
Сделайте следующий опыт: заберите батарейку карманного фонаря, мелкий компас и моток изолированной проволоки. В то время, когда вы присоедините финиши изолированной проволоки к батарейке, по проволоке отправится электрический ток. Поднесите моток проволоки к стрелке компаса. Она на данный момент же повернется, стремясь стать поперек витков проволоки. Поднося к стрелке мотки проволоки и удаляя их от нее, вы заметите, что стрелка компаса совершает маленькие колебания. Приблизительно то же происходит и с суточными колебаниями магнитной стрелки. В высоких слоях воздуха к полудню возрастают атмосферные токи, и они действуют на компасную стрелку, отклоняя ее от положения равновесия. К ночи количество зарядов в воздухе значительно уменьшается; атмосферные токи ослабевают, и стрелка возвращается в положение равновесия.
Магнитные бури. Полярные сияния
Время от времени возможно замечать неправильные колебания магнитной стрелки, намного большие, чем суточные колебания. Стрелка внезапно начинает дрожать и все больше отходит от положения равновесия, уклоняясь на пара градусов, а после этого медлительно возвращается в положение равновесия. Такие явления наблюдаются время от времени в продолжение нескольких часов а также дней. Они позваны магнитными бурями. Мы можем записывать трансформации положения стрелки при помощи светового зайчика, отраженного от стрелки и падающего на движущуюся фотоленту. На данной фотоленте, по окончании ее проявления, будут записаны все трансформации положения магнитной стрелки, по которым мы можем делать выводы о состоянии магнитного поля Почвы. На отечественном рисунке (см. ниже) продемонстрированы две записи — на протяжении магнитной бури и в спокойный период. Магнитные бури разъясняются солнечным излучением, лишь не световым, а излучением отдельных небольших частиц, мчащихся с Солнца с огромными скоростями. Эти частицы вторгаются в воздух Почвы и сходу увеличивают в ней количество зарядов. Благодаря этого появляются сильные электрические токи, каковые и действуют на магнитную стрелку.
Опыт, поясняющий, как смогут происходить трансформации в направлении магнитной стрелки под действием магнитного поля замкнутых электрических токов.
Довольно часто на севере по ночам наблюдаются появляющиеся внезапно на небе световые явления, каковые именуются полярными сияниями. Часто сияния имеют форму лучей, причем их направление сходится в общем с направлением силовых линий магнитного поля Почвы. Полярные сияния появляются на высотах от 80 до 350 км; значительно чаще они появляются на высоте примерно 100 км.
Полярные сияния относятся к тем световым явлениям, каковые имеют место в газосветных лампах. В случае, если в лампах дневного света возбуждение газовых частиц и их свечение является следствием энергии сетевого электрического тока, то в воздухе свечение возбужденных газовых частиц является следствием электрически заряженных частиц, летящих и нам от Солнца. Наблюдениями установлено, что полярные сияния и магнитные бури довольно часто появляются в один момент (либо с маленьким запозданием) с явлениями на Солнце: возникновением солнечных пятен, вспышек факелов, извержений и т. д.
Особенно очень сильно проявляются магнитные бури в так называемой территории полярных сияний, которая расположена на широте 66-67°. Часто, в то время, когда наступает полярное сияние, появляется и магнитная буря. По-видимому, и полярное сияние и магнитные бури имеют неспециализированную обстоятельство, то есть вторжение в земную воздух множества небольших частиц солнечной материи.
Автоматические устройства ведут запись трансформаций магнитного поля. На рисунке продемонстрирована часть ленты от самопишущего прибора. Верхняя извилистая линия показывает, что над Почвой «бушует» магнитная буря.
Магнитные бури оказывают большое влияние на телеграф, телефон и радио. Во время сильных магнитных бурь телеграф из-за множества помех не действует. Обычное распространение радиоволн нарушается. Зная обстоятельства магнитных бурь, люди обучились при помощи устройств в некоторых случаях предвещать это явление и давать предупреждение о нем учреждения связи.
Госслужба земного магнетизма опирается на работу магнитных обсерваторий, расположенных во всех серьёзных пунктах нашей страны. Особенно довольно много их на севере. На магнитных обсерваториях находятся устройства-самописцы, каковые записывают на фотобумаге при помощи светового зайчика трансформации магнитного поля Почвы.
Работа магнитных обсерваторий позволяет непрерывно смотреть за трансформациями магнитного поля Почвы и предвещать наступление тех магнитных явлений, каковые имеют громадное значение для народного хозяйства.
Происхождение магнитного поля Почвы
Было высказано довольно много догадок о том, как появился земной магнетизм, но ни одно из них еще не имеет возможности принимать во внимание в полной мере точным. В самое последнее время ученые установили, что основное земное магнитное поле, по-видимому, образуется в глубоких недрах — в ядре Почвы, где вещество в отношении электропроводности будет в состоянии, подобном металлам: как мы знаем, что в металлах легко распространяется электрический ток. Помимо этого, в случае, если в железном теле имеются места с разной температурой, то между ними появляются электрические токи. В ядре Почвы вероятны, во-первых, перемещения вещества, несущего заряды, и, во-вторых, образование так называемых термоэлектрических токов. Вот эти два возможных явления и смогут быть, по-видимому, обстоятельством того, что в недрах Почвы появляются более либо менее постоянные электрические токи.
На поверхности Почвы и в воздухе эти электрические токи образуют магнитное поле Почвы.