Полюса меняются местами

Образцы пород, взятые в весьма удаленных друг от друга районах, имевшие близкий возраст, демонстрировали одинаковую, но «обратную» нынешней полярность. Когда произвели датировку таких пород, то выяснилось, что за последние пять миллионов лет магнитные полюса Земли менялись местами не менее двадцати пяти раз, то есть в среднем каждые двести тысяч лет! Но это лишь в среднем. Последний подобный случай был целых 730 тысяч лет назад. Выходит, планета нарушила свое расписание, и, видимо, нового обращения земного магнитного поля можно ожидать теперь уже весьма скоро.
Надо сказать, что подобное событие влечет за собой немалые последствия. Тут дело не только в туристах, которые могут заблудиться, поверив изменившему себе компасу. Что случится с магнитными системами ориентировки и наведения, скажем, морских, воздушных, космических кораблей? Да и в биологии: за последние годы открыто, что по магнитно-силовым линиям Земли ориентируются птицы, рыбы, насекомые, бактерии...
А климат планеты? В обычное время заряженные частицы, извергаемые Солнцем, в основном не достигают земной поверхности, их удерживает в сотнях тысяч километров от нас незримый магнитный щит Земли. Многие из них, попадая в нашу магнитосферу, захватываются ее силовыми линиями и кочуют по ним от одного полюса к другому и обратно. Если же, готовясь к перемене мест полюсов, магнитное поле временно ослабеет, заряженные частицы смогут пронзить его щит, ворваться в верхнюю атмосферу и стать там ядрами конденсации для ледяных кристаллов. Возникнет небывалая масса снежных и дождевых облаков, несущих избыток влаги и холода.
О земном магнетизме ученые думали давно. Важный шаг в его исследовании сделал Карл Фридрих Гаусс, великий теоретик и экспериментатор одновременно. В тридцатые годы прошлого века он разослал многим путешественникам магнитометры собственной конструкции и попросил повсюду производить измерения. Собрав сведения, он использовал математический анализ, чтобы прийти к выводу: Земля должна обладать не одним, а многими диполями (то есть телом, имеющим два магнитных полюса) - одним главным, пересекающим всю планету, и несколькими меньшими, каждый из которых простирается от ее ядра до того или иного района на поверхности.
Только в наши дни, когда околоземный космос бороздят спутники, снабженные магнитометрами, мы полностью убедились, до какой степени был прав «Карл Великий» от физики. Действительно, около девяноста процентов силы и направленности магнитного поля Земли зависит как бы от гигантского магнитного бруска, лежащего вдоль оси вращения планеты. Остальное составляют меньшие поля, окружающие от шести до восьми малых подобных магнитов, которые, вместо того чтобы смотреть на полюс, указывают в различные районы Монголии, Западной Европы, Центральной Канады, Центральной Африки, южной части Индийского океана, Южной Атлантики...
Ни те, ни другие, правда, просто магнитами не являются. Сейчас большинство геофизиков считает, что все магнитные поля Земли генерируются движением расплавленных масс железа в ядре планеты, где температура наивысшая. Из глубинных недр к поверхности вздымаются потоки жидкого железа; подойдя снизу к земной коре, они остывают и начинают погружаться, образуя воронки диаметром примерно в сотню-другую километров.
Согласно наиболее распространенной среди геофизиков гипотезе, эти воронки и порождают могучие магнитные поля. При этом теоретики исходят из предположения: внутренняя область планеты в свое время получила дозу магнитных свойств от внешнего источника: от Солнца или от какого-либо другого небесного тела. Далее, .расплавленное железо, как и любой электропроводник, двигаясь в магнитном поле, генерирует электричество, которое усиливает это поле, а оно в свою очередь усиливает электричество, и так далее. На этом принципе построена, например, и маленькая динамо-машина, приводимая в движение колесом и дающая ток фаре велосипеда. Отсюда и название - «динамо-теория земного магнетизма».
При кажущейся простоте динамо-теория не на все вопросы отвечает с равной уверенностью. Например, как это столь многочисленные воронки расплавленного железа (по некоторым подсчетам, их может быть до пятидесяти!), вращающиеся каждая в своем направлении, могут создавать магнитные поля, в подавляющем большинстве указывающие в одном направлении,- грубо говоря, параллельно оси Север - Юг?
Среди геофизиков распространено мнение, согласно которому само вращение планеты вносит порядок во всю систему изогнутых струй расплавленного железа, вовлеченного в воронки. Недаром верхушечная часть таких потоков - их аркообразная струя, проходящая под самой поверхностью Земли,- обычно имеет направление Север - Юг, а не Запад - Восток. Если бы не вращение Земли, преимущественного направления и не было бы, а было бы случайное. А уж магнитное поле послушно следует указаниям железной струи.
Однако полностью отделаться от влияния случайных сил нельзя. Земной диполь обычно не точно совпадает с осью вращения планеты, а как бы кружит около нее. Кончик диполя в результате перемещается по поверхности Земли со скоростью около восьми километров в год. Иногда его направление может совпасть с осью вращения, иногда отклониться от нее на десять - пятнадцать градусов. Сейчас, вот уже несколько десятилетий, разница между ними составляет примерно одиннадцать градусов.
Палеомагнитологи заметили: в обломках древней глиняной посуды, в осадочных геологических породах, возраст которых составляет более десяти тысяч лет, суммарные отклонения оси диполя от оси вращения сводятся к нулю. И все же это не объясняет, почему геомагнитное поле вдруг должно не просто слегка колебаться вокруг полюсов, а менять свое направление на 180 градусов. Здесь требовался совсем иной ответ. Он, очевидно, кроется в характере поведения железных воронок земных недр. Если верхний слой данной воронки течет в основном на Север, то и магнитное поле, образуемое ею, указывает на Север, а если верхушка воронки движется в южном направлении, то ее поле тоже смотрит на Юг. Общее же направление магнитного поля всей Земли в целом зависит просто от того, за что «голосует» большинство воронок в данное время.
Такая весьма демократическая модель успокаивает нас: прежде чем магнитные полюса Земли решат поменяться местами, природа даст нам заблаговременное предупреждение. Магнитное поле планеты сперва будет долго ослабевать, а уж потом «вывернется наизнанку». А поскольку такого неуклонного ослабления силы геомагнитного поля, на которое обычно уходит не менее двух тысяч лет, пока не наблюдается, с известной уверенностью специалисты утверждают, что по крайней мере до 3986 года мы можем магнитному щиту планеты доверять спокойно.

Б. Силкин