Образ атома с электронами, скопившимися вокруг центрального ядра, наполненного протонами и нейтронами, столь же знаковый для нашей концепции науки, как спираль ДНК или кольца Сатурна. Но независимо от того, насколько сильно мы прикасаемся к этим научным основам, мы можем пойти глубже, сфокусировав микроскоп дальше и открыв больше сил, которые управляют нашим миром.
В своей новой книгеОбвинение: Почему правит гравитация?«Физик-теоретик Фрэнк Клоуз исследует фундаментальные силы, управляющие нашей Вселенной, попутно задавая вопросы, направленные на объяснение того, как хрупкий баланс положительных и отрицательных зарядов проложил путь гравитации к формированию нашей Вселенной.
В этом исключении он объясняет, как был открыт магнетизм, фундаментальная, осязаемая сила, откуда он взялся и как получил свое название.
Сила внутри
Магнетизм – это проявление электричества, и наоборот. Электричество и магнетизм были запечатлены в нашем окружении с самого начала. Пять миллиардов лет назад, когда зарождающаяся Земля представляла собой горячую плазму вихревых электрических токов, эти потоки создавали магнитные поля. Когда магма остыла и образовала то, что сегодня известно как твердая внешняя кора мира, Магнетизм Он был пойман в минералах, содержащих железо, таких как магнетит.
сегодня жидкое ядро Земли Еще существует терпсихорское безумие электрических токов, генерирующих магнитное поле. Оно распространяется в атмосферу и за ее пределы и невидимо для наших естественных органов чувств. Но по мере того, как он распространяется от своего источника в расплавленном ядре к небу над головой, он сначала проникает в земную кору. Здесь она оставляет ощутимый отпечаток, свидетельство существования силы, более сильной, чем гравитация, действующей внутри Земли и влияние которой распространяется на очень большие расстояния.
Возвращаясь к раннему докембрию, четыре миллиарда лет назад, когда поверхность остыла, в слоях накопились атомные элементы. Самым стабильным из этих элементов является железо, которое сегодня является одним из самых распространенных элементов в земной коре. Магматические породы образовались из лавы. Эти камни обладают тем свойством, что в присутствии магнитного поля их атомы железа действуют как солдаты на параде, сами становясь магнитными. Это используется в популярных демонстрациях, где магнитное поле стержневого магнита можно сделать видимым.
По поверхности стола сначала рассыпают небольшие кусочки железа, а затем между ними аккуратно помещают магнит. Его магнитное поле стимулирует магнетизм железных опилок, превращая их в тысячи миниатюрных магнитов. Каждый из этих элементов ориентируется в магнитном поле, показывая, как направление магнитной силы меняется от одного места к другому.
Связанный: Почему у магнитов есть северный и южный полюса?
Стержневой магнит — это простая модель, показывающая, что происходит с самой магнитной землей. Северный и южный магнитные полюса Земли Они напоминают стержневой магнит — магнитное поле нашей планеты, простирающееся далеко в космос. В космосе нет железных опилок, но большое количество железной руды встречается на холмах, склонах и горах на Земле. В некоторых местах эти магнитные комплексы случайно оказались очень обширными, как, например, на острове Эльба и горе Ида в Малой Азии, где крупные обнажения сохраняют магнитный отпечаток в породах, исторически известных как магнит, а теперь называемых магнетитом.
Существуют легенды, согласно которым тысячи лет назад в Древней Греции пастух в кожаных сапогах, удерживаемых железными гвоздями, буквально наткнулся на магнетит, когда сильный магнетизм захватил гвозди в его обуви. Независимо от того, обнаружил ли пастух по имени Магнес скалу с таким же названием, и если да, то в Магнесии, к северу от Афин, или на горе Ида в Малой Азии, или даже на другой горе Ида на острове Крит, весьма вероятно, что такие переживания, пусть и менее драматичные, чем в рассказе, могли произойти в разных случаях.
Конечно, сила магнетизма была очевидна еще с железного века. Молния — это вспышка электрического тока, которая создает интенсивные магнитные поля и намагничивает железные породы. Плавка с целью извлечения чистого железа из этих источников выявила бы их магнитное притяжение. Итак, об этом явлении, вероятно, было известно около 3000 лет назад. Как и открытие огня, магнетизм мог возникнуть в нескольких местах независимо, и все они были вдохновлены естественной намагниченностью железа в горных породах.
Потому что магнитные камни повсюду. К XVI веку путешественники записали лучшие образцы из восточной Индии и китайского побережья: «Очень большой и тяжелый; [the stone] «Он потянет или поднимет изрядный вес железа или стали». [Robert Norman, The Newe Attractive, 1581]. По мере того как знания об этом явлении распространились из греческой мифологии на латынь, а затем и на английский, названия изменились на «магнес-рок» или «магнит».
© [Oxford University Press]
Отрывок из CHARGE: Почему правит гравитация? Написано Фрэнком Клоузом, опубликовано Oxford University Press, Доступен в твердом переплете и в формате электронной книги.
«Наркоман поп-культуры. Поклонник телевидения. Ниндзя алкоголика. Абсолютный фанат пива. Профессиональный знаток твиттера».
More Stories
SpaceX успешно запустила группировку навигационных спутников для Евросоюза
Замечена пара массивных плазменных струй, вылетающих из гигантской черной дыры Черные дыры
Драматические изображения гигантской полнолуния и частичного лунного затмения