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
Большой удар, породивший Луну, возможно, также привел к перемещению континентов.
Умер 88-летний Эдвард Стоун, физик, руководивший миссией «Вояджера»
Ракета SpaceX перестала работать после возгорания двигателей в пятницу на мысе Канаверал