Для характеристики нормального магнитного поля, кроме склонения, в обсерваториях наблюдают так называемое наклонение. Стрелка компаса расположена параллельно горизонту только в зоне, близкой к экватору, а на магнитных полюсах практически она должна стоять вертикально. В средних широтах стрелка компаса под разными углами наклонена к горизонту. Нанесенные на глобус линии, соединяющие равные значения наклонений, примерно соответствуют широтам.
Говорят, что третьей составляющей магнитного поля является сила, с которой стрелка притягивается к полюсу. И ее научились измерять и выражать в определенных значениях. Около полюсов эта сила значительно больше, чем у экватора.
Если взять и провести мысленно через всю Землю линию между магнитными полюсами, так сказать магнитную ось, то мы увидим, что она не пересечет центр Земли, а пройдет от него в 1200 километрах. И если магнитное поле Земли создается железным сердечником, то источник магнетизма должен быть расположен внутри планеты эксцентрично, ближе к определенной части поверхности Земли.
Но здесь новое противоречие с фактами. Рассматривая строение Земли по данным сейсмики, мы видели, что внутри планеты имеются концентрические геосферы; сфер же, которые были бы расположены эксцентрично к поверхности Земли, там нет. Как же разрешить это противоречие между сейсмической и магнитной информацией? Вывод один: никакого железного сердечника внутри Земли нет!
Нам известно, что в целом ряде участков нарушается нормальное магнитное поле Земли. В этих зонах наблюдаются резкие аномалии, причем иногда магнитная стрелка показывает куда угодно, только не на полюс. Одна из таких крупнейших магнитных аномалий в нашей стране располагается в пределах Курской, Белгородской и смежных с ними областей. Она получила название Курской магнитной аномалии.
В свое время, еще до революции, этой аномалией занимался профессор Московского университета Лейст. Он выделил участки сильных и относительно слабых аномальных зон и нанес их на карту. Лейст объяснил аномалию наличием крупных скоплений железных масс внутри Земли.
Во время революции материалы Лейста попали за границу, и уже в первые годы советской власти немцы пытались продать их Советскому правительству. В. И. Ленин, лично занимавшийся этим вопросом, отказался купить материалы Лейста и предложил геологу Губкину возглавить новую экспедицию по изучению Курской магнитной аномалии. Эта работа велась довольно долго и завершилась лишь после Великой Отечественной войны. Там были открыты участки, где железная руда залегает близко к поверхности, и уже сейчас Белгородский и целый ряд других карьеров дают нашим заводам, расположенным в центральной части СССР, большое количество высококачественного магнетита.
По самым скромным подсчетам оказалось, что в пределах Курской магнитной аномалии содержится более половины мировых запасов железной руды.
Такие крупные магнитные аномалии наблюдаются и в целом ряде других участков. Например, в области Северного Ледовитого океана магнитная аномалия тянется вдоль подводного хребта Ломоносова. Очень сильная магнитная аномалия располагается в южной части Атлантического океана. Много их и в других районах земного шара. Эти аномалии сейчас в основном изучены и нанесены на карту. Геологи расшифровали многие из них, причем данные магнитных измерений в целом ряде случаев подтвердили буровые скважины.
Оказалось, что довольно сильная магнитная информация поступает к нам из различных участков, расположенных сравнительно близко под поверхностью Земли. Эти участки связаны с особенностями строения земной коры. Расшифровав код магнитной информации, узнали, а потом проверили бурением, что поверхность гранитного слоя, залегающего под осадочным в пределах Европейской части СССР, показывает наличие иногда вздутий, иногда больших глубоких погружений. Мы получили возможность представить себе рельеф фундамента Европейской части СССР.
В некоторых участках этот фундамент выходит близко к поверхности. Например, в Карелии, на Кольском полуострове, на Украине и в окрестностях Воронежа. Иногда же он залегает на очень больших глубинах, например около Сарапула, в смежных участках Татарской и Башкирской АССР и Пермской области, где выделяется так называемая Сарапульская впадина, в которой фундамент расположен на глубине 10–12 километров от поверхности Земли.
Чем вызван этот гигантский «котел» в пределах Европейской части СССР, геологи пока не знают. Несомненно, какая-то из последующих сверхглубоких буровых скважин будет пройдена в Сарапульском котле, но сейчас мы можем только строить гипотезы о причинах формирования этой огромной впадины.
Распределением нормального и аномального магнитных полей Земли не заканчивается код магнитной информации. К нам поступает еще более сложная магнитная информация, которая свидетельствует о том, что магнитное поле Земли не остается постоянным, оно все время изменяется. Каждую секунду магнитное поле становится иным.
Различают очень много типов таких изменений, или, как говорят, вариаций, магнитного поля Земли. Кроме коротких периодических возмущений, замечаются изменения, зависящие от времени суток — суточные вариации и от времени года — годовые вариации магнитного поля Земли. Есть еще более сложные — вековые и даже геологические вариации магнитного поля Земли.
Когда стали детально изучать мелкие вариации — ежеминутные, суточные и годовые, — то заметили, что в их распределении намечается отчетливая связь с тем, что происходит на Солнце.
23 февраля 1956 года, в 8 часов утра по средне-европейскому времени, на Солнце произошел взрыв необычайной силы. Мощность его приравнивали к взрыву миллиона водородных бомб. Через небольшой промежуток времени на Земле началась магнитная буря. Прекратилась радиосвязь, на некоторых участках вышла из строя и телефонная связь. Даже скорость вращения Земли вокруг своей оси также изменилась. Земля затормозила свое движение на одну стотысячную долю секунды! Это очень и очень много для такого сверхточного механизма, каким является движущееся небесное тело.
На магнитное поле Земли влияют и сильные землетрясения, в особенности глубокофокусные, зона возмущения которых расположена в слое Голицына, на глубине около 800 километров от поверхности.
Есть и другие закономерности, подмеченные магнитными обсерваториями. Длительные наблюдения показали, что нормальное магнитное поле Земли подчинено закономерным вековым колебаниям. Данные наблюдения ежегодно наносятся на специальную карту, и сравнение их позволяет проследить закономерности векового хода изменения нормального магнитного поля.
А можно ли «увидеть» древние магнитные меридианы, выявить древнее нормальное магнитное поле? Оказывается, можно. Существуют способы изучения так называемого остаточного магнетизма, характерного для древних геологических эпох. Образно выражаясь, каждая частичка, расположенная в какой-нибудь податливой среде, представляет собой самостоятельный магнит, полюсы которого ориентированы на магнитный полюс данной эпохи. Когда эта среда затвердевает, в ней окаменевают и древние меридианы. Окаменелый меридиан!
Мы только что говорили, что точка Кюри в расплавленной массе равна 760 градусам. Представим себе поток вязкой полужидкой лавы, вытекающей из жерла вулкана. До тех пор, пока температура этой лавы выше 760 градусов, в ней не отражается магнитное поле Земли. Но стоит пересечь лаве этот рубеж, как в ней появятся отдельные магнитики, которые сразу же ориентируются по магнитным меридианам. А потом лава начинает застывать, и как только она затвердеет, застынет и направление магнитных частиц. Так в лаве окажутся окаменелые меридианы прошлых геологических эпох.
То же самое происходит в вязком морском иле, в котором отдельные составляющие его частички также ориентируются по древним магнитным полям. Стоит окаменеть этому илу, и в нем также затвердеют древние меридианы.
Геологи научились вырисовывать контуры этих древних меридианов, и когда были обобщены данные всех континентов, то оказалось, что магнитные полюса в разные эпохи располагались в различных участках Земли!
Вот как «пропутешествовал» Северный полюс. Полтора миллиарда лет тому назад он находился в области Канадских озер, потом стал перемещаться в широтном направлении на запад и спустя миллиард лет очутился в центре Тихого океана, в зоне Гавайских островов. Для того чтобы пройти от Гавайских островов до современного Дальневосточного побережья, ему понадобилось около 200 миллионов лет. Затем он резко повернул на север и двигался далее вдоль северного побережья Азии. Еще 100 миллионов лет назад полюс находился в зоне Берингова пролива, он продолжал свое «путешествие» и, наконец, достиг современного местоположения.
