Однако, несмотря на продолжение дискуссии об уровне Мирового океана, можно заметить одну тенденцию: увеличение глубин, от которых надо вести отсчет при реконструкции древней суши, существовавшей в эпоху последнего оледенения.
Не так далеки те времена, когда «твердо установленным» считалось, что уровень Мирового океана в эпоху последнего оледенения был ниже нынешнего на 90 метров. Затем новые факты заставили ученых назвать цифру 110 метров. Последняя серия открытий, сделанных при глубинном бурении, изучении коралловых построек, распространении пресноводных рыб и т. д., вновь заставили пересмотреть установленный уровень.
Сейчас даже самые осторожные исследователи называют величину 140–150 метров. Многие же отечественные и зарубежные ученые полагают, что уровень Мирового океана был ниже нынешнего на 180–200 метров.
Это значит, что, восстанавливая очертания островов и материков в эпоху последнего оледенения, мы должны считать былой сушей все, что на современных картах морей покрыто светло-голубой краской или ограничено изобатой 200 метров!..
Итак, уход последнего ледника, увеличившего уровень воды в Мировом океане на 150–200 метров, показал нам, что он играет очень важную роль в жизни нашей планеты.
О магнитном поле Земли (МПЗ) людям стало известно несколько столетий назад. К началу XVII века ученые выявили его характерные особенности, к концу XIX— научились описывать их математически, а в первой половине XX века одна за другой стали появляться гипотезы о его происхождении. Во второй половине нашего столетия в связи с существенным развитием измерительной техники произошли принципиальные изменения в науке о земном магнетизме.
Важный шаг в исследовании магнетизма сделал Карл Гаусс, великий теоретик и экспериментатор, который в 30-егоды прошлого века пришел к выводу: Земля должна обладать не одним, а многими диполями (телом, имеющим два магнитных полюса) — одним главным, пересекающим всю планету, и несколькими меньшими, каждое из которых простирается от ее ядра до того или иного района на поверхности.
Только в наши дни, используя спутники Земли, мы полностью убедились, до какой степени был прав «Карл Великий» физики. Действительно, выяснилось, что около 90 процентов силы и направленности МПЗ зависят от гигантского магнита, лежащего вдоль оси вращения планеты. Остальное составляют меньшие поля, окружающие от шести до восьми магнитов, которые указывают в различные районы Монголии, Западной Европы, Центральной Канады, Центральной Африки, южной части Индийского океана и Южной Америки.
Итак, в первом приближении МПЗ — это поле диполя или поле однородной намагниченной сферы. Магнитный момент Земли составляет 8,17х1025 электромагнитных единиц. Напряженность поля на экваторе достигает 0,3 Э, на полюсах — 0,6 Э. Это очень слабое поле, поскольку обычный магнит, находящийся в любом школьном физическом кабинете, имеет у своих полюсов несколько десятков эрстед.
Дипольное поле Земли обладает азимутальной симметрией: магнитные меридианы идут от одного полюса к другому по дугам большого круга, а магнитные широты — параллельно магнитному экватору. Магнитные полюсы сдвинуты относительно географических, поэтому наклон магнитной оси к оси вращения планеты составляет 11,5°.
На земном шаре имеются области, где реальное магнитное поле отличается от дипольного. Это — мировые или континентальные магнитные аномалии, названные так потому, что они простираются на расстояния до нескольких тысяч километров и соизмеримы с площадью континентов. Две такие аномалии — положительная и отрицательная — расположены в северном полушарии, две другие — в южном, а одна — на экваторе. Центры аномалий, а также вся картина изолиний смещается к западу.
Это западный дрейф геомагнитного поля. Скорость его составляет 0,2° в год.
Понятно, что ни в одной оболочке Земли, кроме жидкого ядра, не может происходить перемещение вещества с такой скоростью. Значит, мировые аномалии связаны с жидким ядром и являются органической частью главного геомагнитного поля, генерируемого в жидком ядре.
Магнитное поле Земли имеет два полюса. Южный расположен у берегов Северной Америки (ϕ≈70° южной широты, λ≈150° восточной долготы). Как оказалось, геомагнитное поле асимметрично.
Известно, что в результате определенных процессов, главным образом в ядре Земли, магнитные полюса планеты постоянно перемещаются, то есть направление, которое указывает компас в данной точке земной поверхности, год отгода меняется. Магнитное склонение, то есть разницу между географическим меридианом и направлением магнитной стрелки, приходится все время уточнять.
Сейчас Северный магнитный полюс движется на север со средней скоростью около 10 километров вгод, хотя иногда за одни сутки он может преодолевать до 80 километров.
Примерно раз в десятилетие положение магнитных полюсов Земли приходится определять заново, после чего ученые составляют новые карты, необходимые, в частности, для навигации. Так, например, в 1970-х годах Северный магнитный полюс располагался примерно в центре острова Батерст (архипелаг Парри), а до того — много южнее, на полуострове Бутия (и тот и другой находятся в пределах северо-западной территории Канады).
Заметим, что за последние 100 миллионов лет напряженность МПЗ не изменилась и лишь колеблется в пределах, обусловленных вариациями магнитного момента Земли.
Единственный процесс, способный создавать наблюдаемое на поверхности Земли знакопеременное поле с колебаниями типа так называемых вековых вариаций — это некое подобие «динамо-машины».
Механизм динамо, действующий в земном ядре, носит название гидромагнитного динамо. Основан он на взаимодействии двух типов магнитных полей и двух типов движений — суточного вращения и конвективных вихреобразных перемещений вещества в жидком ядре Земли.
Магнитное поле — это, во-первых, магнитное поле, которое мы наблюдаем на поверхности Земли, а, во-вторых, два замкнутых кольца силовых линий (северное и южное), параллельных экватору.
Направление кругового магнитного поля северного кольца противоположно направлению южного кольца.
Взаимодействие внешнего поля с суточным вращением порождает тороидальное (внутреннее) магнитное поле, а взаимодействие конвективных вихрей с тороидальными полями создает внешнее магнитное поле.
Для работы «динамо-машины» необходимо, чтобы присутствовали все рассмотренные виды движения и какое-то начальное поле. В качестве последнего может служить межпланетное магнитное поле.
Предположение о работе такого механизма в ядре Земли ведет к довольно четким представлениям как о самом ядре, так и о происходящих в нем процессах. Ясно, что в ядре происходят конвективные движения. Можно установить пределы скоростей этих движений и некоторых физических постоянных самого ядра (электропроводность, вязкость). Судя по неизменности характеристик геомагнитного поля, резонно предположить, что оно за миллиард лет не претерпело существенной эволюции.
Одна из ярких и замечательных особенностей МПЗ — изгода вгод, из столетия в столетие оно монотонно изменяется. Изучение его так называемых «вековых вариаций» с широким спектром периодов — от десятков лет до десятков тысячелетий — едва ли не одна из главных задач магнитологов.
Наиболее важную роль в развитии геомагнетизма сыграли новые направления этой науки — палеомагнетизм и археомагнетизм, позволившие «прочесть» историю геомагнитного поля за миллиард лет.
Известно, что все вещества так или иначе намагничиваются в присутствии магнитного поля, но только ферромагнетики способны частично сохранять приобретенную намагниченность после прекращения действия поля. Намагниченность ферромагнетиков — ее величина и стабильность — зависят не только от особенностей намагничивающего поля, но и от условий, в которых происходит намагничивание.
Чем меньше по интенсивности намагничивающее поле, тем большую роль играют присутствующие при этом внешние условия. И среди них наиболее существенным фактором является температура.
Породы, излившиеся на поверхность Земли при температуре 800 °C или выше и остывшие в магнитном поле до обычных (атмосферных) температур, приобретают термоостататочную намагниченность.
Ее не могут разрушить даже магнитные поля, в десятки и сотни раз превышающие МПЗ. Вот именно эта намагниченность сохраняется в породе до тех пор, пока не разрушатся сами ферромагнитные зерна.
По ней мы и узнаем как величину, так и направление МПЗ в те отдаленные времена, когда шел собственно процесс образования породы.
Сведения о геомагнитном поле Земли за последние тысячелетия дают нам и археологические раскопки.
