Какое излучение наиболее склоняется к магнитному полю

Гонка за полюсом

В Северном полушарии разворачивается научный детектив: от канадской Арктики к Сибири с невиданной скоростью движется Северный магнитный полюс. Почему так быстро? И в чем причины этого движения? Ученые высказывают версии.

Официальный информационный повод «пришел» в первых числах февраля: эксперты раньше срока обновили так называемую Мировую магнитную модель (WMM), описывающую основные параметры магнитного поля Земли. За сложной формулировкой — напряженная интрига: оказывается, это было сделано потому, что Северный магнитный полюс движется и за последнее время сильно ускорился! Например, прямо сейчас он близок к географическому Северному полюсу, а там уж и до Сибири рукой подать. Эффектные заголовки о том, что магнитный полюс «сбежал» от Канады к России, уже появились в ведущих мировых СМИ. Однако геополитика тут ни при чем: ученые в поисках ответов пытаются заглянуть под поверхность Земли, где происходят загадочные процессы. Попробуем разобраться.

Сначала — о самом Северном магнитном полюсе. Это некая условная точка, на которую указывает стрелка любого компаса, а интрига в том, что он находится в постоянном движении.

Впервые необычный дрейф заметил еще английский математик Генри Геллибранд 400 лет назад.

— Это было большим монументальным открытием: полюс не статичен, он находится в динамике,— цитирует The New York Times геофизика из Швейцарской высшей технической школы Цюриха Эндрю Джексона. Впрочем, сейчас речь о другом. Как отмечает газета, полюс не просто движется — он движется так, что ученые не могут это предсказать. Занятный факт: за пару столетий магнитный север перебывал на многих островах арктического архипелага и, наконец, двинулся в сторону Сибири.

Чем нынешняя ситуация принципиально отличается от того, что было, скажем, полвека назад? Очень просто: скорость движения полюса резко возросла. Судите сами: в течение XX века она составляла примерно 10 км в год, однако с 1980-х выросла до 55 км. А важно это потому, что магнитный полюс увязан с навигацией. «Огонек» обратился за разъяснениями в Институт физики Земли РАН.

Как человечество прощается с эталонами мер и весов

— Для навигации необходимо знать значение «местного склонения» в каждой конкретной точке на Земле или над ней,— поясняют в институте.— Магнитное склонение — это угол между направлением на Северный географический полюс и направлением на Северный магнитный полюс (именно на него указывает магнитная стрелка компаса). Магнитное склонение, таким образом, используется как поправка к показаниям компаса. Если ее не учесть, то путешественник прибудет не туда, куда надо. Величина магнитного склонения варьируется тем больше, чем ближе мы находимся к магнитным полюсам Земли. Поскольку инструментально измерить магнитное склонение в каждой точке земной поверхности невозможно, то основные параметры магнитного поля Земли можно определить по заранее вычисленной модели магнитного поля, одной из которых и является модель WMM.

Вот факт: модель WMM сегодня используется во всех устройствах, оснащенных компасом (от GPS-навигаторов до смартфонов), то есть точные измерения важны, к примеру, для военных или гражданской авиации. Но сложность в том, что оба магнитных полюса, и Северный, и Южный, находятся в постоянном движении: соответственно в каждой точке меняется и магнитное склонение, а значит, и модель WMM надо постоянно обновлять. Обычно это делают раз в пять лет, но в этот раз, в связи с ускорением полюса, 2020 года не дождались.

Можно ли заметить сдвиг «невооруженным глазом»? Вопрос в том, где именно вы находитесь. Условно говоря, на Северном полюсе вы, использую «старую» модель, рискуете промахнуться с пунктом назначения, а в Москве разница заметна не будет. И все же она важна: как сообщалось, в некоторых аэропортах мира даже приходится «переименовывать» полосы, это сделали, например, в Фэрбенксе, на Аляске, еще в 2009-м (большие белые цифры на краю взлетно-посадочной полосы как раз указывают на магнитный курс полосы). Эксперты, впрочем, отмечают: катастрофы нет, ведь саму модель вовремя обновили и теперь промахнуться никто не должен. А для россиян и вовсе предусмотрен бонус: мы станем чаще наблюдать северное сияние, ведь оно возникает в стратосфере как раз вблизи магнитного полюса.

Ученые, в свою очередь, озабочены другим: они пытаются понять, почему движение магнитного полюса вдруг ускорилось.

Ну, например, одна из версий, изложенная в авторитетном научном журнале Nature, гласит: столь быстрое движение полюса может быть связано с высокоскоростным потоком расплавленного железа — как раз под Канадой. По предположению ученых из Лидсского университета (Великобритания), этот поток, похоже, «размазывает» и ослабляет магнитное поле под Канадой, вот полюс и перетягивает к Сибири, где находится еще одна большая магнитная область. При этом большинство ученых сходятся в главном: подземная жизнь Земли (особенно в связке с магнитным полем планеты) для нас во многом еще загадка.

Однако, пожалуй, самое драматичное, что связано с этим дрейфом,— в другом. Оказывается, движение магнитных полюсов может быть началом так называемой инверсии магнитного поля планеты, когда ее полюса просто поменяются местами.

Тут надо пояснить. Вообще-то смена полярности магнитного поля Земли — редкое явление. Она может не меняться, скажем, миллионы лет, но бывало и так, что этот срок значительно сокращался — до десятков тысяч. В среднем, как подсчитали ученые, за последнее время инверсии случались примерно каждые 200–250 тысяч лет. Но именно сейчас пауза затянулась: инверсии не было уже 780 тысяч лет… Не пора ли? Специалисты предупреждают: при инверсии уменьшается защита планеты от космической радиации, так что повод для беспокойства все-таки есть. Конечно, ничего апокалиптического случиться не должно, ведь предыдущие инверсии не убили живые организмы на Земле. Однако вопрос о том, как на нее может отреагировать, к примеру, наша техника, открыт и актуален.

Как актуален и другой вопрос: возможно, это никакая не инверсия, а всего лишь временные колебания? Впрочем, даже в этом вопросе единства у ученых пока что не наблюдается.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Экспертиза

Ждем и следим

Причины движения Северного магнитного полюса кроются в механизме генерации магнитного поля нашей планеты, или геодинамо. Магнитное геодинамо «работает» во внешнем жидком ядре Земли на глубине от 2900 до 5150 км. Оно имеет сложный механизм, и мы вряд ли когда-то сможем познать его полностью. И все же кое-что нам известно: главными условиями возникновения магнитного поля Земли является ее быстрое вращение вокруг своей оси и источник тепла в ее ядре. Существуют разные математические и даже физические модели геодинамо, но они лишь позволяют имитировать основные особенности поведения геомагнитного поля. Предсказывать его мы, к сожалению, не умеем.

Впрочем, могу успокоить: если перемещение полюса вовремя обнаруживать и учитывать в моделях магнитного поля (WMM, IGRF), проблем быть не должно. Что, собственно, и сделали в начале 2019-го: WMM была досрочно обновлена в той ее части, которая относится к приполярным областям (при смещении полюса именно там погрешность навигационных приборов будет максимальной). Дело, правда, не только в навигации. Магнитное поле защищает нас от космического излучения, и его ослабление на порядки может привести к воздействию повышенной радиации на биосферу Земли. А это уже серьезно.

Возможно ли, что нынешнее движение Северного магнитного полюса связано с будущей инверсией (когда Северный и Южный магнитные полюса Земли меняются местами.— «О» )? Да, это возможно. Но вероятность того, что инверсия будет и что ее не будет — одинакова. Как я уже говорил, предсказывать поведение геомагнитного поля мы не можем. Однако архео- и палеомагнитологи, то есть ученые, изучающие поведение и структуру магнитного поля Земли в прошлом, давно обнаружили: перед инверсией напряженность геомагнитного поля значительно уменьшается (поле практически «выключается»), а амплитуда и скорость перемещения магнитных полюсов возрастают. Так вот в последние десятилетия мы действительно наблюдаем эти «признаки инверсии».

Согласно современным представлениям, процесс инверсии магнитного поля Земли может длиться от 200 до 8000 лет.

Так что теперь нужно последить за происходящим еще полвека, а то и пару веков. И уж потом определить, будет она или нет. Словом, ждем и следим.

А заодно ведем изыскания в области геомагнетизма, сегодня они в первую очередь направлены на понимание механизма генерации магнитного поля Земли. Когда у нашей планеты возникло магнитное поле? Почему оно возникло? Каким оно было миллионы и миллиарды лет назад? Для этого ведутся активные палеомагнитные и археомагнитные исследования «ископаемого магнетизма» — изучение магнитных минералов, которые во время формирования породы «сохраняют» величину и направление магнитного поля Земли на тот момент времени. Полученные данные используются для совершенствования математических моделей магнитного геодинамо, а эти модели, в свою очередь, позволяют лучше и точнее изучить эволюцию магнитного поля Земли в прошлом. Возможно, когда-нибудь это позволит нам заглянуть и в его будущее.

Физически это возможно

Спецпроект «Огонька» о передовых достижениях физики

Электричество и магнетизм

Действие электричества на живое известно давно, однако познание природы его, по существу, только начинается. Вли­яние магнитных полей на живое обнаружено относительно не­давно, точнее, в послевоенные годы, хотя о том, что эти поля существуют, люди знали уже много веков тому назад, и прак­тическое использование магнитных явлений на благо человека началось с создания компаса за 2-3 тысячи лет до нашей эры.

Давно обнаружена биологическая ориентация развития растений, перелета птиц. Серией наблюдений показано, что при отсутствии каких-либо четко выраженных естествен­ных или искусственных ориентиров животные при свободном перемещении ориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли. В 50-х годах эти явления начали получать науч­ное обоснование. Этому способствовали следующие наблюде­ния советских ученых: в зависимости от того, как расположены в почве семена кукурузы и пшеницы относительно силовых линий магнитного поля Земли, существенно изме­няются процессы их прорастания. Как сообщает А. С. Пресман, семена, высаженные корешком зародыша к южному магнит­ному полюсу, прорастают быстрее, чем высаженные кореш­ком к северному. Географические полюсы севера и юга не совпадают с магнитными полюсами. Семена, высаженные перпендикулярно силовым линиям, прорастают хуже, чем при параллельном расположении.

Интересные наблюдения сделаны в районе Курской маг­нитной аномалии — той части территории нашего Союза, где уже давно обнаружено в недрах железо, резко меняющее магнитное поле Земли на поверхности. Урожайность, по данным 1964-1967 гг., в сельских хозяйствах, расположен­ных вблизи зон магнитной аномалии, по сравнению с урожай­ностью в сельских хозяйствах, находящихся в других районах, аналогичных по почвенно-климатическим условиям, но с нор­мальным магнитным полем Земли, оказалась на 10-15% ниже. Сейчас можно считать доказанным, что рост и развитие семян зависят от ориентации их посадки относительно магнит­ного поля Земли.

Несколько слов скажем о магнитном поле окружающей среды. Магнитное поле окружающей человека и животных среды складывается из двух основных составляющих: 1 — маг­нитных полей, создаваемых электрифицированным транспор­том, работающими электродвигателями и генераторами, линиями электропередачи и т.д., и 2 — магнитного поля Земли.

Магнитное поле характеризуется значением напряженности. Напряженность, поля от искусственных источников можно определить только опытным путем для данной территории при данном числе и расположении электротехнических уста­новок. Магнитное поле Земли характеризуется строго опре­деленными составляющими, хотя тоже по численным значе­ниям может меняться.

Магнитное поле Земли характеризуется следующими основными параметрами: величинами магнитного склонения и магнитного наклонения и численными значениями напря­женности магнитного поля. Магнитное склонение представ­ляет собой угол между астрономическим (географическим) меридианом и магнитным меридианом. Астрономический меридиан — направление, определяющее истинное положение север — юг в данном месте. Магнитный меридиан — вообра­жаемая линия на земной поверхности, совпадающая с направ­лением земного магнитного поля. Магнитное наклонение ­- угол между горизонтальной плоскостью и направлением вектора напряженности магнитного поля. За единицу напря­женности магнитного поля принимают ампер на метр (А/м).
Различают вертикальную и горизонтальную составляющие вектора напряженности магнитного поля. На магнитных полюсах вертикальная составляющая и вектор полной напря­женности поля равны друг другу. Горизонтальная составля­ющая равна нулю. У магнитных полюсов свободно подвешен­ная магнитная стрелка принимает вертикальное положение. На магнитном экваторе вектор напряженности магнитного поля направлен горизонтально, т. е. совпадает с горизонталь­ной составляющей по значению и направлению. Аналитический расчет напряженности магнитного поля Земли, за исключением, территории полюсов, дает приближенное значение из-за неучета ряда магнитных аномалий, и особенно, из-за сложности учета влияния магнитного поля верхних слоев атмосферы.

Строгой теории происхождения магнитного поля Земли пока нет. В разное время выдвигались различные гипотезы, которые впоследствии опровергались. Поэтому очень кратко расскажем об одной лишь гипотезе, которая в настоящее время популярна среди метеорологов.

В толще Земли, в её расплавленной части (ядре), происходит движение зарядоносителей, создающее вихревые токи. Магнитное поле этих токов и образует наблюдаемое земное магнитное поле. Перемещение отдельных замкнутых систем токов в ядре или изменение их интенсивности приводят к изменению магнитного поля во времени, наблюдаемому
на поверхности Земли в виде векового хода.

Подобная точка зрения была впервые высказана в 1947 г. советским физиком Я. И. Френкелем, а позже получила поддержку в работах некоторых зарубежных ученых.

Но следует принять во внимание и следующее. Существует движение зарядоносителей и в атмосфере. Особенно сильно оно в верхних слоях атмосферы, в частности в ее иониза­ционных слоях. Магнитные поля, созданные этими токами, накладываются на магнитные поля вихревых токов массы Земли, в результате чего в атмосфере, во всех ее слоях, существует суммарное единое магнитное поле, в котором возникла жизнь, а затем и человек. Напряженность магнит­ного поля на поверхности Земли в целом невелика. на полю­сах она равна 24-40 А/м. Но напряженность непостоянна: она колеблется по суткам, месяцам, годам. Происходят резкие увеличения напряженности. Причина их — спорадические явле­ния, возникающие на Солнце и сопровождающиеся измене­нием солнечной активности. При этих явлениях от Солнца к Земле устремляются потоки ультрафиолетовой рентгеновской радиации, радиации более жесткого излучения и потоки корпускулярного излучения. Взаимодействие их с элементар­ными частицами в верхних слоях атмосферы приводит к рез­кому увеличению потоков зарядоносителей, магнитные поля которых вызывают увеличение магнитного поля Земли, называемое магнитной бурей. Во время магнитных бурь, продолжающихся от минут до суток, напряженность магнитного поля Земли возрастает в тысячи, а иногда и в десятки тысяч раз.

Исследованиями, проведенными в 50-70-х годах, уста­новлено влияние на человека магнитныx полей вообще и магнитных бурь в частности. Об этом достаточно убедительно и обстоятельно говорится в книгах А. С. Пресмана «Электро­магнитное поле и природа» и «Электромагнитные поля в био­сфере». Приведем некоторые примеры. В 1930 г. А. Л. Чижевский, а затем и другие исследователи обратили внимание на связь между развитием ряда заболева­ний и процессами, происходящими на Солнце. На основе статистических данных, полученных за много лет, А. Л. Чи­жевский показал связь между возрастанием солнечной актив­ности и вспышками эпидемии чумы, холеры, дифтерии, гриппа, менингита и даже возвратного тифа. Английскими учеными установлен четко выраженный рост нервно-психи­ческих заболеваний при 67 магнитных бурях. Подобные данные получены на 40 тысячах заболеваний. В период 1957­-
1961 гг. на 30 тысячах заболеваний было прослежено влияние 7, 14, 21, 35-дневных систематических возрастаний магнитной напряженности на тяжесть протекания заболеваний. Обнару­жено подобное влияние на развитие нарушения сердечно­-сосудистой деятельности. В этом плане представляют интерес обстоятельные наблюдения, проведенные В. М. Гнедушевым в Свердловске.

А. С. Пресман обращает внимание на то, что в периоды солнечной активности возрастают размножение и токсичность ряда болезнетворных бактерий, повышается скорость свертывания крови и число лимфоцитов. В. К. Подшебякин в Киеве на очень большом числе случаев установил четкие изменение биопотенциалов по амплитуде, частоте и форме кривых, происходящие во время магнитных бурь. на основе своих данных он классифицирует людей на следующие группы: к первой группе относятся те, которые изменением значения амплитуды биопотенциала головного мозга реагируют на наступающую магнитную бурю за 3-4 дня; ко второй ­- реагирующие за сутки; к третьей — в момент самой бури; к четвертой — по прошествии 2-3 дней после бури и, наконец, к последней (10-15% наблюдаемых) — люди, на состоянии биопотенциала которых магнитная буря не отразилась. Приведенные факты не являются исчерпывающими. Однако полу­ченные в разное время, в разных странах и разными наблюда­телями выводы однозначно доказывают, что факт влияния магнитных полей и магнитных бурь на человека достоверен. Но через какие механизмы осуществляется это влияние? Электрические поля, электрические токи так или иначе про­являют свое влияние через взаимодействие с электрическими параметрами живого организма. Если влияние магнитного поля обнаружено, то можно предположить, что поле взаимо­действует с магнитными свойствами живого организма. Характерная особенность действия магнитного поля на жи­вой организм заключается в том, что он «прозрачен» для поля. От удара палкой жизненно важные органы тела в той или иной степени защищены мускулатурой. Даже силь­ный огонь не сразу приводит к тяжелому исходу. Система кровообращения, мускулатура, обладающие электропровод­ностью, в известной степени могут шунтировать опасный ток. Проникающая радиация частично или полностью по­глощается в поверхностных областях тела. И только маг­нитное поле действует на весь организм сразу в целом: от тела и органа до клетки и отдельных ее молекул и ато­мов.

Присущи ли магнитные свойства живому? Примеры влияния магнитных бурь на живой организм вызвали необходи­мость проведения исследований. Сложность этих исследова­ний состоит в том, что область магнитных измерений малых величин является одной из сложнейших областей измеритель­ной техники. Только в 60-х годах появились протонные магнитометры, обладающие достаточной разрешающей спо­собностью и точностью, а до их появления основным прибо­ром, измеряющим магнитные поля, по существу, являлась подвешенная на нитке магнитная стрелка, поворачивающаяся по направлению силовых линий магнитного поля. Получение железа, обладающего большой магнитной проницаемостью, использование новых физических явлений позволили про­вести первые исследования магнитных свойств живого орга­низма. Установлено наличие переменного магнитного поля возникающего при работе сердечной мышцы, и это сразу нашло практическое применение.

У нас и за рубежом созданы первые образцы магнитокар­диографов. Использование их в клиниках показало возмож­ность выявления начала серьезных сердечных заболеваний значительно раньше, чем это делается с помощью электро­кардиографа. Открываются большие перспективы в плане предупреждения сердечно-сосудистых заболеваний. Но о них можно будет говорить тогда, когда магнитокардиограф станет простым и несложным прибором. Достаточно сказать, что в первых образцах этих приборов преобразователи пер­вичной информации выполнялись на катушках с несколькими миллионами витков.

Шагом вперед в этом на правлении явился прибор для измерения магнитных полей мозга человека, созданный в лаборатории Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР. Прибор снабжен дву­мя разнесенными в пространстве датчиками, что позволяет избавиться от вредного шумового фона. Магнитоэнцефало­граммы, снимаемые этим прибором, существенно дополняют уже ставшие привычными электроэнцефалограммы. С его помощью уже получены первые положительные результаты в диагностике патологической напряженности мышц, анома­лий магнитных свойств плазмы крови и т.д.

Микроминиатюризация радиотехнических деталей, исполь­зование проводов микронных сечений сделают возможной еще более совершенную приборную реализацию метода магнитной диагностики и, возможно, магнитной терапии сердечно-сосудистой системы.

Где источники магнитных полей живого организма и как они взаимодействуют с магнитными полями атмосферы?
Сначала об источниках. В первых главах книги мы неодно­кратно останавливались на движении зарядоносителей, на сложной природе биоэлектричества, отмечали важнейшую роль в процессах жизнедеятельности биотоков, создаваемых мигрирующими по молекуле электронами и ионами. В первом приближении можно считать, что эти токи, переменные по значению, и являются, по-видимому, источником магнит­ных полей живого организма, в частности магнитных полей сердечной мышцы. Это показывает, что на биоэлектричество распространяются общие законы электромагнетизма: возни­кает и изменяется по значению ток, возникают и изменяются магнитные поля. В контуре, обладающем электропровод­ностью, помещенном в переменное магнитное поле, возникает электрический ток; возникает он и в электропроводящем кон­туре, находящемся в постоянном магнитном поле, если сам контур перемещается. Все это присуще и биоэлектромагнетизму, но магнитные явления, несомненно, отражают очень тон­кие и сложные явления, происходящие в живом организме.

Следующий очень перспективный и весьма сложный этап­ — изучение взаимодействия магнитных полей внешней среды и человека. Характерной особенностью его будет комплекс­ное рассмотрение всех параметров среды, и в первую очередь биоэлектромагнитных явлений.

Важность такого рассмотрения можно проиллюстрировать примером. Л. К. Сапожков под руководством автора данной книги проводил работы по исследованию возможности созда­ния рациобиосферы в замкнутых помещениях, под которой, в отличие от известного понятия биосферы, понимается искус­ственно создаваемая окружающая человека среда, обеспечи­вающая оптимальные условия его пребывания и работы. В процессе проведения этих исследований был сделан сравни­тельный анализ влияния. всех основных факторов окружа­ющей среды на состояние сердечно-сосудистой системы человека. Материалом исследования было число вызовов в сутки скорой медицинской помощи в Ленинграде к людям при острых сердечных приступах. Полученные данные сопо­ставлялись с метеорологическими факторами среды. В ка­честве таких факторов были взяты температура, влажность, атмосферное давление, изменение атмосферного давления, изменение магнитного поля Земли.

Аналитическая обработка свыше 100000 вызовов скорой помощи при сердечно-сосудистых заболеваниях показала следующее. Число вызовов по дням к этой категории боль­ных непостоянно — иногда день ото дня оно увеличивается более чем в 2-2,5 раза. Сначала предполагалось, что основ­ным фактором, определяющим увеличение вызовов, были резкие перепады давления или температуры. Дело в том, что суточные колебания магнитного поля Земли невелики. Коле­бания магнитного поля, образующегося за счет промышлен­ных и транспортных электромеханизмов, во много раз боль­ше. По существу, измерить колебания магнитного поля в городах невозможно. Пришлось использовать данные измерений магнитного поля, получаемые из магнитоионо­сферной обсерватории Ленинградского филиала института земного магнетизма, ионосферы и распространения радио­волн АН СССР. Произведенная по составленному Л. К. Сапож­ковым алгоритму статистическая обработка методом иден­тификации процесса дала неожиданный результат. Число вызовов зависит от параметров окружающей среды, и на его увеличении, по-видимому, сказались неблагоприятные изме­нения этих параметров. Из них основными оказались измене­ние магнитного поля и резкие перепады суточной темпера­туры и атмосферного давления при определенном соотношении всех других параметров.

Основной вывод из этого исследования следующий. Сер­дечно — сосудистая система обладает удивительно тонко выра­женной чувствительностью к изменению магнитного поля Земли и частотных составляющих перепада атмосферного давления. При экспериментах на животных, проводимых в магнитных полях значительно большей напряженности по сравнению с магнитным полем Земли и отличных от него по форме изменения, удалось обнаружить влияние полей на животных, но оно оказалось иным, чем на человека. Обсле­дование людей, работающих по условиям профессиональной деятельности вблизи источников магнитного поля, показало наличие жалоб «а ухудшение состояния здоровья; однако это ухудшение не протекает в столь острой форме, с какой приходится сталкиваться врачу скорой помощи. Отсюда напрашивается общий вывод.

Биоэлектрические и биомагнитные явления неразрывно связаны с электричеством и магнетизмом окружающей атмосферы и всеми физическими ее параметрами. Изучение этих связей открывает удивительные перспективы в позна­нии живой материи, а главное, дает возможность регулиро­вать и создавать оптимальные условия среды, окружающей человека, и условия его деятельности.

Основоположником нового направления науки об окру­жающей человека среде, именуемого рациобиосферологией, по праву можно считать замечательного ученого академика Владимира Ивановича Вернадского.

Электричество и магнетизм, существующие в природе, активно участвовали в эволюционном развитии человека. То и другое представляет собой часть биосферы. Что такое биосфера? Слово «биосфера» появилось в литературе в начале XIX века. Этим словом Французский ученый Ламарк назвал «область существования живого». В конце того же века австрийский ученый геолог Эрик Зюсс распространил поня­тие биосферы на геологию, показав, что земные недра в значительной степени обязаны своим происхождением физико-химическим энергетическим процессам живого мира. Био­сфера как область существования живого по Ламарку бытует в печати и до сих пор.

В 1926 г. В. И. Вернадский по-иному определил понятие «биосфера». Биосфера — не область существования живого, а условия и факторы окружающей среды, в которой благо­даря взаимосвязанным и взаимообусловленным изменениям этих условий и факторов возникла и существует земная жизнь. Приведем его слова: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой, и перед ним, его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человека как единого целого». Подобное положение развивается В. И. Вернадским и далее. Окружающая человека среда не всегда благоприятна для его существования, но она может и должна перестра­иваться в интересах человека. Но в этом плане понятие «биосфера» пока еще не получило широкого распростране­ния и подменяется менее удачным понятием «среда обита­емости».

Под рациобиосферой («рацио» от латинского слова ratio­- разум), следуя учению о биосфере Вернадского, надо пони­мать искусственную, окружающую человека среду, облегча­ющую ему жизнь и создающую оптимальные условия его труда и пребывания. Современные условия значительно отличаются от условий труда и быта людей, живших сотни лет назад. Изменилось соотношение поверхности Земли, занятой лесом и растительностью, изменились величина и спектр радиационных излучений, изменился круговорот влаги, про­исходящий в виде испарений с Земли и падающих на Землю различных осадков. Наиболее существенные изменения начали происходить с конца XIX века, когда в жизни человека активную роль стала играть техника. Воздушная среда загряз­няется отходами от сжигаемого в самолетах топлива, отхо­дами промышленности, возрастают изменения электромагнит­ных полей за счет увеличения количества радиостанций. Изменение окружающей среды прежде всего проявилось в изменении микрофлоры и величин электромагнитных по­лей, взаимодействующих с человеком. Избыток в течение су­ток значительной искусственной освещенности со спектром, отличным от естественного, привел к большому понижению чувствительности зрения у горожан по сравнению с лицами, проживающими в сельской местности. Характерный пример.

Немногим больше 100 лет назад сцена Мариинского театра в Петербурге, ныне Академического театра оперы и балета имени С. М. Кирова, освещалась 40-50 керосиновыми лам­пами, размещенными по внешнему периметру сцены. Осве­щенность сцены не вызывала нареканий. Ныне сцену осве­щают мощнейшие прожекторы из боковых лож, имеются боковые подсветки, отдельно освещается задний фон, однако зритель часто жалуется на тусклое освещение сцены.

Потребность в большей освещенности относится не только к театру. Не случайно за последние 20 лет дважды пересматри­вались государственные нормативы обязательной освещен­ности в сторону значительного их повышения, а свет — это же электромагнитное излучение. Понижение чувствительности зрительного анализатора, определяемой значением электри­ческого импульса, поступающего в центральную нервную систему, несомненно, — явление нежелательное. Но в то же
время это снижение электрической активности зрительного анализатора — своеобразная защитная реакция организма на повышенное действие зрительных раздражителей, своеоб­разная адаптация к ним.

Современныетурбореактивные и реактивные, самолеты за несколько часов перевозят людей из одной климатиче­ской зоны в другую. Эти люди должны находиться, а во многих случаях и работать в условиях, резко отличных от тех, в которых они находились и работали всего несколько часов ранее. К числу изменившихся параметров окружа­ющей среды относятся электромагнитные поля. Постепенной адаптации к окружающей среде, которая происходит хотя бы при переезде на поезде, покрывающем то же расстояние за несколько суток, при этом нет. Естественно возникает вопрос: можно ли ускорить адаптацию к внешней среде? Имеющиеся данные исследований показывают, что да, можно. Работы в этом направлении проводятся на базе рациосфе­рологии.

Рациосферология — это наука о рациональной искусствен­ной окружающей человека среде обитаемости, обеспечива­ющей оптимальные условия пребывания и труда человека. Повторение этого определения здесь сделано сознательно, так как рациобиосфера часто подменяется понятием микро­климата. Микроклимат в производственных, жилых помеще­ниях, в кабинах самолетов пытаются сохранить или воссоз­дать по ряду эквивалентных параметров, по уровню климата лесистой местности средней полосы России или берега Чер­ного моря. Жизнь начинает убедительно показывать, что, во-первых, создаваемая существующими кондиционными устройствами среда не воспроизводится полностью с жела­емыми параметрами, а, во-вторых, великолепный для отдыха климат со всеми параметрами среды обитания не всегда обеспечивает оптимальные условия труда.

Что же характеризует окружающую среду? В течение дли­тельного времени общепринято основными параметрами, характеризующими внешнюю среду обитаемости, считать стан­дартный азотно-кислородный состав воздуха, температуру в пределах 18-25 С, относительную влажность 60-80%, атмосферное давление 760 мм рт. ст., постоянный — спектраль­ный состав электромагнитного излучения видимой части спектра. Такая среда возникла около миллиона лет назад, когда наступило равновесие, обусловленное совместным существованием растений и живых организмов, нуждающихся в кислороде. Эту среду и стараются воспроизвести кондици­онированием. До последнего времени перечисленных основ­ных параметров было в основном достаточно для обеспечения искусственной среды в производственных и жилых поме­щениях. Ранее упоминалось, что сейчас в атмосфере содержатся отходы, выделяемые промышленными предприятиями и воздушным транспортом. Настало время учитывать их, а также остальные параметры среды, воздействующие на чело­века, в особенности электромагнитные поля.

На рис. 1 показана структурная схема, характеризующая рациобиосферу. Как видно из этой схемы, число воздейству­ющих на человека факторов среды значительно больше ранее перечисленных. При создании систем жизнеобеспечения или, что то же самое, систем искусственного климата все они должны в той или иной степени учитываться. Пока это сделать невозможно. Обычно санитарно гигиенические исследования в этом плане ограничиваются изучением влияния на человека одного или двух одновременно воздействующих факторов вне зависимости от остальных. Сейчас становится очевидным, что реакция человека на изменение среды обусловлена дей­ствием всего комплекса факторов. Например, воздействие на человека температуры и влажности неоднозначно при различных напряженностях магнитного и электрического полей. К сожалению, пока еще нет комплексных измеритель­ных систем, оценивающих реакцию человека на изменение среды. Да, пожалуй, и в оценке совокупности параметров, характеризующей оптимальное пребывание человека, нет еще единого мнения. Нет еще и систем искусственного климата с взаимосвязанным регулированием хотя бы 5-6 внешних параметров с учетом реакции человека. Но это будет! Будет обязательно! Пока еще исследования в этом плане проводятся для обеспечения безопасности полета современных летательных аппаратов и космических кораблей, а также для создания условий работы в специальных произ­водственных помещениях. Влияние искусственной среды на человека прямо и косвенно будет проявляться в тех или иных. изменениях электрической активности человека да и любого организма, и, следовательно, эти изменения могут в дальнейшем стать одной из мер оценки оптимизации внеш­ней среды.

При создании искусственной атмосферы возникает мораль­ная проблема, связанная с выбором параметров. Допустим, будет найден состав среды, позволяющий кратковременно или даже длительно повысить работоспособность, увеличить разрешающую способность восприятия информации, но при этом будет снижаться средняя продолжительность жизни, или, наоборот, будут созданы условия физиологического комфорта, сохраняющие и даже повышающие среднюю продолжительность жизни, но резко снижающие возможности перегрузки организма в напряженных ситуациях. Могут быть и иные возможности. Какое же принять решение? Несомненно, одно — надо стремиться к полноценной реализации всех требований. Оптимизация только газовой среды, температу­ры, влажности недостаточна. Надо учитывать все факторы, приведенные на рис. 1.

Этот учет рекомендуется выполнять следующим образом. Прямоугольник в центре схемы символически означает состояние человека, обусловленное факторами среды, пере­численными в прямоугольниках слева и справа. С помощью приборов, характеризующих состояние человека, в частности прибора, описанного в пятой главе, получается общая оценка состояния человека, определяемая тем или иным суммиру­ющим прибором. Сигнал от этого, пока еще не существу­ющего суммирующего прибора передается на системы, регу­лирующие изменение тех или иных параметров, благодаря которому, создается среда, обеспечивающая наилучшие условия труда и пребывания человека. Такая система регулиро­вания среды мыслится как система, суммирующая оценки состояния одного человека и группы людей, находящихся в помещении. Будущие исследования в этой области покажут, что электричество и магнетизм действуют на человека не толь­ко непосредственно, но и через другие факторы, например микрофлору.

Микрофлора характеризуется словом «биоаэрозоль». Био­аэрозоль представляет собой различные микроорганизмы, ­бактерии, вирусы, грибки (плесень). В зависимости от условий среды они существуют в воздухе. Микрофлора наиболее быстро реагирует на изменения, происходящие в атмосфере, включая изменения ее электромагнитных свойств. Микро­организмам, как любым живым организмам, нужна газовая среда, пища, опора для размножения, электромагнитные поля. Пищей являются различные химические субстаторы, опорой для размножения служит пыль (неметаллическая), кожа живого организма, изоляционные материалы, дерево, бумага и т. д. В присутствии людей число микроорганизмов резко возрастает. Продукты жизнедеятельности человека являются для них великолепным питанием. Из воздуха многие из них ассимилируют углекислый газ, кислород и примеси, необхо­димыe для синтеза белков. В результате деятельности микро­организмов возникают промежуточные химические соеди­нения — такие, как водород, муравьиная кислота и другие органические соединения.

Микроорганизмы исключительно гибко реагируют, в част­ности, на появление электромагнитного излучения вне види­мой части спектра изменением своего вида,электромагнитных полей происходят изменения микроорганизмов. Некоторые из них гибнут, у некоторых меняются наследственные свойства. Влияют на них и геомагнитные изменения. Микроорганизмы нужны для жизни человека. Если некоторые из них опасны, то многие необходимы для его существования. Необходи­мость регулирования числа и видов микроорганизмов в воз­духе уже сейчас представляет собой одну из существенных задач при решении проблемы создания рациобиосферы.

Какое излучение наиболее склоняется к магнитному полю

В 60-х годах XX века совершенно случайно, при наблюдении с радиотелескопом, который был предназначен для изучения мерцаний космических радиоисточников, Джослин Белл, Энтони Хьюиш и другие сотрудники Кембриджского университета Великобритании обнаружили серии периодических импульсов продолжительностью 0,3 секунды на частоте 81,5 МГц, которые повторялись через удивительно постоянное время, через 1,3373011 секунды. Это было совершенно непохоже на обычную хаотическую картину случайных нерегулярных мерцаний. Появилось даже предположение о внеземной цивилизации, посылающей на Землю свои сигналы. Поэтому для этих сигналов ввели обозначение LGM (сокращение от английского little green men «маленькие зеленые человечки»). Предпринимались серьезные попытки распознать какой-либо код в принимаемых импульсах. Это оказалось невозможным, хотя, как рассказывают, к делу были привлечены самые квалифицированные специалисты по шифровальной технике.

1

Рисунок 6.5.4.1.

Миллисекундный пульсар PSR 1957+20 в видимом диапазоне. Импульсы прерываются на 50 минут каждые 9 часов, что указывает на то, что пульсар затмевается своей звездой-компаньоном

Через полгода обнаружили еще три подобных пульсирующих радиоисточника. Стало очевидным, что источники излучения являются естественными небесными телами. Они получили название пульсары .

За открытие и интерпретацию радиоизлучения пульсаров Энтони Хьюишу была присуждена Нобелевская премия по физике.

В настоящее время считается, что пульсары – это нейтронные звезды, образовавшиеся после вспышек сверхновых. Постоянство пульсации объясняется стабильностью вращения нейтронных звезд.

Пульсары было принято обозначать четырехзначным числом. Первые две цифры означают часы, две следующие – минуты прямого восхождения пульсара. Впереди ставятся две буквы латинского алфавита, указывающие на место открытия. Первый пульсар получил обозначение СР 1919 – Кембриджский пульсар. Сейчас радиопульсары обозначают буквами PSR и более точным значением координат: прямое восхождение (часы, минуты) и склонение (знак, градусы и угловые минуты).

Знаменитый пульсар в Крабовидной туманности обозначался раньше NP 0531; теперь он обозначается PSR J0535+2200 (буква J указывает на то, что координаты даны на 2000 год). Его период составляет 0,033 с. Сигналы пульсара идут из облака, образованного остатками Сверхновой 1054 года, отмеченной в китайских и японских летописях.

2

Рисунок 6.5.4.2.

В Крабовидной туманности находится пульсар NP 0531

Пульсар отождествляется со звездой 16,5 m , находящейся в центре туманности.

В настоящее время открыто более 1300 пульсаров в радиодиапазоне. Подавляющее их большинство (до 90 %) имеет периоды в пределах от 0,1 до 1 с. Есть пульсары с очень малыми периодами, менее 30 мс, так называемые миллисекундные пульсары .

В конце 1982 года в созвездии Лисички был обнаружен миллисекундный пульсар с периодом 0,00155 с. Вращение с таким поразительно коротким периодом означает, что звезда делает 642 оборота в секунду. Очень короткие периоды пульсаров послужили первым и самым веским аргументом в пользу интерпретации этих объектов как вращающихся нейтронных звезд. Звезда со столь быстрым вращением должна быть исключительно плотной. Действительно, само ее существование возможно лишь при условии, что центробежные силы, связанные с вращением, меньше сил тяготения, связывающих вещество звезды.

Миллисекундные пульсары оказались не самыми молодыми, а самыми старыми. Они происходят из двойных систем, где аккреция раскручивает уже немолодые нейтронные звезды. У этих пульсаров самые слабые магнитные поля.

Сейчас известны не только пульсары, излучающие в радиодиапазоне, – их называют радиопульсарами , – но и рентгеновские пульсары .

Рентгеновские пульсары излучают регулярные импульсы рентгеновских лучей и имеют сильное магнитное поле. Они также представляют собой нейтронные звезды, у которых магнитные поля – вместе с быстрым вращением – и создают эффект пульсаций, хотя эти поля и действуют по-разному в радиопульсарах и пульсарах рентгеновских.

Рентгеновские пульсары – это тесные двойные системы, в которых одна из звезд является нейтронной, а другая – яркой звездой-гигантом.

Рентгеновский пульсар в Геркулесе открыт в 1972 году с помощью исследовательского спутника «Ухуру». Он посылает импульсы с периодом 1,24 с. Это период вращения нейтронной звезды. В системе имеется еще один период. Нейтронная и «обычная» звезда совершают обращение вокруг их общего центра масс с периодом 1,7 дня. «Обычная» звезда при своем орбитальном движении регулярно оказывается на луче зрения, соединяющем нас и нейтронную звезду, и потому она заслоняет на время рентгеновский источник. Это возможно тогда, когда плоскость звездных орбит составляет лишь небольшой угол с лучом зрения. Рентгеновское излучение прекращается приблизительно на 6 часов, потом снова появляется, и так каждые 1,7 дня.

Длительные наблюдения позволили установить еще один – третий – период рентгеновского пульсара в Геркулесе: этот период составляет 35 дней, из которых 11 дней источник светит, а 24 дня нет. Причина этого явления остается пока неизвестной.

У некоторых из рентгеновских пульсаров вещество перетекает к нейтронной звезде струей, как в барстерах (регулярно вспыхивающих рентгеновских источниках). Звезда-гигант теряет вещество в виде звездного ветра, аналогичного солнечному ветру, только во много раз сильному. Часть плазмы звездного ветра попадает в окрестности нейтронной звезды, где и захватывается ею. Однако при приближении к поверхности нейтронной звезды заряженные частицы плазмы начинают испытывать воздействие магнитного поля нейтронной звезды-пульсара. Магнитное поле способно перестроить аккреционный поток и сделать его сферически несимметричным, направленным. Из-за этого и возникает эффект пульсаций излучения, эффект маяка.

Нейтронные звезды рентгеновских пульсаров обладают очень сильным магнитным полем, достигающим значений , что в 10 11 –10 12 раз больше среднего магнитного поля Солнца.

Рентгеновские пульсары располагаются преимущественно в диске Галактики, где могли недавно появиться голубые гиганты.

Если взять период пульсара Крабовидной туманности = 0,033 с, то соответствующая ему частота вращения , составит приблизительно 200 рад/с. Из неравенства для ускорений , следует неравенство для средней плотности звезды : .

На этом основании найдем нижний предел его плотности, который равен > 6•10 14 кг/м 3 . Это очень значительная плотность, которая в миллионы раз превышает плотность белых карликов.

Оценка плотности миллисекундного пульсара с периодом = 0,00155 с приводит к еще большему значению: > 2•10 17 кг/м 3 .

Эта плотность приближается к плотности вещества внутри атомных ядер, равной > 2•10 18 кг/м 3 . Столь компактными, сжатыми до такой высокой степени могут быть лишь нейтронные звезды: их плотность действительно близка к ядерной.

Модель 6.8. Пульсары

Как и у Земли, магнитная ось нейтронной звезды наклонена к ее оси вращения. Из-за этого возникает эффект маяка: яркое пятно то видно, то не видно наблюдателю. Излучение быстро вращающейся нейтронной звезды представляется наблюдателю прерывистым, пульсирующим. Этот эффект был предсказан теоретически советским астрофизиком В. Ф. Шварцманом за несколько лет до открытия рентгеновских пульсаров. На самом деле излучение горячего пятна происходит, конечно, непрерывно, но оно не равномерно по направлениям, не изотропно, и рентгеновские лучи от него не направлены все время на нас, их пучок вращается в пространстве вокруг оси вращения нейтронной звезды, пробегая по Земле один раз за период.

Излучение пульсаров носит нетепловой характер, никак не связано с нагревом нейтронной звезды, с температурой, с тепловыми процессами на ее поверхности. Это следует из анализа спектра излучения пульсаров.

Пульсар в Крабовидной туманности – остаток вспышки сверхновой 1054 года. Его излучение регистрируется во всех диапазонах электромагнитных волн – от радиоволн до гамма-лучей. Больше всего энергии он испускает в области гамма-лучей – 10 37 эрг/с. В рентгеновском диапазоне пульсар излучает около 10 36 эрг/с. В оптическом диапазоне его мощность примерно в 200 раз меньше, а в радиодиапазоне еще в сотни раз меньше. Принимаемый гамма-поток в рентгеновской области в 5–10 раз меньше. Можно проверить, что ни при какой температуре излучение нагретого тела не может обладать таким распределением энергии по областям спектра.

Нейтронная звезда обладает значительным магнитным полем. Скорее всего, поле имеет дипольный характер, а его ось наклонена к оси вращения нейтронной звезды. Система силовых линий магнитного поля вращается с огромной угловой скоростью, с какой вращается сама нейтронная звезда. На поверхности нейтронной звезды нейтроны могут распадаться на протоны и электроны. Сильное магнитное поле подхватывает заряженные частицы и разгоняет их до околосветовых скоростей. Частицы высоких энергий, отрываемые от поверхности нейтронной звезды и ускоряемые сильным электрическим полем, создают поток, исходящий от нейтронной звезды и похожий на солнечный или звездный ветер. Магнитное поле увлекает этот поток во вращение вместе о нейтронной звездой. Так вокруг нее возникает расширяющаяся и вращающаяся магнитосфера. Движущиеся электроны генерируют электромагнитные волны, которые излучаются узким быстровращающимся пучком. Излучение имеет тормозной характер.

Какое излучение наиболее склоняется к магнитному полю

Магнитное поле современной Земли лучше всего описывается полем геоцентрического диполя с наклоном оси по отношению к оси вращения Земли в 11њ5′. Центр диполя — элементарного бесконечно малого магнита — смещен в Восточное полушарие от центра Земли на 430 км. Силовые линии магнитного поля «входят» в планету вблизи Северного географического полюса и «выходят» вблизи Южного (рис. 1, I). Там, где силовые линии «входят» в земной шар, располагается Южный магнитный полюс. Следовательно, истинный Южный магнитный полюс находится вблизи Северного географического полюса, но так уж исторически сложилось, что Южный магнитный полюс для удобства договорились считать Северным.

Рис. 1. Элементы магнитного поля Земли

Магнитное поле Земли является векторным и характеризуется положением вектора в пространстве и его напряженностью . Суммарный вектор Т, изображенный на рисунке 1, II, разлагается на горизонтальную Н и вертикальную Z составляющие. Угол I между горизонтальной составляющей Н и полным вектором Т называется магнитным наклонением, а угол D — между направлениями на магнитный и географический полюсы — магнитным склонением. Существуют карты линий равных величин магнитных склонений (изогон), линий равных магнитных наклонений (изоклин) и линий равных значений полной напряженности магнитного поля (изодинам). На Северном магнитном полюсе наклонение равно + 90њ, на Южном соответственно — 90њ. В пределах магнитного экватора, не совпадающего с географическим, наклонение равно нулю.
Напряженность современного магнитного поля составляет около 0,1 А/м, и считается, что в геологическом прошлом величина напряженности могла колебаться, но максимум на порядок величин. Геомагнитное поле Земли за последние 2,0 — 2,5 млрд. лет, что составляет больше половины ее геологической истории, принципиально не изменялось.
Еще в XVII веке было обнаружено изменение магнитного склонения со временем. Так называемые вековые вариации и всех остальных элементов магнитного поля Земли сейчас достоверно установлены и регулярно составляются специальные карты изопор, то есть линий равных годовых изменений какого-либо элемента магнитного поля. Такие карты можно использовать только в определенный, не более 10 лет, интервал времени в связи с периодичностью вековых вариаций, особенно «быстрых». Все магнитные материковые аномалии, например изогоны, то есть линии равных магнитных склонений, медленно, со скоростью 22 км в год (0,2% в год), смещаются в западном направлении (западный дрейф), что объясняется разной угловой скоростью относительного вращения ядра и мантии Земли.
Происхождение магнитного поля Земли и по сей день остается загадкой для ученых, хотя существует много гипотез для объяснения этого феномена. То магнитное поле, которое существует на земной поверхности, является суммарным полем, образованным за счет ряда источников: 1) токов, пересекающих поверхность Земли, так называемого «вихревого» поля; 2) внешних, космических источников, не связанных с Землей, и, наконец, 3) магнитного поля, обусловленного причинами внутренней динамики Земли . Этот последний источник вносит наибольший вклад в формирование геомагнитного поля и именно его генезису посвящено большинство гипотез.
Внутреннее строение Земли сейчас хорошо изучено с помощью сейсмических волн, возникающих от землетрясений и искусственных взрывов и пронизывающих Землю по всем направлениям, как бы «просвечивая» ее. Установлено, что до глубины 2900 км вещество сферических оболочек Земли твердое, а ниже и до уровня 5120 км обладает свойствами жидкости, так как через него не проходят поперечные сейсмические волны , в которых частицы колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. Модуль сдвига в жидкости равен нулю, и именно поэтому внешнему ядру приписываются свойства жидкости. Внутреннее ядро с глубины 5120 км и до центра Земли (6371 км) слагается твердым веществом (рис. 1, III ).
Проблема происхождения магнитного поля Земли до настоящего времени не может считаться окончательно решенной, хотя почти общепризнанной является гипотеза магнитного гидродинамо, основанная на признании существования жидкого внешнего ядра . Тепловая конвекция, то есть перемешивание вещества во внешнем ядре, способствует образованию кольцевых электрических токов. Скорость перемещения вещества в верхней части жидкого ядра будет несколько меньше, а нижних слоев — больше относительно мантии в первом случае и твердого ядра — во втором. Подобные медленные течения вызывают формирование кольцеобразных (тороидальных) замкнутых по форме электрических полей, не выходящих за пределы ядра. Благодаря взаимодействию тороидальных электрических полей с конвективными течениями во внешнем ядре возникает суммарное магнитное поле дипольного характера, ось которого примерно совпадает с осью вращения Земли. Для «запуска» подобного процесса необходимо начальное, хотя бы очень слабое, магнитное поле , которое может генерироваться гиромагнитным эффектом, когда вращающееся тело намагничивается в направлении оси его вращения.
Формирование магнитного поля Земли объясняется с помощью модели магнитного гидродинамо, упрощенно изображенной на рисунке 2, I. В первоначальном слабом магнитном поле С₀ (красные линии), направленном примерно вдоль оси А, вращается проводящий диск. Между щеткой В и осью вращения А, согласно закону индукции Фарадея, образуется разность потенциалов, что вызывает электрический ток в цепи DA ‘. Возникшее при этом магнитное поле (синие линии) будет его усиливать, и тем больше, чем быстрее вращение. Реальные процессы, происходящие в земном ядре, конечно, намного сложнее и описываются законами магнитогидродинамики, изучающей магнитные и электрические свойства проводящей жидкости. Гипотеза однодискового магнитного гидродинамо, однако, не объясняет смену знака полярности магнитного поля Земли, которая, как мы увидим ниже, играет важную роль в палеомагнитологии. Таким образом, гипотеза возникновения геомагнитного поля за счет конвекции проводящего жидкого вещества внешнего ядра и вращения Земли на сегодняшний день является наиболее разработанной и общепризнанной.
Поскольку магнитное поле Земли аппроксимируется центральным диполем с круговой симметрией по отношению к оси этого диполя, то это позволяет по магнитному склонению D и магнитному наклонению I, измеренным в любой точке поверхности земного шара, определить географические координаты — широту и долготу положения геомагнитного полюса.