Коллектив авторов - 100 великих научных открытий

Другие ученые высказали догадку, будто магнитное поле создается поверхностью жидкого внешнего ядра. Мол, эта зона не такая горячая, как внутреннее ядро, и под воздействием вращения планеты она закручивается в круговорот, генерируя электроток, а тот, в свою очередь, возбуждает магнитные силы. Однако в 1933 г. было доказано, что сам по себе такой круговорот никогда не смог бы обеспечить постоянное магнитное поле.

Теория требовала доработки, и в начале 2000-х ученые из Калифорнийского технологического института во главе с Дэвидом Стивенсоном дополнили ее недостающим элементом — так называемым затравочным полем. Изначально слабое, это поле возникло в ядре благодаря электрическим токам, порожденным перепадами температур: из более горячей зоны электроны толпой понеслись в более холодную. Затравочное поле генерировало ток в круговоротах жидкого ядра, ток возбудил собственное магнитное поле, под его воздействием первоначальные токи усилились, повышая мощность затравочного поля… и так далее. В конечном итоге затравочное поле стало настолько мощным, что вырвалось наружу и окружило Землю петлями. Установилось равновесие.

От теории американские ученые перешли к практике и создали компьютерную модель, основанную на законах гравитации и уравнениях, которые описывают тепловые процессы в ядре и возникновение магнитного поля в электропроводящей жидкости. Модель наглядно продемонстрировала, как меняется направление поля, но из-за недостаточной мощности компьютеров исследователям пришлось подтасовать данные о консистенции внешнего ядра. Впрочем, они рассчитывают в будущем смоделировать более правдоподобную картину.

Собственно, склонность геомагнитного поля кардинально менять направление (инверсия) была обнаружена еще в начале ХХ в. французским физиком Бернаром Брюнесом. Исследования пластов лавы, оставшихся с эпохи плейстоцена, которая началась около 2 миллионов лет назад и завершилась 10 тысячелетий назад, показали, что магнитные линии этих отложений направлены обратно современным. Дальнейшие изыскания в этой области привели ученых к таким заключениям: магнитному полю Земли уже более 3 миллиардов лет, и до инверсии, открытой Брюнесом (последней на данный момент), оно сотни раз меняло местами свой север и юг.

По словам канадского ученого Лоуренса Ньюитта, всего 4 века назад северный магнитный полюс двигался на юго-восток, а с середины XIX в. возвращается на северо-запад со скоростью 50 км в год. Кроме того, ученые определили, что «новорожденное» магнитное поле не могло похвастать большой силой, но до начала нашей эры его мощь значительно возросла, а потом снова плавно пошла на убыль. Впрочем, измерения продолжаются — благо современная техника позволяет изучать геомагнитные линии не только на суше, но и в воде, и в воздухе, и даже в космосе. Это очень важно, ведь поле защищает нас от солнечной радиации, а еще свидетельствует о том, что происходит в глубинах Земли и высоко над ней.

Предсказание этого немаловажного астрономического открытия впервые было сделано в XVII в. автором законов движения планет — немцем Иоганном Кеплером. В 1610 г., анализируя труд Галилео Галилея «Звездный вестник», Кеплер прямо заявил, что, будь у него телескоп, он непременно высмотрел бы возле Марса парочку спутников (такое количество ученый считал наиболее пропорциональным). Более того, Иоганн посоветовал Галилео искать спутники в октябре следующего года, поскольку именно в это время Земля подойдет к Марсу очень близко, а сама Красная планета станет ровно напротив Солнца, следовательно, будет хорошо освещена.

В начале следующего столетия французский ученый и писатель Бернар Фонтенель в своем произведении «Беседы о множественности миров» обмолвился о наличии у Марса нескольких лун. Но самое подробное описание еще не открытых спутников дал английский писатель Джонатан Свифт (1667–1745) в романе «Путешествия Гулливера». Свифт четко указал, что у Марса два спутника: один, с радиусом орбиты в три диаметра планеты-хозяина, проходит полный круг за 10 ч; другой, с орбитальным радиусом в пять марсианских диаметров, — за 21,5 ч.

Также писатель подчеркнул, что расположение этих лун соответствует третьему закону Кеплера, а значит, и общему закону тяготения. Возможно, Свифт сделал такое предсказание, основываясь на данных о спутниках Юпитера и на ньютоновском законе, согласно которому мелкие планеты плотнее крупных во столько же раз, во сколько различаются их размеры. Но факт остается фактом: убедительное описание на страницах «Гулливера» побудило ученых заняться поисками спутников Красной планеты.

Примерно в середине XIX в. датский астроном Генрих д’Арре попытался разглядеть марсианские луны в линзовый телескоп-рефрактор наподобие того, что сконструировал Галилей. Однако прибор оказался слишком слабым, и из-за искажений изображения ученый ничего не увидел. Впрочем, уже через 30 лет это удалось американцу Асафу Холлу (1829–1907), выбравшему для наблюдений самый удачный момент — когда Солнце, Земля и Марс выстроились на одной линии, расстояние между ними было наименьшим, а сама Красная планета хорошо освещалась. И хотя оптика у Холла тоже не отличалась высоким качеством, он высмотрел близ Марса два странных, неровных, маленьких тела. Кстати, имена им придумал не первооткрыватель, а обычная английская девочка, которой, очевидно, очень нравились мифы Древней Греции и Рима, ведь Марс — это римский бог войны, а Фобос и Деймос (с греч. ― «страх» и «ужас») — его сыновья.

Открытие наделало много шума, странные спутники стали излюбленным объектом наблюдений чуть ли не у всех астрономов, и в середине ХХ в. соотечественник Холла, Беван Шарплесс (1904–1950), внимательно изучив результаты этих исследований, сделал любопытное заключение: один из спутников, Фобос, по едва заметной спирали постепенно плавно приближается к планете-хозяину, и это неминуемо приведет к их столкновению, пусть даже 15 млн лет спустя. Почему так происходит, ученые не могли понять до 1959 г., пока в космос не были запущены первые искусственные спутники. Вот тогда-то и обнаружилось, что ведут они себя точно так же, как Фобос, а все из-за торможения верхними слоями атмосферы. Теряя скорость, спутники под действием гравитации начинали сближаться с Землей — и… снова ускоряться под влиянием центростремительной силы.

Это наталкивало на мысль об искусственном происхождении Фобоса. Советский ученый Иосиф Шкловский так и заявил: мол, чтобы объект приближался к планете по спирали, он должен быть менее плотным, чем вода, либо вовсе пустым, а поскольку реален только второй вариант, спутник построили марсиане. Желая развеять данное заблуждение, астроном Николай Парийский (1900–1996) разработал собственную теорию: Фобос «падает» на Марс не потому, что пустой, а из-за приливов, подобных тем, которые вызывает Луна на Земле. Крошка-спутник своим притяжением вздыбливает марсианскую кору, а образующиеся холмы «в отместку» тянут его к себе, заставляя тормозить и снижаться.