Magnetyzm Ziemi

Zjawisko magnetyzmu zostało poznane przez ludzi dopiero kilkaset lat temu. Można wprawdzie znaleźć jakieś przekazy i legendy o tajemniczych przyciągających się kamieniach znanych pasterzom na Bliskim Wschodzie, lecz praktycznie wykorzystali to zjawisko dopiero żeglarze poznający świat w XVI wieku.

Igły magnetycznych kompasów były przez kilkaset lat niezastąpionymi przyrządami nawigacyjnymi – zarówno na morzu jak i na lądzie. Dopiero współczesna elektronika odsunęła magnetyczne kompasy w cień.

Dla inżynierów zjawisko magnetyczne jest trudne do zrozumienia, mimo niezliczonych zastosowań, bez których świat nadal by wyglądał jak setki lat temu. Projektując prądnice i silniki elektromagnetyczne, transformatory, elektromagnesy, anteny radiowe czy magnetyczne uchwyty, korzysta się z praktycznie sprawdzonych wzorów i zależności, rzadko wchodząc w istotę magnetyzmu, gdyż prawa rządzące magnetyzmem wymagają zaangażowania bardzo zaawansowanego aparatu matematyki wyższej.

Dla współczesnych fizyków natomiast sprawa jest prostsza. Można uczyć adeptów techniki zasad magnetyzmu, lecz obecnie wiadomo, że siły magnetyczne, jako oddzielne zjawisko po prostu nie istnieją. Fizycy poznali siłę grawitacyjną, silne i słabe siły jądrowe oraz siłę elektrostatyczną, lecz dla oddzielnych sił magnetycznych nie ma tam miejsca. Dowodzi się, że siła magnetyczna jest zniekształconą przez ruch ładunków elektrycznych, siłą elektrostatyczną (zgodnie z regułami Teorii Względności). Ale takie rachunki są jeszcze bardziej skomplikowane.

Zjawisko nazwane magnetyzmem dokładnie poznawano dopiero po odkryciu prądu elektrycznego. Wytwarzany w bateriach prąd elektryczny pozwalał na magnesowanie stali, wytwarzał wokół drutów pole magnetyczne niespotykane w otoczeniu. Dopiero wtedy poznawano jak silne i pożyteczne mogą być te tajemnicze siły magnetyczne. Zorientowano się, że poznane w średniowieczu magnetyczne kamienie, to ruda żelaza namagnesowana przez prąd uderzającego w ziemię pioruna.

W zasadzie do dzisiaj nie wiadomo, dlaczego Ziemia ma swoje pole magnetyczne. Fizykom nie udało się zrobić modelu Ziemi z tych samych materiałów, z których zbudowana jest Ziemia, tak, aby model wytworzył swoje pole magnetyczne.

Pole magnetyczne Ziemi jest bardzo słabe. Kilkadziesiąt tysięcy razy silniejsze pola wytwarzane są w prądnicach i silnikach elektrycznych. W aparatach diagnostycznych MRI wytwarzane są pola nawet sto tysięcy razy silniejsze. Mimo tego, człowiek nie odczuwa swoimi zmysłami, nawet podświadomie, tego czy znajduje się w silnym polu magnetycznym. Do czasu, gdy z kieszeni zaczną mu się wyrywać klucze.

Kiedyś, jeszcze w czasach studenckich, postanowiliśmy sprawdzić, czy człowiek może rozpoznać pole magnetyczne. Za krzesłem, po drugiej stronie ściany umieszczony był silny elektromagnes a posadzony na krześle ochotnik musiał stwierdzać, czy w danej chwili jest on włączony, czy nie. Wyniki były zupełnie przypadkowe, zgodnie z regułami rachunku prawdopodobieństwa. Za wyjątkiem jednej osoby, która „zgadywała” niemal w 100%. Przyparty do muru delikwent przyznał w końcu, że jak włączaliśmy magnes, to światło w pokoju troszkę przygasało. No i wyjaśniło się …

Nie wiadomo, czy wędrujące ptaki i zbierające miód pszczoły wyczuwają pole magnetyczne Ziemi, kierując się nim tak, jak żeglarze kompasem. Pojawiają się takie teorie, ale nie jest to sprawdzone. Można byłoby przylepiać ptakom miniaturowe magnesy zakłócające w ich otoczeniu pole magnetyczne ziemskie, ale eksperyment taki prowadzony na szeroką skalę spotkałby się z ostrym sprzeciwem biologów i różnych towarzystw. Najprawdopodobniej żywe organizmy nie reagują na słaby magnetyzm Ziemi. Inny pogląd na te sprawy mają jednak „uczeni radzieccy”.

Trzeba jednak przyznać, że pole magnetyczne ma duży wpływ na warunki i formy życia na Ziemi. Dzięki temu polu, sięgającymi dziesiątki tysięcy kilometrów od Ziemi, szybkie i zabójcze dla życia cząsteczki tak zwanego wiatru słonecznego lub promieniowania kosmicznego, są zawracane znad Ziemi i krążą wokół w Pasach Van Allena. Nie należy jednak z tymi warunkami przesadzać. Życie rozwijało się początkowo w oceanach, w których warstwy wody osłaniają przed promieniowaniem kosmicznym. Ponadto wiadomo, że brak pola magnetycznego spowodowałby szybką jonizację górnych warstw atmosfery a ruch wirowy tej atmosfery wytworzyłby równie skuteczne pola magnetyczne (zjawisko to występuje na Wenus).
Jak już wspomniałem, naukowcy nie potrafią opisać wzorami, dlaczego Ziemia ma pole magnetyczne. Od prawie stu lat jest głoszona Teoria Dynama, mówiąca, że pole magnetyczne wytwarzane jest na skutek wirowania jądra Ziemi i zawirowań płynnej magmy unoszonej powoli w górę na skutek podgrzewania naturalną promieniotwórczościę. Dlaczego pole układa się tak a nie inaczej, nie jest jednak do końca wyjaśnione.
To tajemnicze do dzisiaj zjawisko budzi wyobraźnie. Skoro pole jest, to musi być do czegoś potrzebne. Żeglarzom i wędrowcom przestało być potrzebne – mają odbiorniki GPS, a więc dla nich pole magnetyczne jest już obojętne. Ludzie, zwierzęta i rośliny też świadomie czy podświadomie nie reagują. W technice jest bezużyteczne, gdyż potrafimy sztucznie wytwarzać kilkadziesiąt razy silniejsze pola, a z ziemskiego pola energii czerpać się nie udaje. I tu dochodzą do głosu „paranormalni”.
Może pole magnetyczne jednoczy nas z „energią Kosmosu”? A może ludzie nakładają na to pole swoje myśli i przekazują innym ludziom na drugi kontynent? A może dzięki temu polu woda w rzekach płynie w dół a nie w górę? Takich bzdur można mnożyć setki.
Ostatnio głoszone są apokaliptyczne wieści, że za kilka lat pole magnetyczne Ziemi ulegnie odwróceniu i stanie się to tak szybko, że pospadamy z łóżek. Podobno Ziemia „fiknie koziołka” i zacznie się kręcić w drugą stronę, a oceany siłą bezwładności przeleją się nad kontynentami. Podpierane to jest niby „prawami fizyki”, a tak naprawdę, to na ich całkowitym niezrozumieniu.
Energia zawarta w polu magnetycznym Ziemi jest tysiące razy mniejsza niż energia wiatrów w ziemskiej atmosferze. Jest miliony razy mniejsza niż energia światła słonecznego padającego na Ziemię. Brak, obecność czy przebiegunowanie tego pola nie wywoła najdrobniejszego skutku mechanicznego na powierzchni Ziemi. Obracająca się Ziemia ma niewyobrażalnie duży „moment pędu”, który sam z siebie nie może się nagle zmienić.
W historii przebiegunowanie wystąpiło kilkadziesiąt razy, a w czasie, gdy na Ziemi żyli już ludzie, trzy razy. I nic się wówczas niezwykłego nie wydarzyło. Proces przebiegunowania trwał setki lat, zanim bieguny ustabilizowały się w pobliżu biegunów obrotu Ziemi.
Ostatnie takie przemagnesowanie było ponad 700 tysięcy lat temu. Geolodzy stwierdzili to badając namagnesowanie osadów zawierających związki żelaza, wskazujących raz jeden, raz drugi kierunek namagnesowania w odstępie kilkuset lat. Żadnych znaków katastrofy w czasie, gdy te osady powstawały – nie stwierdzono.
Obecnie bieguny magnetyczne też nie tkwią nieruchomo. Nie pokrywają się z osią Ziemi, lecz są oddalone od rzeczywistych (mechanicznych) biegunów o setki kilometrów. Pole magnetyczne raz słabnie, raz się nasila a bieguny przesuwają się z szybkością kilkunastu kilometrów na rok. I nic …
Żeglarze posługujący się dawniej w nawigacji kompasem magnetycznym wiedzieli, że wskazania kompasu muszą korygować i to czasem dość znacznie (o kilkanaście stopni), zależnie, w jakiej części morza i lub oceanu są aktualnie i zależnie ile czasu upłynęło od wydrukowania mapy. W niektórych częściach naszego globu kompasy „wariują”, jest to skutek zalegania pod powierzchnią dużych złóż rudy żelaza. A życie biegnie tam normalnie, jak wszędzie indziej.
A może pole magnetyczne ma wpływ na nasze zdrowie? Próbował to wmówić ludziom już dwieście lat temu niejaki Mesmer. Skompromitował jednak tę „wiedzę”, gdy okazało się, że leczeni magnesami mrą nawet szybciej niż nieleczeni. Ale co pewien czas i w różnych miejscach naszego globu odżywają cudowne magnesy i teorie, dlaczego warto je kupować. Sprawa jest prosta – jeżeli za coś drogo zapłacimy, to musi być skuteczne.
Nadchodzą ponoć ciężkie czasy i niełatwo wydawać zaoszczędzone pieniądze. Możemy się jednak wystawiać za darmo na działanie ziemskiego pola magnetycznego. Tylko nikt nie może nam powiedzieć, czy przodem, czy tyłem, czy bokiem? A może na głowie do góry nogami?
(ami)