Зображення атома з електронами, скупченими навколо центрального ядра, наповненого протонами та нейтронами, є таким же знаковим для нашого уявлення про науку, як спіраль ДНК або кільця Сатурна. Але незалежно від того, скільки ми дряпаємо поверхню цих наукових основ, ми можемо піти глибше, сфокусувавши цей мікроскоп далі та виявивши більше сил, які керують нашим світом.
У своїй новій книзіЗаряд: Чому править сила тяжіння?“, фізик-теоретик Френк Клоуз досліджує фундаментальні сили, які керують нашим Всесвітом, ставлячи питання, які намагаються пояснити, як крихкий баланс позитивних і негативних зарядів проклав шлях для сили тяжіння, щоб сформувати наш Всесвіт.
У цьому розділі він пояснює, як було відкрито магнетизм, фундаментальну відчутну силу, звідки він взявся та як отримав свою назву.
Сила всередині
Магнетизм є проявом електрики, і навпаки. Електрика та магнетизм були закарбовані в нашому оточенні з самого початку. П’ять мільярдів років тому, коли новонароджена Земля була гарячою плазмою вихрових електричних струмів, ці потоки створювали магнітні поля. Коли магма охолола, утворивши те, що сьогодні відомо як тверда зовнішня кора світу, магнетизм Він був захоплений мінералами, що містять залізо, такими як магнетит.
сьогодні Рідке ядро Землі Є ще терпсихоречне божевілля електричних струмів, які породжують магнітне поле. Це поширюється в атмосферу та далеко за її межі, і є невидимим для наших природних органів чуття. Але коли він поширюється від свого джерела в розплавленому ядрі до неба, він спочатку проникає в земну кору. Тут він залишає відчутний відбиток, свідчення існування сили, сильнішої за гравітацію, що діє всередині Землі і вплив якої поширюється на дуже великі відстані.
Повертаючись до раннього докембрію, чотири мільярди років тому, коли поверхня охолоджувалася, атомні елементи накопичувалися в шарах. Найбільш стабільним з цих елементів є залізо, яке сьогодні є одним із найпоширеніших елементів у земній корі. Магматичні гірські породи утворилися з лави. Ці камені мають властивість, що в присутності магнітного поля їхні атоми заліза діють як солдати на параді, стаючи самі магнітними. Це використовується в популярних демонстраціях, де магнітне поле стрижневого магніту можна зробити видимим.
На поверхні столу спочатку розкидають маленькі шматочки заліза, а потім між ними обережно ставлять магніт. Його магнітне поле стимулює магнетизм у залізних ошурках, перетворюючи їх на тисячі мініатюрних магнітів. Кожен із цих елементів орієнтується в магнітному полі, показуючи, як напрямок магнітної сили змінюється від одного місця до іншого.
пов’язані: Чому магніти мають північний і південний полюси?
Стержневий магніт — це проста модель, яка показує, що відбувається з самою магнітною землею. Північний і південний магнітні полюси Землі Вони нагадують стрижневий магніт, магнітне поле нашої планети, яке простягається далеко в космос. У космосі немає залізних ошурків, але велика кількість залізної руди знаходиться на пагорбах, схилах і в горах Землі. У деяких місцях випадково ці магнітні угруповання дуже великі, як, наприклад, на острові Ельба та горі Іда в Малій Азії, де великі оголення зберігають магнітний відбиток у породах, історично відомих як електромагніт, а тепер їх називають магнетитом.
Існують легенди, які розповідають, що тисячі років тому в Стародавній Греції пастух, одягнений у шкіряні чоботи, прикріплені залізними цвяхами, буквально наштовхнувся на магнетит, коли сильний магнетизм захопив цвяхи в його черевику. Незалежно від того, чи знайшов пастух на ім’я Магнес однойменну скелю чи ні, і якщо так, чи в Магнезії, на північ від Афін, чи на горі Іда в Малій Азії, чи навіть на іншій горі Іда на острові Крит, дуже ймовірно, що такі події, якщо вони менш драматичні, ніж в історії, могли статися в різних випадках.
Звичайно, сила магнетизму була очевидною ще з часів залізного віку. Блискавка — це спалах електричного струму, який створює інтенсивні магнітні поля та намагнічує залізний камінь. Виплавка для отримання чистого заліза з цих джерел виявила б їхнє магнітне тяжіння. Отже, це явище, ймовірно, відомо близько 3000 років. Подібно до відкриття вогню, магнетизм міг виникнути в кількох місцях незалежно один від одного, і всі вони були спричинені природним намагніченням заліза в гірських породах.
Тому що магнітне каміння всюди. До 16 століття мандрівники записали найкращі приклади зі східної Індії та китайського узбережжя: «Дуже великий і важкий; [the stone] «Він потягне або підніме достатню для себе вагу із заліза чи сталі». [Robert Norman, The Newe Attractive, 1581]. Коли знання про це явище поширилося з грецької міфології на латинську, а потім і на англійську, назви змінилися на «magnes rock» або «magnet».
© [Oxford University Press]
Уривок із CHARGE: Чому править гравітація? Написав Френк Клоуз, опубліковано Oxford University Press, Доступний у форматі твердої палітурки та електронної книги
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
