Наш союзник Bikinika
Нещодавно американські вчені запропонували новий, більш простий і економічний спосіб вивчення магнітного поля Землі. Для цього потрібен лише невеликий лазерний генератор і найпростіший телескоп. Уже ведуться роботи зі створення пересувної дослідницької станції, за допомогою якої буде можливо розгадати всі загадки магнітного поля нашої планети. 
Фото: AP
Всі знають, що наша планета може генерувати власне магнітне поле. Однак до сих пір вчені дуже мало знають про те, що воно собою являє і як змінюється під впливом зовнішніх факторів. І це незважаючи на те, що подібна інформація часто вельми необхідна людям - адже зміни магнітного поля впливають як на живі, так і на неживі об'єкти. Також давно назріла необхідність в магнітних картах, які дали б точну інформацію про залягання нафти і мінералів, допомогли б кліматологам стежити за океанічними і атмосферними течіями, метеорологам розповідали б про "космічної погоди", а геофізикам допомагали дослідити структуру поверхні нашої планети.
Поки вчені можуть досить точно сказати лише про те, що на невеликій відстані від поверхні Землі, близько трьох її радіусів, магнітні силові лінії мають діполеподобное розташування. Нагадаю, магнітним диполем фізики називають гіпотетичний аналог електричного, який можна уявити собі як систему двох "магнітних зарядів" (ця аналогія умовна, так як магнітних зарядів, з точки зору сучасної електродинаміки, не існує). Область, де спостерігається подібне, називається плазмосферой Землі.
Також встановлено, що в міру віддалення від поверхні Землі посилюється вплив сонячного вітру (потоків плазми, що випромінюються нашою зіркою): з боку Сонця геомагнітне поле стискається, а з протилежного, нічний, сторони воно витягується в довгий хвіст. Також передбачається, що помітний вплив на магнітне поле на поверхні Землі надають струми в іоносфері (це область верхньої атмосфери, що простягається від висот близько 100 кілометрів і вище і містить велику кількість іонів). Плазма утримується магнітним полем Землі, але її стан визначається взаємодією магнітного поля Землі з сонячним вітром, чим і пояснюється зв'язок магнітних бур на Землі з сонячними спалахами.
Фото: AP
Вважається, що виникнення магнітного поля Землі пов'язане з протіканням струмів в рідкому металевому ядрі планети. Підраховано, що зона, в якій діє механізм "магнітне динамо", знаходиться на відстані 0,25-0,3 радіуса Землі. Аналогічний механізм генерації поля може мати місце і на інших планетах, зокрема, в ядрах Юпітера і Сатурна (за деякими припущеннями, що складаються з рідкого металевого водню), а також на нашому супутнику, Місяці (докладніше про це читайте в статті " Залізне ядро розкриє місячні таємниці ").
Власне кажучи, на цьому область точних знань про магнітне поле Землі закінчується. Чому ж вчені досі знають про нього так мало? Справа в тому, що вивчати магнітне поле досить складно. Зазвичай для цього використовуються супутники або літаки c дорогим обладнанням на борту.
І ось недавно група американських фізиків з Берклі (Каліфорнійський університет США) запропонувала вельми простий і економічний спосіб вивчення магнітного поля нашої планети - за допомогою лазера і телескопа. Причому ці вимірювання можна буде проводити прямо з поверхні Землі.
Читайте також: У світі настає епоха антілазер
На висоті близько 90 кілометрів Землю оточує шар атмосфери, наповнений атомами натрію. Ці атоми можна змусити світитися за допомогою лазера, якщо підлаштувати його частоту під частоту ліній випромінювання даного металу. При цьому його атоми переходять в збуджений стан і світяться.
Встановлено, що локальне магнітне поле впливає на яскравість цього світіння (до речі, саме на цьому заснований метод адаптивної оптики - створення "лазерних опорних зірок" в астрономії). Саме ця ідея надихнула фізика Дмитра Будкера з Берклі, який і запропонував замінити дорогі і не завжди точні супутникові вимірювання магнітного поля Землі на наземні. Це дозволило б проводити необхідні вимірювання з набагато меншими витратами.
Яскравість натрієвого плями при висвітленні лазером може змінюватися приблизно на десять відсотків. Такі коливання неможливо помітити неозброєним оком. Лабораторні вимірювання і результати комп'ютерного моделювання, які провів колега Будкера Джеймс Хігбі, показали, що вплив лазера можна виявити за допомогою невеликого наземного телескопа. Він обробляє спектральний аналіз випромінювання, допомагаючи визначити конфігурацію магнітного поля в місці вимірювання.
Цікаво, що для подібних досліджень зовсім не потрібні потужні лазерні генератори, яким необхідно багато енергії. За розрахунками вчених, буде цілком достатньо 20-50-ватні лазери, налаштовані на помаранчеву спектральну лінію натрію. Ці генератори, до речі, досить легко встановлюються на автомобіль. Таким чином, можна створити пересувну дослідницьку лабораторію. Зараз, поки його колеги продовжують вивчати поглинання і випромінювання світла атомами натрію, сам Будкер приступив до створення 20-ватного лазерного генератора для телескопа VLA (Very Large Array), який зможе підтвердити або спростувати його теорію.
Фото: AP
У той же час американські зоологи кажуть, що деякі характеристики магнітного поля можна виміряти і ще більш простим способом. Недавнє дослідження Кеннета Ломана з Університету Північної Кароліни (США) показало, що величезні морські черепахи логгерхеди (Caretta caretta) можуть під час своїх мандрів використовувати відразу дві характеристики магнітного поля - силу і кут нахилу магнітних силових ліній до земної поверхні.
Значення цих параметрів в різних точках планети змінюються по-різному і незалежно один від одного, що і дозволяє Логгерхед досить точно орієнтуватися в просторі. При цьому якщо необхідні їм параметри змінюються, то черепахи також змінюють напрямки свого руху. На думку Ломана, постійно спостерігаючи за декількома черепахами, до яких прикріплені маленькі супутникові маячки, можна, не відходячи від комп'ютера, зробити точні висновки про те, як саме змінюється в даному районі в даний момент часу магнітне поле.
Читайте також: Морським слонам доручили дослідити Антарктику
Однак, швидше за все, ці два методи слід використовувати не незалежно, а паралельно, для того щоб створювалася комплексна картина. Те, про що не зможуть розповісти черепахи, повідає телескоп, і навпаки. Можливо, саме завдяки такому підходу багато загадок магнітного поля Землі найближчим часом будуть розгадані ...
Читайте найцікавіше в рубриці " Наука і техніка "
Чому ж вчені досі знають про нього так мало?