«Μια δύναμη ισχυρότερη από τη βαρύτητα μέσα στη Γη»: Πώς παγιδεύτηκε ο μαγνητισμός μέσα στον πλανήτη μας
Η εικόνα του ατόμου, με ηλεκτρόνια συνωστισμένα γύρω από έναν κεντρικό πυρήνα που διογκώνεται με πρωτόνια και νετρόνια, είναι εξίσου εμβληματική για την αντίληψή μας για την επιστήμη όσο η έλικα του DNA ή οι δακτύλιοι του Κρόνου. Αλλά ανεξάρτητα από το πόσο ξύνουμε την επιφάνεια αυτών των επιστημονικών βασικών στοιχείων, μπορούμε να σκάψουμε βαθύτερα, να εστιάσουμε περισσότερο αυτό το μικροσκόπιο και να ανακαλύψουμε περισσότερες από τις δυνάμεις που κυβερνούν τον κόσμο μας.
Στο νέο του βιβλίοΦόρτιση: Γιατί κυριαρχεί η βαρύτητα;“, ο θεωρητικός φυσικός Frank Close εξερευνά τις θεμελιώδεις δυνάμεις που διέπουν το σύμπαν μας, θέτοντας ερωτήσεις στην πορεία που προσπαθούν να εξηγήσουν πώς η λεπτή ισορροπία θετικών και αρνητικών φορτίων άνοιξε το δρόμο για τη βαρύτητα να διαμορφώσει το σύμπαν μας.
Σε αυτή τη δόση, εξηγεί πώς ανακαλύφθηκε ο μαγνητισμός, η θεμελιώδης, απτή δύναμη, από πού προήλθε και πώς πήρε το όνομά του.
Η δύναμη είναι μέσα
Ο μαγνητισμός είναι μια εκδήλωση του ηλεκτρισμού και το αντίστροφο. Ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός έχουν αποτυπωθεί στο περιβάλλον μας από την αρχή. Πριν από πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, όταν η εκκολαπτόμενη Γη ήταν ένα καυτό πλάσμα από δινοηλεκτρικά ρεύματα, αυτές οι ροές δημιούργησαν μαγνητικά πεδία. Όταν το μάγμα ψύχθηκε για να σχηματίσει αυτό που είναι γνωστό σήμερα ως στερεός εξωτερικός φλοιός του κόσμου, Μαγνητισμός Ήταν παγιδευμένο σε ορυκτά που περιείχαν σίδηρο, όπως ο μαγνητίτης.
σήμερα είναι υγρός πυρήνας της γης Υπάρχει ακόμη μια τριψιχορική φρενίτιδα ηλεκτρικών ρευμάτων, που δημιουργούν μαγνητικό πεδίο. Αυτό εκτείνεται στην ατμόσφαιρα και πολύ πιο πέρα, και είναι αόρατο στις φυσικές μας αισθήσεις. Καθώς όμως εξαπλώνεται από την πηγή του στον λιωμένο πυρήνα στον ουρανό πάνω, πρώτα διεισδύει στο φλοιό της Γης. Εδώ αφήνει ένα απτό αποτύπωμα, απόδειξη της ύπαρξης μιας δύναμης ισχυρότερης από τη βαρύτητα που λειτουργεί μέσα στη Γη και της οποίας η επιρροή εκτείνεται σε πολύ μεγάλη απόσταση.
Πηγαίνοντας πίσω στην πρώιμη Προκάμβρια, τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν η επιφάνεια ψύχθηκε, ατομικά στοιχεία συσσωρεύτηκαν στα στρώματα. Το πιο σταθερό από αυτά τα στοιχεία είναι ο σίδηρος, ο οποίος σήμερα είναι ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία στον φλοιό της Γης. Πυριγενή πετρώματα που σχηματίστηκαν από λάβα. Αυτοί οι βράχοι έχουν την ιδιότητα ότι με την παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου, τα άτομα σιδήρου τους ενεργούν σαν στρατιώτες σε μια παρέλαση, και γίνονται τα ίδια μαγνητικά. Αυτό αξιοποιείται σε δημοφιλείς επιδείξεις όπου το μαγνητικό πεδίο ενός μαγνήτη ράβδου μπορεί να γίνει ορατό.
Μικρά κομμάτια σιδήρου σκορπίζονται πρώτα στην επιφάνεια του τραπεζιού και στη συνέχεια τοποθετείται προσεκτικά ένας μαγνήτης ανάμεσά τους. Το μαγνητικό του πεδίο διεγείρει τον μαγνητισμό στα ρινίσματα σιδήρου, μετατρέποντάς τα σε χιλιάδες μικροσκοπικούς μαγνήτες. Καθένα από αυτά τα στοιχεία προσανατολίζεται στο μαγνητικό πεδίο, αποκαλύπτοντας πώς η κατεύθυνση της μαγνητικής δύναμης αλλάζει από το ένα μέρος στο άλλο.
Σχετίζεται με: Γιατί οι μαγνήτες έχουν βόρειο και νότιο πόλο;
Ένας μαγνήτης ράβδου είναι ένα απλό μοντέλο που δείχνει τι συμβαίνει στην ίδια τη μαγνητική γη. Βόρειος και νότιος μαγνητικός πόλος της Γης Μοιάζουν με αυτά ενός μαγνήτη ράβδου, του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη μας που εκτείνεται πολύ στο διάστημα. Δεν υπάρχουν ρινίσματα σιδήρου στο διάστημα, αλλά μεγάλες ποσότητες σιδηρομεταλλεύματος βρίσκονται σε λόφους, πλαγιές και βουνά στη Γη. Σε ορισμένα μέρη, τυχαία, αυτά τα μαγνητικά σμήνη είναι πολύ εκτεταμένα, όπως στο νησί Έλβα και στο όρος Ίντα στη Μικρά Ασία, όπου μεγάλες προεξοχές διατηρούν το μαγνητικό αποτύπωμα σε βράχους ιστορικά γνωστούς ως lodestone και τώρα αποκαλούνται μαγνητίτης.
Υπάρχουν θρύλοι που λένε ότι πριν από χιλιάδες χρόνια στην αρχαία Ελλάδα, ένας βοσκός φορώντας δερμάτινες μπότες με σιδερένια καρφιά, κυριολεκτικά σκόνταψε πάνω στον μαγνητίτη όταν ο ισχυρός μαγνητισμός αιχμαλώτισε τα καρφιά στο παπούτσι του. Είτε ένας βοσκός ονόματι Μάγνης ανακάλυψε είτε όχι τον ομώνυμο βράχο, και αν ναι είτε στη Μαγνησία, βόρεια της Αθήνας, είτε στο όρος Ίδη στη Μικρά Ασία, είτε ακόμη και σε άλλο όρος Ίδη στο νησί της Κρήτης, είναι πολύ πιθανό ότι τέτοιες εμπειρίες, αν και λιγότερο δραματικές από ό,τι στην ιστορία, θα μπορούσαν να έχουν συμβεί σε διαφορετικές περιπτώσεις.
Η δύναμη του μαγνητισμού ήταν σίγουρα εμφανής από την Εποχή του Σιδήρου. Ο κεραυνός είναι μια αναλαμπή ηλεκτρικού ρεύματος που δημιουργεί έντονα μαγνητικά πεδία και μαγνητίζει το σιδερένιο βράχο. Η τήξη για την ανάκτηση καθαρού σιδήρου από αυτές τις πηγές θα αποκάλυπτε τη μαγνητική τους έλξη. Έτσι, αυτό το φαινόμενο ήταν πιθανότατα γνωστό πριν από περίπου 3.000 χρόνια. Όπως και η ανακάλυψη της φωτιάς, ο μαγνητισμός μπορεί να εμφανίστηκε σε πολλά μέρη ανεξάρτητα, όλα εμπνευσμένα από τη φυσική μαγνήτιση του σιδήρου στα πετρώματα.
Γιατί μαγνητικά πετρώματα υπάρχουν παντού. Μέχρι τον 16ο αιώνα, οι ταξιδιώτες κατέγραψαν τα καλύτερα παραδείγματα, από την ανατολική Ινδία και τις κινεζικές ακτές: «Πολύ μεγάλο και βαρύ. [the stone] «Θα τραβήξει ή θα σηκώσει ένα μεγάλο βάρος για τον εαυτό του από σίδηρο ή χάλυβα». [Robert Norman, The Newe Attractive, 1581]. Καθώς η γνώση αυτού του φαινομένου εξαπλώθηκε από την ελληνική μυθολογία στα λατινικά και στη συνέχεια στα αγγλικά, τα ονόματα άλλαξαν σε “magnes rock” ή “magnet”.
© [Oxford University Press]
Απόσπασμα από CHARGE: Γιατί κυριαρχεί η βαρύτητα; Γράφτηκε από τον Frank Close, που δημοσιεύτηκε από τις εκδόσεις Oxford University Press, Διατίθεται σε σκληρό εξώφυλλο και σε μορφή e-book
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”
