Книга: 100 великих тайн океана

Магнитное поле океанов

Магнитное поле океанов

Еще в 1600 году английский ученый Уильям Гильберт доказал, что Земля является своего рода магнитом, а значит, как и вокруг любого другого магнита, вокруг нее также существует магнитное поле.

В 1635 году английский астроном Генри Геллибранд обнаружил, что магнитное поле Земли медленно меняется, а в 1702 году английский астроном и геофизик Эдмунд Галлей провел первую в мире магнитную съемку океанов и создал первые магнитные карты.

И все же, несмотря на то что магнитное поле Земли знакомо ученым уже более трех столетий и что за ним круглосуточно наблюдают сотни обсерваторий, десятки специальных судов и самолетов и тысячи ученых-магнитологов из самых разных точек земного шара, оно до сих пор остается одним из самых загадочных явлений нашей планеты.

В частности, и по сей день ученые не могут объяснить происхождение магнитного поля Земли, хотя и выдвинули немало гипотез.

Впрочем, уже известно, что магнитное поле земной поверхности состоит из нескольких составляющих: токов, пересекающих поверхность Земли, внешних космических источников и магнитного поля, обусловленного внутренней динамикой Земли. И как раз-то эти внутриземные процессы и вносят наибольший вклад в формирование геомагнитного поля.

Структуру, распространение, динамику и прочие характеристики магнитного поля Земли ученые определяют, исходя из магнитных свойств горных пород. А эти свойства, в свою очередь, зависят от содержания в них минералов с различными магнитными характеристиками.

Минералы же делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики, причем последние играют главную роль в изучении магнитного поля Земли, так как характеризуются упорядоченным (параллельным) расположением магнитных моментов в атомах. Правда, эта упорядоченность появляется только тогда, когда температура снижается до определенного уровня (до точки Кюри).

Э. Галлей провел первую в мире магнитную съемку океанов и создал первые мировые магнитные карты

Поэтому ферромагнетики в горных породах являются главными носителями магнитных свойств. А так как зерен ферромагнитных минералов в горных породах содержится сравнительно мало, то и намагниченность у них очень слабая.

При этом любая горная порода, осадочная или магматическая, в момент своего образования приобретает намагниченность, величина и направление которой характерны для магнитного поля в данный отрезок времени.

Если это осадочная порода, то магнитные частицы, оседая на дно водоема, будут ориентироваться на направление силовых линий геомагнитного поля, существующего в это время и в этом месте.

Магматические горные породы или лавовые потоки, застывающие либо на поверхности Земли, либо в земной коре на глубинах несколько километров, приобретут намагниченность после достижения ими точки Кюри, которая для различных по составу магматических пород, как правило, разная. Направление приобретенной намагниченности будет совпадать с направлением вектора напряженности магнитного поля данного времени в данной точке.

Но если с магнитным полем поверхности Земли ученые более-менее разобрались, то океаны, едва начались масштабные исследования их магнитного поля, преподнесли много сюрпризов. Так, первые же непрерывные измерения, проведенные вдоль линий, пересекающих Атлантический океан, установили резкие отличия в строении магнитного поля океана и суши. Уже один этот факт стал поистине сенсационным. Однако дальнейшие исследования принесли еще больше любопытных и неожиданных открытий.

Так, в 1958 году в северо-западной части дна Тихого океана впервые была установлена полосчатая форма магнитных аномалий. Сравнительно неширокие, до 40 километров, эти полосы были намагничены то отрицательно, то положительно, причем интенсивность намагничивания вдоль каждой из полос практически не менялась.

Такой же «зебровидный» характер магнитного поля в последующие годы был обнаружен во всех океанах, включая узкие моря типа Красного. При этом полосы эти протягиваются на тысячи километров, иногда без малейших искажений. Например, в Атлантическом океане они прослеживаются от Исландии до мыса Горн.

Мало того, оказалось, что полосы магнитных аномалий разного знака расположены симметрично по отношению к оси срединно-океанических хребтов. Это значит, что любая положительная или отрицательная аномалия с одной стороны хребта обязательно имеет своего «близнеца» на другой стороне. Причем расположены аномалии-«близнецы» на одинаковом расстоянии от оси хребта.

Геофизики, привыкшие объяснять аномалии магнитного поля особенностями геологического строения и химического состава горных пород в районе исследований, пришли в недоумение: модели и схемы, разработанные для суши, в применении к океану не «работали»! Впрочем, объяснения данного феномена не заставили себя ждать. И разобраться в нем ученым помогла теория глобальной тектоники литосферных плит.

Согласно этой теории, восходящие потоки мантии приподнимают литосферу и, раздвигая ее, образуют срединно-океанические хребты, из которых через трещины изливаются базальтовые лавы. Заполнив трещину в срединно-океаническом хребте, магма остывает и превращается в кристаллическую горную породу. Так образуется, разрастается и постоянно обновляется океаническая литосфера.

Естественно, ее формирование невозможно без постоянной подпитки поступающими из недр Земли расплавленными магматическими породами, которые, остывая, проходят точку Кюри и намагничиваются по направлению силовых линий данной магнитной эпохи. Приобретая знак намагниченности в момент своего образования, базальты впоследствии раздвигаются в стороны новыми порциями магмы, которые, в свою очередь, приобретают знак полярности уже той эпохи, в которую они появились. Так и создаются характерные для каждой «полосы» аномалии.

Таким образом, дно океана состоит из двух гигантских «конвейеров», расположенных по разные стороны хребта. Каждый из «конвейеров» имеет по одной «ленте», сформированной магмой, постоянно выливающейся из срединного хребта.

То есть эти ленты в некотором смысле можно назвать самовоспроизводящимися. А поскольку они находятся по разные стороны хребта, то и перемещаются – причем с постоянной скоростью – в противоположных направлениях к берегам континентов. Например, в Атлантическом океане одна лента конвейера движется от оси Срединно-Атлантического хребта к берегам Американского континента, а вторая – к Европе и Африке.

Таким образом, расплавленные горные породы, поднимаясь по каналам к трещинам в оси срединно-океанического хребта, остывают и намагничиваются в соответствии с направлением и величиной геомагнитного поля, существующими на данный момент времени. А литосферные плиты, расползаясь от оси срединно-океанического хребта в противоположные стороны, уносят на своих «спинах» свидетельства инверсий геомагнитного поля.

В результате от оси хребта до окраин континента распространяется гигантский архив непрерывных магнитных аномалий, в котором «записана» полная история инверсий геомагнитного поля за все время жизни океанов.