Kula ziemska – największy magnes

„Świat się zmienia“, głosi co tydzień w swym artykule dodatek naukowy do popularnego dziennika, powtarzając znane powiedzenie „panta rhei“ filozofa greckiego Heraklita z I wieku przed Chrystusem.

W jeszcze większym stopniu ulegają zmianie nasze poglądy na przeróżne, zachodzące wokół nas zjawiska. Prawa przyrody są niezmienne, ludzkość natomiast w miarę rozwoju swej wiedzy te same podstawowe zjawiska ujmowała i tłumaczy la w rozmaity sposób, czasami nawet wręcz odwrotny. Jako klasyczne przykłady przytoczyć możemy krańcowo różne na przestrzeni wieków poglądy na położenie i, że się tak wyrażę, „stanowisko“ Ziemi we Wszechświecie, a w szczególności w układzie słonecznym oraz rewolucję w poglądzie na niezmienność pierwiastków. O ile zasadnicza zmiana poglądu w pierwszej kwestii nastąpiła już w XVI wieku, a więc dzisiejszy punkt widzenia panuje od przeszło czterystu lat, i dla nas od maleńkości jest dogmatem bezsprzecznym i nie wywołującym dyskusji, o tyle sprawa promieniotwórczości i przemiany pierwiastków jest aktualna zaledwie od niedawna i pobudza wciąż do coraz nowych dociekań i wniosków. Do tej dziedziny zjawisk możemy śmiało zastosować Heraklitowe „panta rhei“. Moglibyśmy przytoczyć wiele jeszcze innych przykładów zmiany poglądów na pewne zjawiska przyrodnicze, obawiam się jednak, że Czytelnik spojrzy w tym miejscu na tytuł niniejszego artykułu i zapyta: czy nie został on omyłkowo umieszczony, przechodzę więc do właściwego tematu, przy rozważaniu którego kwestia zmienności odgrywa dużą rolę.

„Kula ziemska jest wielkim magnesem“ — zdanie to wzięte jest z traktatu wydanego w roku 1600 przez Williama Gilberta, lekarza królowej angielskiej Elżbiety p.t.: „O magnetyzmie i o ciałach magnetycznych, a także o wielkim magnesie ziemskim“. Fakt, że zdanie to umieścić możemy jako tytuł felietonu w roku 1948, a więc prawie w 350 lat po jego wypowiedzeniu, nie jest wprawdzie dowodem, że uznajemy całkowicie jego słuszność, niemniej jest potwierdzeniem, że poglądy nasze w tej ¿dziedzinie zasadnicza są zgodne z ustalonymi dawniej. Bardziej prawidłowe będzie wyrażenie, że Ziemia zachowuje się jak wielki magnes, niemniej jest to inne tylko trochę ujęcie tego samego faktu, istnienia na Ziemi i wokół niej pola magnetycznego, które nie tylko zgodnie z wiadomościami, na jakich opierał się Gilbert, ale i na podstawie dalszych, do dziś prowadzonych, badań doświadczalnych i rozważań teoretycznych, w większej swej części uwarunkowane jest przez rozkład sił magnetycznych wewnątrz Ziemi.

Fakt istnienia pola magnetycznego wokół Ziemi, a ściślej: wynikające z tego zjawisko odpowiedniego ustawiania się w przestrzeni swobodnie zawieszonej igły magnetycznej, znany był ludziom od bardzo dawna. W pierwszym rzędzie interesowały się nim narody żeglarskie, posługujące się w swych podróżach kompasem.

Przyrząd ten należy do bardzo dawnych wynalazków i, aczkolwiek w konstrukcji jego na przestrzeni wieków zaszły bez wątpienia daleko idące zmiany, to niemniej pozostała ta sama zasada, której zawdzięczała swe praktyczne zastosowanie obok reprodukowana starożytna figurka chińska. Figurka jest osadzona na drążku pionowym i może się na nim swobodnie obracać.

W wyciągniętym ramieniu figurki mieści się magnes naturalny, skierowany na zewnątrz biegunem południowym. Dzięki temu figurka wskazywała ręką na południe, ten bowiem kierunek był widocznie bardziej dla chińczyków interesujący niż północny.

Przez szereg stuleci przyjmowano, że wskazany przez igłę magnetyczną kierunek jest dokładnie kierunkiem północno – południowym. W swej historycznej podróży do Ameryki Kolumb stwierdził, że wskazania igły magnetycznej są niedokładne, jeżeli chodzi o kierunek geograficzny, nadto, że kąt, jaki tworzy kierunek igły z kierunkiem północno-południowym w różnych miejscach na Ziemi jest różny. Ustalając tym stwierdzeniem pojecie zboczenia magnetycznego, dokonał Kolumb bez wątpienia poważnego odkrycia naukowego z dziedziny magnetyzmu ziemskiego, niemniej przeszedł on do historii wyłącznie prawie jako pionier w poszukiwaniu nowych dróg morskich i nowych lądów; jego sława magnetologa pozostaje w głębokim cieniu sławy wielkiego podróżnika i odkrywcy.

W trzy ćwierci wieku później, w r. 1576, Anglik Robert Norman stwierdził, że magnes obdarzony swobodą ruchu w płaszczyźnie południka magnetycznego (tym mianem nazywamy płaszczyznę pionową, w której ustawia się swobodnie zawieszony magnes), pochyla się pod pewnym kątem względem poziomu. Kąt ten nazwano nachyleniem i przy dalszych badaniach stwierdzono, że jego wartość jest; różna dla różnych miejscowości na Ziemi, zmieniając się od 0° do. 90°, przy czym najmniejszą wartość ok. 0° osiąga w okolicach równikowych, największą ok. 90° w okolicach podbiegunowych. Na podstawie tego spostrzeżenia żywiono przez czas pewien nadzieję, że pomiary nachylenia zastąpić będą mogły znacznie bardziej żmudne wyznaczanie szerokości geograficznej, niemniej dalsze badania wykazały, że stosunek wzajemny tych dwu wielkości, nie-daje się ująć w prosty wzór matematyczny.