Сегмент 5

III. ПО ОТНОШЕНИЕ НА ЗЕМЯТА

89. Не може да се определи точния период, в който насочващата наклонност на магнита спрямо Земята е била впрегната като пътеводител в полза на мореплавателя; но това се използва в Европа поне от 12-ти или края на 11-ти век.*

* Китайците твърдят, че са познавали полярността и употребата на магнита още от 2-ри век.

ds-32

90. Фиг. 32 представлява магнит, поставен на въртяща се ос, така че да се върти хоризонтално. Тази постановка по същество е на същия принцип като компасната игла; тя обаче е поставена на въртяща се платформа, на която са отбелязани кардиналните посоки.

91.Открито е, че така свободно закрепена магнитна игла, че да има свобода на хоризонтално движение, спонтанно се подравнява по север и юг; и ако бъде разместена от тази позиция, се връща отново в нея след редица осцилации.

ds-3392. Ако иглата бъде така окачена, че да има свобода във вертикална посока, ще се види, че тя има наклонността да не остава в хоризонтална позиция, а един от полюсите й (в това полукълбо е северния й полюс) се накланя надолу към земята. Ако човек се намира при магнитните полюси на Земята, тя ще възприеме вертикална позиция; но наклонът намалява, когато човек се оттегля от полюсите в посока екватора, и на магнитния екватор, който е близо до географския, иглата заема хоризонтална позиция. Такава игла, която е пригодена добре да демонстрира тази наклонност, се нарича накланяща се игла.

93. Фиг. 33 представлява накланяща се игла, като е закрепена така, че накланяйки се, може да се върти във всички посоки. Закрепена е чрез универсална става за месингова шапка, съдържаща ахат, поставен върху въртящата се ос. Обичайната постановка позволява движение единствено по вертикалата, защото иглата има ос, минаваща през средата й под прав ъгъл на дължината й, и оста й е захваната хоризонтално. Малките игли, показани на Фиг. 34 са окачени по този начин. Понякога се добавя вертикален кръг, разделен на градуси, за да се измери ъгъла, който иглата прави с хоризонта. Когато се използва игла, чието движение е ограничено в една единствена равнина, тя трябва така да се постави, че тази равнина да е насочена север-юг и да съвпада с равнината на магнитния меридиан. Една накланяща се игла, преди да бъде намагнитена, трябва да е възможно най-добре уравновесена, така че да остане в покой в каквато и позиция да бъде поставена; само че е трудно да се постигне голяма точност.

94. Накланящата се игла, също така, при различните географски ширини, ще възприеме посоките, означени на диаграмата, Фиг. 34, където върхът на стрелите около глобуса обозначава северен полюс, а перата им обозначават южен полюс. Ъгълът, който иглата сключва с хоризонта на кое да е място, се нарича наклонът за даденото място. Тенденцията на иглата да се накланя се компенсира при морските и изследователските компаси, като южния край на иглите, ползван в северните ширини, се прави малко по-тежък от северния им край.

ds-3495. На Фиг. 34, М представлява Северният Американски магнитен полюс, близо до S, която е северният полюс на Земята. Линията L V е съвременната приблизителна линия, в която няма вариации (виж 98), а извитата линия в центъра е магнитният екватор, или линията, по която наклонът е нула, и посоката на накланящата се игла е същия като този на хоризонталната игла.

96. Съпоставяйки посоките, заемани от иглата в различните й местонахождения спрямо Земята, както е показано на Фиг. 34, с посоките, заемани от един магнит спрямо друг магнит, както е показано в параграф 72, ще стане ясно, че между тях има силна аналогия. Тази аналогия доведе до вярването, което дълго време се поддържаше, че самата Земя беше магнит, или че съдържаше в себе си големи магнитни тела, под чието влияние магнитната игла заемаше различните си посоки; точно както малка игла заема същите посоки, когато е поднесена в различни позиции близо до друг пръчков магнит.

97. Само че има и друг вариант да се обясни насочващата наклонност на един магнит по отношение на Земята; това е предположението, че вместо намагнитени тела вътре в Земята, лежащи успоредно на посоката на иглата, има електрически потоци, минаващи около Земята, протичащи вътре в нея, но близо до повърхността, под прави ъгли спрямо посоката на иглите. Това би обяснило насочващата сила на иглата по отношение на Земята, с насочващата й тенденция по отношение на електрически поток, както е описано в предходната глава, а не с насочващата й тенденция спрямо друг магнит. И това е, всъщност, гледната точка, която се разглежда от философите в момента. Теорията, обаче, все още не е твърдо установена; всичките три форми на насочваща наклонност на по-късен етап може да се окаже, че са идентични. За сега, тъй като все още се смятат за различни, тези наклонности могат да се подредят в три различни типа.

ЕКСП. 9. Положете фина шивашка ига, не магнетизирана, върху водна повърхност, върху която, ако иглата е суха, ще плава, и ще стане ясно, че тя ще лежи в почти безразлична позиция. След това я магнетизирайте, като я докоснете с друг магнит, и я поставете върху водата, в посока изток-запад. Тя веднага ще се обърне и ще заеме позиция в магнитния меридиан, тоест, приблизително север-юг.

ЕКСП. 10. Поставете магнитна игла върху подвижната й ос така, че северният й полюс да се обърне в посока север. След това я свалете от оста й и провлачете северния й полюс по северния полюс на силен магнит, и след това провлачете южния й полюс по южния полюс на силния магнит. Когато я сложите на подвижната й ос, ще стане ясно, че полюсът, който преди беше северен, сега ще се обърне на юг, а южният полюс ще се обърне на север. По този начин полюсите на иглата могат да се сменят по желание.

ЕКСП. 11. За да се докаже, че наклонът на накланящата се игла не е в следствие по-голямата тежест на северния й край, обърнете полюсите й, както е описано в предходния експеримент, и тогава онова, което преди е било неин южен полюс, ще се наклони, а онова, което е било неин северен полюс, ще се издигне.

98. Посоката на иглата по отношение на Земята не е постоянна. Вариациите й, тоест, отклоненията й от истинския географски меридиан, се дължи на няколко промени, в известна степен циклични. Освен това, интензивността, с която Земята влияе на иглата, също е непостоянна, както става ясно от осцилациите, които иглата прави за период време. Както става ясно и чрез измервания, посредством апарати, конструирани много деликатно, иглата изглежда рядко е в покой, а вместо това постоянно откликва на несекващи флуктуации и разтърсващи движения. Това е феномен, който изглежда по-лесно попада в идеята, че контролиращото иглата влияние се дължи по-скоро на електрически потоци, отколкото на фиксирани постоянни магнити вътре в Земята.

ds-3599. Целта на инструмента, представен на Фиг. 35 е да покаже магнетизма на Земята в контекста на последното предположение (виж и параграф 96). Сложно-съставният пръчков магнит, n s, се поставя в магнитната ос на Земята, без да съвпада точно с оста на въртенето, N S. Малка магнитна игла, положена в В, върху магнитния меридиан, ще сочи едновременно към магнитния полюс s, и към северния полюс N, тъй като и двата са на една линия. Но ако иглата се сложи в А, или където и да е другаде, освен на магнитния меридиан, тя ще сочи единствено към магнитния полюс, тъй като двата полюса няма да са в една и съща посока. Няколкото магнита, показани при n s, не са закрепени заедно, а само са закрепени на обща ос. Това позволява полюсите им леко да се разтворят, за да се демонстрира по-добре разпределеността на Земния магнетизъм: Земята в действителност има четири магнитни полюса, два силни и два слаби; най-силният северен полюс е в Америка, а най-слабият северен полюс е в Азия. Линията по повърхността на Земята, по която няма вариации, обаче, значително се различава от магнитния меридиан, а линиите на еднакви вариации и еднакъв наклон не са точно меридиани и паралели на ширина спрямо магнитните полюси. Влиянието на Земния магнетизъм по повърхността й е нееднакво. Временните флуктуации, обаче, са толкова леки, че не нарушават работата на компаса, а вариациите на иглата се наблюдават и отбелязват върху карти за различните части от лицето на Земята.

ds-36100. Вариацията на иглата за всяко място се открива чрез наблюдаване на магнитното движение на кое да е небесно тяло, чиято истинска позиция е известна в дадения момент. Наблюдението веднага се добива чрез сравнение на посоката на иглата спрямо Северната звезда, когато прекосява меридиана, или чрез изчисление, когато Северната звезда се намира в най-голямото му удължение. Обикновено, обаче, се предпочита наблюдение на слънцето. Когато географската ширина на място А (Фиг. 36) е известна, точното преминаване на слънцето S, на изток или запад, може да се изведе чрез изчисление,* за всяко едно време и място. Ако иглата при А сочи към М, вместо към N, истинският север, ъгълът MAS ще бъде магнитния преход на слънцето на запад. Предположете, че този ъгъл се наблюдава върху компаса на изследователя, и е равен на 76о, като часът се запише точно. Ъгълът N A S, истинският магнитен път на слънцето в този час, може да се изчисли. Допуснете, че е 85о 35`. Разликата между магнитния път и истинския географски път, показана от ъгъла M A N, е вариацията на иглата, равна на 9о 30`. **

* Виж Навигатора на Боудич (Bowditch’s Navigator).

** Настоящата вариация в Бостън е 9о 30` запад. Западната вариация изглежда се увеличава. Настоящия наклон е 74о 20` север.

101. Фиг. 37 представлява инструмент, направен за демонстриране на теорията, която отдава Земния магнетизъм на електрически потоци, протичащи по нея под прави ъгли спрямо оста й. N S е просто една дървена ос към глобуса. Когато през жицовата намотка около екваториалния регион се пусне галваничен поток, малки игли, поставени в различни позиции, ще се подредят по подобен начин, както биха го направили в подобни земни ширини.
ds-37
Сравнявайки тази фигура с Фиг. 35, наподобяваща Земята с поместения в нея магнит, могат да се сравнят двете теории за земния магнетизъм. И на двата глобуса малките игли се подреждат по подобен начин. С малка накланяща се игла може да се демонстрира, че наклоните й и по двата глобуса стряскащо приличат на наклоните й по съответните земни ширини от лицето на Земята.

102. Ще се види, че, на Фиг. 35, южният полюс на посочения магнит е представен в северния географски полюс на Земята. Също така, на Фиг. 37, дървената пръчка N S, прекарана през оста на глобуса, показва посоката на полярността, индуцирана от електрическия поток, обратно на посоката на географските полюси. Причината за това лесно може да се проумее. Северният магнитен полюс е онзи, който привлича северния полюс на един магнит, и, следователно, би трябвало да притежава южна полярност, а не северна, както името му заблудно посочва. На фигурата, галваничният поток, разбира се, се счита, че протича около глобуса в същата посока, като предполагаемите потоци в Земята; тоест, от изток на запад, в обратна посока на въртенето на Земята. Принципът, на който работи намотката и по който индуцира полярност, ще бъде обяснен в глава II, раздел 2.

103. Открито е, че Северното сияние влияе върху деликатно провесена магнитна игла, карайки я да вибрира постоянно но неравномерно в периода на явлението си, и особено в момента, когато лъчите на Сиянието се устремяват към зенита; ако Сиянието е близо до хоризонта, смущенията на иглата са много слаби. Когато лъчите се обединят, за да образуват корона, центърът й често е на или близо до магнитния меридиан.

104. За няколко години значителен брой магнитни наблюдения са били направени в различни части на света, с цел да се изготвят систематични и взаимосвързани наблюдения, касаещи Земния магнетизъм. При тези станции, вариациите на иглата и интензивността на Земното влияние върху нея се наблюдават и записват почти на всеки час, а на точно определени дни това се прави на всеки няколко минути. Тези наблюдения, направени посредством отлични инструменти, и по едно и също време в множество отдалечени един от друг райони, се подлагат на взаимно сравнение, и почти винаги успяват да внесат яснота по този важен и заплетен въпрос.