Небесный землемер

Еще одна удивительная особенность отличает поле от любой другой вещественной формы материи. И громадное космическое тело и крошка атом занимают свой кусок пространства. Несколько планет или атомов могут располагаться только рядом друг с другом. А магнитное, электрическое и поле тяжести спокойно умещаются в одном и том же участке пространства, словно вкладываясь одно в другое.

Вот почему любое небесное тело может одновременно как бы разговаривать со своими далекими соседями на трех языках: излучать сразу магнитное, электрическое и гравитационное поля. Как наша Земля, например.

Сейчас уже никто не станет утверждать, что стрелку компаса поворачивает Полярная звезда, как это всерьез считали всего несколько веков назад. И штурман, ведущий по компасу самолет сквозь полярную ночь, и отправляющийся в маршрут геолог, и просто школьник, еще только мечтающий о путешествиях, хорошо знают, что сама наша Земля — огромный магнит.

А магнитный океан, окружающий Землю, волны которого местами так удивительно совпадают с буграми и впадинами геоида, — это и есть магнитное поле, рожденное магнитным зарядом нашей планеты. Громадная же масса Земли создает вокруг нее сильное поле тяжести.

Расстояние, на котором заметно ощущается действие земного поля тяжести, астрономы оценивают примерно в 900 тысяч километров. Оно обволакивает земной шар весьма солидной толщей и обладает такой мощью, что заставляет стремительно мчаться вокруг Земли тяжелую Луну. А ведь она находится от нас почти за 400 тысяч километров. Во власти этого могучего поля тяготения оказался и искусственный спутник.

Еще мощнее поле тяжести, окружающее Солнце. Оно имеет протяженность в миллиарды километров. И даже Плутон, находящийся от нашего светила на расстоянии 6 миллиардов километров — в сорок раз дальше, чем Земля, — движется далеко не по его «краю».

Гравитационное поле Солнца сможет двигать и еще более далекие планеты, если такие окажутся. Во всяком случае лишь на расстоянии, в сто с лишним тысяч раз большем того, которое отделяет от Солнца нашу планету, его притяжение станет слабее, чем ближайшей звезды. Это значит, что если бы какая-то планета очутилась здесь, то она стала бы вращаться не вокруг нашего, а вокруг другого солнца, — звезды Альфы из созвездия Центавра, например.

Мощные, стремительные поля тяготения, переносящие притяжение на колоссальные расстояния, и делают тяжесть такой всесильной.

Измерить приближенно магнитный заряд Земли или так же примерно определить ее массу не столь уж сложно. И это давно проделано учеными. Но даже и зная, что земной магнит не очень силен и притягивает тела примерно так же, как школьная «подкова», удаленная сантиметров на 10–15, а вес земного шара, напротив, выражается солидным 22-значным числом, мы еще не можем точно сказать, как будет действовать магнитное поле нашей планеты на какое-либо заряженное электричеством тело. Или как будет двигаться в земном поле тяготения тот же, скажем, искусственный спутник. Ведь чтобы суметь ответить на этот вопрос, надо иметь подробный чертеж поля.

После всего, что было сказано о невидимом, не имеющем определенной формы поле, это может показаться совершенным абсурдом. Как начертить то, что не имеет очертаний? Но как начертили в свое время советские ученые невидимку-геоид?

Они отметили на карте Земли точки, в которых геоид был промерен, то есть известна его высота над эллипсоидом, и соединили те из них, которые имели совершенно одинаковые значения. Получилась целая группа извилистых линий.

Примерно так же поступают ученые, когда им надо «нарисовать» магнитное или, скажем, электрическое поле. Они помещают в том или ином участке поля маленький заряд или крохотный магнитик и замечают, как он расположится. Если затем соединить все точки, в которых этот заряд или магнит располагался одинаково, то получатся сплошные линии, в которых направление действия поля одинаково. Их обычно называют силовыми линиями.

К помощи силовых линий прибегают ученые, когда им надо изобразить на бумаге какое-нибудь поле. Глядя на такой рисунок, они сразу могут определить характер поля: чем гуще расположились в том или ином месте силовые линии, тем энергичнее будет действовать здесь поле на движущийся предмет. А в каком направлении — это указывают сами линии.

Мощным пучком вырываются магнитные силовые линии с побережья Антарктиды и, обогнув пространство вокруг Земли, вонзаются в северное полушарие где-то между островов Канадского архипелага. Об этом рассказала все та же стрелка компаса, которая стала первым измерителем магнитного поля Земли. Она-то и выполняет роль магнита, вытягивающегося всегда вдоль силовых линий.

Рисунок земного поля тяжести не менее сложен. Направление, в котором действует сила тяжести, указывает нам обычный отвес — нить с маленьким грузиком на конце.

Ученые сумели сделать одно из полей — магнитное — даже осязаемым.