І ця можливість криється в суворій, простий, на думку Гільберта, залежності між широтою і нахилом магнітної стрілки, яке було нещодавно відкрито б визначення Гильбертом широти місця спіткала та ж доля, що б визначення довготи Колумбом: застосувати його на практиці в той час не представлялося можливим. Ще недостатньо добре було вивчено геомагнітне поле, а зв'язок між напрямком магнітної стрілки і місцем розташування гача виявилася не такою вже простий, який представлялася спочатку. Але привабливі - перспективи, які таїла цей зв'язок, спонукали вчених і пізніше не раз повертатися до ідей Колумба і Гільберта. Однак повна реалізація методів геомагнітної навігації стала можливою тільки в наші дні завдяки появі високоточних магнітометричних приладів, широкого застосування обчислювальної техніки і глибокої розробки теорії геомагнітного поля.
У 1634 році Генрі Геллибранд гаючи схиляння в Лондоні, знайшов його рівним 4°5 до сходу. «За цим щось ховається,- подумав професор астрономії.- Адже у Нормана, 60 років тому, він, здається, було набагато більше. Про те ж говорить і Вільям Бороу, досвідчений моряк і знавець компаса, в своєму «Міркуванні про варіації магнітного голки» (так називали в той час відхилення.- Авт.), написаному в 1596 році. Та й сам Гильберт стверджував, що в його час схиляння в Лондоні було 11 градусів з третю. Не могли ж вони все так грубо помилятися». І Геллибранд робить висновок: магнітне поле Землі не постійно, а зазнає помітні зміни в часі. Отже, не постійно і відхилення. Але чому це відбувається?
До кінця XVII століття стало зрозуміло, що великий магніт Земля не просто куля з твердої однорідної магнітної матерії, як думав Гільберт, а щось більш складне. Але що ж? На це запитання спробував відповісти в 1687 році Галлей: «Земля приховує два великих магніту (!) - один сильний і нерухомий, другий слабкий і рухливий». Повільне обертання останнього, на думку Галлея, і викликає регулярне зміна відхилення. Три його дослідницькі експедиції, що дали науці перші докладні магнітні карти, повністю дивну теорію не підтвердили. Та й не могли підтвердити. Вчені незабаром зрозуміли, що теорія Галлея надто протиприродна, і шукають нові явища пояснення. Рішуче не погоджується з Галлеем Ейлер, вважаючи, що всередині земної кулі знаходиться єдиний магніт, зміщений щодо центру Землі, причому «...кількість магнітної матерії, у нутрощі земної що, піддане знатним змін», від чого, без сумніву, змінюється з часом і відхилення. Сучасник Ейлера німецький астроном Тобіас Маиер великий магніт Землі звертає... нескінченно малий! Він доводить, що якщо такий магніт помістити на відстані однієї сьомий земної радіусу від Центру Землі, то обчислені і наблюденные значення відхилення добре узгоджуються між собою у багатьох пунктах на поверхні Землі. Але, як з'ясувалося, далеко не у всіх! І вчені продовжують пошуки нової, більш точної моделі магнетизму Землі. І ось на початку минулого століття відомий французький фізик Біо висуває нову гіпотезу: в центрі Землі знаходиться магнітний диполь, вісь якого не збігається з віссю Землі. Біо не зупиняють розбіжності між досвідченими і розрахунковими кутами нахилу на великих ділянках поверхні Землі, і щоб якось згладити ці розбіжності, йому доводиться припустити існування... другого диполя! Більше ста років знадобилося вченим, щоб повернутися до первісної ідеї Галлея про двох магнітах, правда вже на новому, більш високому рівні знань. Схема двох нескінченно малих магнітів Біо повністю не задовольнила. Щоб виправити її, треба було... додати ще один магнітик. І тоді Біо ставить назріваючий питання: а не чи створюється магнетизм Землі сукупним дією всіх магнітних частинок, розсіяних в Землі?
Він, мабуть, не знав, що за 57 років до нього великий російський вчений Ломоносов в «Міркуваннях про великий точності морського шляху» висловив геніальну здогад: «...У розумі тримати повинно, що кожного магніту частини між собою відрізняються в силі з різною їх доброті, що те ж про спільному земній тілі слід думати». І додає: «Отже, покладемо, що Земля - магніт, з різних великих частин різної доброти складений або з багатьох магнітів різної сили в один складений, які за своїм положенням і сил діють».
У згаданому працю Ломоносов виступив з низкою цікавих ідей і думок про розробку теорії земного магнетизму. Як писав академік М. А. Рыкачев, Ломоносов як би намітив весь хід розвитку цієї галузі науки, хоча і в найзагальніших рисах.
Але пройде ще чимало часу, будуть потрібні неймовірні зусилля великих фізиків і геніальних математиків, невтомних натуралістів і талановитих «художників» магнітометричних інструментів, перш ніж буде створена справжня теорія земного магнетизму і вирішена задача «Земля - великий магніт»!
P = 1 112 Вт
m1 = 0,454 кг
t1 = -18 °с
tп = 0 °с
tk = 100 °c
m2 = 0,067 кг
t = 2 580 c
λ = 330000 Дж / кг
L = 2260000 Дж / кг
с1 = 2100 Дж / кг * °с
с2 = 4200 Дж / кг * °с
Найти:
μ - ?
Решение:
μ = Aп / Аз * 100 %
Аз = 2580 * 1112 = 2 868 960 Дж
Ап = Q
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
Q1 = c1m1(tп - t1) = 2100 * 0,454 * 18 = 17161,2 Дж
Q2 = λm1 = 330000 * 0,454 = 149 820 Дж
Q3 = c2m1(tk - tп) = 4200 * 0,454 * 100 = 190 680 Дж
Q4 = Lm2 = 2260000 * 0,067 = 151 420 Дж
Aп = Q = 17161,2 + 149820 + 190680 + 151420 = 509081,2 Дж
μ = 509081,2 / 2868960 * 100% = 17,74%
У 1634 році Генрі Геллибранд гаючи схиляння в Лондоні, знайшов його рівним 4°5 до сходу. «За цим щось ховається,- подумав професор астрономії.- Адже у Нормана, 60 років тому, він, здається, було набагато більше. Про те ж говорить і Вільям Бороу, досвідчений моряк і знавець компаса, в своєму «Міркуванні про варіації магнітного голки» (так називали в той час відхилення.- Авт.), написаному в 1596 році. Та й сам Гильберт стверджував, що в його час схиляння в Лондоні було 11 градусів з третю. Не могли ж вони все так грубо помилятися». І Геллибранд робить висновок: магнітне поле Землі не постійно, а зазнає помітні зміни в часі. Отже, не постійно і відхилення. Але чому це відбувається?
До кінця XVII століття стало зрозуміло, що великий магніт Земля не просто куля з твердої однорідної магнітної матерії, як думав Гільберт, а щось більш складне. Але що ж? На це запитання спробував відповісти в 1687 році Галлей: «Земля приховує два великих магніту (!) - один сильний і нерухомий, другий слабкий і рухливий». Повільне обертання останнього, на думку Галлея, і викликає регулярне зміна відхилення. Три його дослідницькі експедиції, що дали науці перші докладні магнітні карти, повністю дивну теорію не підтвердили. Та й не могли підтвердити. Вчені незабаром зрозуміли, що теорія Галлея надто протиприродна, і шукають нові явища пояснення. Рішуче не погоджується з Галлеем Ейлер, вважаючи, що всередині земної кулі знаходиться єдиний магніт, зміщений щодо центру Землі, причому «...кількість магнітної матерії, у нутрощі земної що, піддане знатним змін», від чого, без сумніву, змінюється з часом і відхилення.
Сучасник Ейлера німецький астроном Тобіас Маиер великий магніт Землі звертає... нескінченно малий! Він доводить, що якщо такий магніт помістити на відстані однієї сьомий земної радіусу від Центру Землі, то обчислені і наблюденные значення відхилення добре узгоджуються між собою у багатьох пунктах на поверхні Землі. Але, як з'ясувалося, далеко не у всіх! І вчені продовжують пошуки нової, більш точної моделі магнетизму Землі.
І ось на початку минулого століття відомий французький фізик Біо висуває нову гіпотезу: в центрі Землі знаходиться магнітний диполь, вісь якого не збігається з віссю Землі. Біо не зупиняють розбіжності між досвідченими і розрахунковими кутами нахилу на великих ділянках поверхні Землі, і щоб якось згладити ці розбіжності, йому доводиться припустити існування... другого диполя! Більше ста років знадобилося вченим, щоб повернутися до первісної ідеї Галлея про двох магнітах, правда вже на новому, більш високому рівні знань. Схема двох нескінченно малих магнітів Біо повністю не задовольнила. Щоб виправити її, треба було... додати ще один магнітик. І тоді Біо ставить назріваючий питання: а не чи створюється магнетизм Землі сукупним дією всіх магнітних частинок, розсіяних в Землі?
Він, мабуть, не знав, що за 57 років до нього великий російський вчений Ломоносов в «Міркуваннях про великий точності морського шляху» висловив геніальну здогад: «...У розумі тримати повинно, що кожного магніту частини між собою відрізняються в силі з різною їх доброті, що те ж про спільному земній тілі слід думати». І додає: «Отже, покладемо, що Земля - магніт, з різних великих частин різної доброти складений або з багатьох магнітів різної сили в один складений, які за своїм положенням і сил діють».
У згаданому працю Ломоносов виступив з низкою цікавих ідей і думок про розробку теорії земного магнетизму. Як писав академік М. А. Рыкачев, Ломоносов як би намітив весь хід розвитку цієї галузі науки, хоча і в найзагальніших рисах.
Але пройде ще чимало часу, будуть потрібні неймовірні зусилля великих фізиків і геніальних математиків, невтомних натуралістів і талановитих «художників» магнітометричних інструментів, перш ніж буде створена справжня теорія земного магнетизму і вирішена задача «Земля - великий магніт»!