Когда Илон Маск в очередной раз рассказывает, как он будет колонизировать Марс, обязательно находится знаток, уверенный, что ничего из этого не выйдет, потому что всех убьет космическая радиация. Этот всезнающий персонаж стал уже чем-то вроде интернет-мема, про него даже комиксы есть.
Надо отдать ему должное – по поводу губительной космической радиации он совершенно прав, она есть. Но было бы наивно считать, что Илон Маск о ней не знает. Когда межпланетные перелеты станут реальностью, эту проблему, конечно, как-нибудь решат. А до тех пор нашей единственной и самой надежной защитой от солнечной плазмы и космических лучей остается магнитное поле нашей уютной планеты под названием Земля.
На самом деле магнитное поле, или магнитосфера, есть не только у Земли. Оно обнаружено и у других каменных планет – Меркурия, Марса и даже у нашей соседки Луны. Но там они очень слабые, хотя, откровенно говоря, у нас оно тоже не ахти какое. Напряженность магнитного поля Земли в наши дни составляет всего 0,5 Э (эрстед). Для сравнения: у обычного магнитика на дверце шкафа или на клапане сумки напряженность поля в 10-20 раз выше. У газовой планеты вроде Юпитера напряженность магнитного поля составляет 14 Э. Однако и того, что есть, Земле вполне хватает. Магнитосфера простирается в космос на 20 земных диаметров и надежно отражает атаки ионизированных и высокоэнергетических частиц, летящих из межпланетного, межзвездного и межгалактического пространства.
Палеомагнитные исследования (то есть изучение остаточной намагниченности пород земной коры) показывают, что магнитное поле Земли существует как минимум последние 3 млрд лет и его характеристики во все времена были примерно одинаковыми. Откуда же оно взялось? Самое интересное, что достоверно ответить на этот вопрос наука пока не может, а существующие многочисленные гипотезы невозможно проверить с помощью опыта или прямого наблюдения. Большинство ученых сходятся во мнении, что формирование магнитного поля обусловлено, прежде всего, процессами внутренней динамики планеты. Все мы знаем, что Земля имеет несколько сферических оболочек: твердая кора, мантия, внешнее жидкое и внутреннее твердое ядра. Наличие оболочки, имеющей свойства электропроводящей жидкости, а также фактор вращения планеты лежат в основе гипотез генерации магнитного поля по принципу гидродинамо.
Что именно может происходить в недрах Земли? Поскольку у нижней границы жидкого ядра температура выше, чем у верхней, там скорее всего происходит конвекция вещества: более холодная и плотная фракция погружается вниз, а более горячая поднимается наверх. Доказано, что подобные движения в проводящей жидкости могут приводить к возникновению магнитного поля, но только под действием внешнего поля. В нашем случае источником такового может выступать Солнце. Есть и еще одно важное условие работоспособности такого динамо – это достаточно быстрое вращение Земли, которое благодаря кориолисовой силе вносит в конвекцию необходимую асимметрию. С эффектом вращения также, вероятно, связана выработка тепла, необходимого для поддержания конвекции. Не будем забывать и о влиянии Луны, чье гравитационное воздействие тоже может вносить свой вклад в разогрев земного ядра. И это далеко не последний нюанс, который должен быть соблюден, чтобы магнитное гидродинамо исправно работало.
Хочешь не хочешь, а задумаешься после этого: может, и правда жизнь на Земле – это уникальное явление, раз даже на уровне одного из необходимых для нее компонентов требуется такое множество тонких настроек?
