В результате почти в любой точке поверхности Земли направление на истинный (географический) север или юг отличается от направления на север или юг магнитный. Угловую разницу между этими направлениями называют магнитным склонением
[270]. При навигации по компасу чрезвычайно важно учитывать склонение, так как без этого вы можете оказаться совершенно не там, где рассчитываете. А вблизи любого из двух магнитных полюсов, где склонение весьма резко изменяется на очень коротких расстояниях, магнитный компас становится практически бесполезным
[271].
В 1699 году блестящий английский астроном Эдмунд Галлей (1656–1742), именем которого названа знаменитая комета, отправился в долгое и трудное плавание по Атлантическому и Индийскому океанам (причем даже достиг той области на юге, где уже наблюдаются крупные айсберги), в ходе которого он произвел серию измерений магнитного склонения. По возвращении он опубликовал подробную карту зарегистрированных линий равного склонения, надеясь, что это поможет мореплавателям в определении их долготы. Теоретически это была хорошая идея, но она так и не прижилась. Хотя Галлей доказал, что в открытом море можно определять магнитное склонение, его точное измерение — дело совсем не простое, а кроме того, величины склонения постоянно изменяются. В результате карта Галлея — хотя она была замечательным достижением в области картографии — никогда широко не применялась.
Величина магнитного склонения сильно различается в разных точках. В точке А склонение равно нулю. Углы х и у соответствуют расхождению в точках B и C
Силовые линии, выходящие вертикально вверх из одного полюса и снова стремящиеся к вертикальности при снижении ко второму, становятся более пологими, огибая Землю; в экваториальных областях они проходят параллельно ее поверхности. Изменяющийся угол наклона геомагнитного поля относительно поверхности Земли называется его наклонением
[272]. Если установить магнитную стрелку так, чтобы она могла поворачиваться в вертикальной плоскости, то вблизи экватора она будет оставаться горизонтальной, но по мере приближения к одному из полюсов тот ее конец, который притягивается к этому полюсу, будет опускаться все ниже и ниже относительно второго конца.
Магнитное наклонение полезно с точки зрения навигации, но не дает однозначной информации. Оно последовательно увеличивается по мере приближения к любому из магнитных полюсов и уменьшается по мере приближения к экватору, но по нему нельзя определить, идет ли речь о Северном или Южном полюсе.
Другая важная характеристика геомагнитного поля — его сила, или напряженность. Эта величина достигает максимального значения вблизи полюсов и постепенно уменьшается по мере приближения к экватору. В направлении с востока на запад она также изменяется, но гораздо слабее (и менее регулярным образом). Ее абсолютные значения совсем не велики. Она измеряется в нанотеслах (нТл)
[273] и составляет от 25 000 до 60 000 нТл — для сравнения можно сказать, что маленький сувенирный магнит для холодильника создает магнитное поле порядка 10 000 000 нТл.
Силовые линии, соединяющие северный и южный магнитные полюса
Напряженность магнитного поля Земли также в высшей степени неравномерна и непостоянна во времени. Каждый год, каждый день, каждый час и даже каждую минуту напряженность поля изменяется в разных местах совершенно непредсказуемым образом. Более протяженные во времени колебания («вековые вариации») порождаются все еще отчасти загадочными процессами, происходящими вокруг земного ядра, а более быстрые изменения, случающиеся в течение суток, связаны с электрическими процессами в ионосфере, вызванными воздействием на нее солнечных лучей. Также следует учитывать трехмерную структуру геомагнитного поля, так как его напряженность быстро падает по мере подъема над поверхностью Земли.
В связи со сложной и в высшей степени подвижной природой магнитного поля Земли любая двумерная карта градиентов его напряженности может давать лишь очень грубое приближение реальных значений в любой точке
[274]. Намагниченные горные породы, случайным образом распределенные в земной коре, также порождают локальные флуктуации напряженности магнитного поля, которые могут подавлять фоновые меридиональные градиенты. Иногда такие локальные аномалии бывают настолько сильны, что мешают работе путевых компасов; поэтому места их расположения отмечают на морских картах. По всем этим причинам получить достоверную информацию о своем местоположении только из измерений напряженности магнитного поля весьма трудно
[275].
Следует учитывать и еще один фактор. Время от времени, через нерегулярные интервалы, геомагнитное поле полностью переворачивается (происходит инверсия геомагнитного поля): северный полюс становится южным, а южный — северным. Последняя такая смена полярности произошла около 780 000 лет назад, но в более отдаленном прошлом случалось много других таких же «обращений поля». Мы знаем об этих событиях по окаменелым следам, которые они оставили в породах морского дна.
