Сколько полюсов у планеты Земля?
Сколько полюсов у планеты Земля? На этот вопрос вам с легкостью может ответить любой человек — два! Однако такой ответ является и верным, и ошибочным одновременно.
Если говорить о географических полюсах Земли, то у нашей планеты их, действительно, два — Северный и Южный. Северный, как известно, находится в центральной части Северного Ледовитого океана, а диаметрально противоположный ему, Южный полюс, находится на суше, в пределах Полярного плато Антарктиды.
Со школьных уроков географии многие также помнят и о существовании магнитных полюсов, которых у планеты тоже два — Северный магнитный полюс и Южный магнитный полюс (точка, где магнитное поле направлено к земной поверхности строго под углом 90°). Магнитные полюсы Земли так же, как и географические, находятся в Арктике и Антарктике, однако с географическими они не совпадают (то есть, если вы, согласно компасу, будете следовать строго на север или юг, то в итоге попадете не на географический полюс, а на магнитный). А еще магнитные полюсы земли, в отличие от географических, не являются антиподальными, то есть они не диаметрально противоположны.
Помимо географических и магнитных, у Земли имеются еще и геомагнитные полюсы — точки, где магнитная ось пересекается с земной поверхностью, и как бы это ни казалось странным, но они тоже не совпадают с магнитными полюсами.
На этом, пожалуй, и заканчивается список «официальных» полюсов. Однако среди путешественников, альпинистов и яхтсменов известны еще порядка 10-ти «условных» полюсов нашей планеты.
Полюс относительной недоступности — это точка на планете, которую крайне сложно достичь ввиду ее значительной удаленности от транспортных путей. Свой полюс относительной недоступности имеет каждое полушарие.
Северный полюс недоступности — это точка, которая находится в паковых (свободно плавающих) льдах Северного Ледовитого океана и наиболее отдалена от суши.
Южный полюс недоступности — это наиболее удаленная точка от побережья «Южного» океана, что окружает Антарктиду (южных частей Тихого, Атлантического и Индийского океанов). Достичь Южный полюс недоступности намного сложнее, нежели Южный географический полюс.
Полюсы недоступности так же имеются и на континентах — это точка, наиболее удаленная от береговых линий.
- наиболее отдаленный континентальный полюс недоступности находится в Евразии, на севере Китая, в 2645 километрах от береговых линий.
- в Африке такой полюс располагается недалеко от города Обо, в 1814 километрах от береговых линий.
- в Северной Америке он находится на территории индейской резервации в Южной Дакоте. Его отдаленность составляет 1650 километров.
- в Южной Америке полюс недоступности располагается в Бразилии с расстоянием до ближайшей береговой линии, равным 1504 километрам.
- самый менее отдаленный полюс недоступности находится в Австралии — лишь в 920 километрах от ближайшей береговой линии.
Помимо вышеперечисленных существует также и Океанический полюс недоступности, который еще называют Точкой Немо. Эта точка находится в Южной части Тихого океана и является наиболее отдаленной от суши. Интересно, что воды в окрестность Точки Немо полностью закрыты для судоходства по причине того, что именно здесь находится Кладбище космических кораблей. В здешних водах затапливаются остатки космических кораблей (в том случае, если они не успели сгореть в слоях атмосферы) после планового выведения из эксплуатации.
Кладбище космических кораблей. Фото с сайтаИ если большинство полюсов недоступности малоизвестны широкой публике и представляют интерес в основном для путешественников, то о следующем полюсе слышал, вероятно, каждый человек на планете. Гора Эверест, высота которой составляет 8848 метров, считается полюсом высоты и (условно) третьим полюсом Земли.
Полюс высоты — гора ЭверестЯхтсмены тоже могут похвастаться наличием своего полюса, которым является мыс Горн — крайняя южная точка архипелага Огненная земля. На этом мысе располагается самый южный в мире маяк. Проход вокруг мыса Горн (полюса яхтсменов) считается одним из наиболее опасных маршрутов для морских путешествий. Существует традиция — пройдя этот сложный участок, мореплаватель обязательно выкуривает сигару и выплескивает в океан немного алкоголя в знак благодарности Нептуну за безопасный переход.
И последний вид полюсов, о которых нужно непременно упомянуть — полюсы холода. Их, ввиду нестабильности температуры на планете, несколько. В Южном полушарии — это станция «Восток», на которой в 1983 году была зафиксирована температура — 89,2°С.
В Северном полушарии на звание «Полюс холода» претендуют несколько населенных пунктов — Верхоянск с минимальной температурой — 67,8°С, зафиксированной в 1883 году, и окрестности Оймякона, где в 1933 году была зафиксирована температура — 67,7°С. Интересный факт — в летнее время каждый северный полюс холода может ненадолго превратиться в «полюс жары», когда столбик термометра поднимается до, непривычных для жителей той местности, цифр +38°С (подобное аномальное повышение температуры наблюдалось в 2011 в Оймяконе и 2020 году в Верхоянске).
Если с полюсами высоты и холода все предельно ясно, то полюсов глубины и жары как таковых не существует, однако, справедливости ради, следует отметить, что самым жарким местом на земле считается Долина Смерти в Северной Америке, где в 1913 году была зафиксирована температура воздуха 56,6 °С и пустыня Деште-Лут в Иране, с температурой поверхности, равной 80,8°С (в 2018 году).
Ну а самой глубокой точкой поверхности Земли считается Бездна Челленджера в Мариинской впадине, глубина которой составляет от 10898 до 11034 метров ниже уровня моря.
Таким образом, у нашей планеты, помимо географических, существует еще много других полюсов — крайних, предельных и труднодостижимых точек, которые человек сначала определяет, а потом всеми силами старается их покорить.
А о каких полюсах, кроме географических и магнитных, вы слышали раньше?
Знаете ли Вы сколько полюсов у Земли? Неверно, не 2 (два), а целых 6 (шесть)! Действительно, со школьной скамьи мы привыкли к тому, что у Земли два полюса (исключая магнитные): северный и южный. Однако, все гораздо интереснее. Реальная Земля имеет, по меньшей мере, три Северных (а значит, и три Южных) полюса: блуждающий полюс вращения(1), в котором мгновенная ось вращения Земли пересекает ее поверхность, полюс фигуры(2) и астрономический полюс(3), в котором отвесная линия параллельна оси устойчивого вращения. Согласитесь, для многих из вас это весьма неожиданный факт. В приводимой ниже статье академика Е.П. Федорова популярно рассказывается о полюсах Земли. Сайт «Галактика» расскажет вам о многих интересных фактах. Можно ли отметить положение географического полюса колышком, вбитым в землю! Если можно, то как найти место, куда нужно забить этот колышек! Около 40 лет назад известный советский астроном, академик АН УССР А. Я. Орлов опубликовал статью «Что такое полюс и где он?» (Газета «Красный Крым», 11 августа 1937). В начале этой статьи приведены слова выдающегося ученого, академика. Ю. Шмидта о том, что полюс — это точка, которую трудно определить. Но, подчеркивает А. Я. Орлов, полюс должен быть обязательно определен и притом со всей возможной точностью: «Все астрономические и геодезические измерения относятся к полюсу, и если в его определении будет хоть малейшая ошибка, то она войдет в наши географические карты и в те каталоги, где даются положения звезд, по которым проверяются часы, а затем дается точное время». А. Я. Орлов писал далее: «Филологически слово «полюс» производят от греческого «полос», что первоначально означало, по-видимому, тот вбитый в землю колышек, тот «прикол», вокруг которого на веревке пасется привязанный к нему домашний скот. Эта картина пастушеской жизни перенесена была на небесный свод, где все звезды движутся вокруг некоторой точки, и у кочевых народов еще и теперь Полярная звезда иногда называется Золотым приколом. Потом колышек, забитый в землю. чтобы обозначить полюс, стал время от времени вновь появляться в научных дискуссиях. Особенно привлекательной возможность (хотя бы мысленно) закрепить таким способом сетку географических координат на поверхности Земли представлялась геодезистам, которые привыкли пользоваться при измерениях прочно установленными реперами. Естественно, ответа на вопрос о том, где следует забить колышек, ждали от астрономов, которые занимаются проблемой движения полюсов Земли. Это сделал А. А. Михайлов в статье «О приведении астрономических определений широты, долготы и азимута к единой эпохе» («Астрономический журнал», 47, 3, 1970). Вот что он писал: «Пусть мы исходим из некоторого пункта с известной астрономической широтой и направлением меридиана. Двинемся из этого пункта к северу, по временам измеряя широту. В конце концов мы дойдем до точки 90°0’00». Будет ли это полюс -точкой (так в подлиннике — Е. Ф.), где ось вращения пересекает земную поверхность той, где нужно забить колышек? Нет, это будет точка, в которой вертикальная линия параллельна оси вращения и которая отстоит от колышка на угол при центре Земли, равный уклонению отвеса, возможно, на сотни метров. Возникает вопрос, будет ли эта точка единственной, то есть придем ли мы в одно и то же место, если начнем двигаться по разным меридианам? Почти несомненно, что эта точка единственная, потому что геоид есть выпуклая поверхность. Возможно, что есть места внутри или на границе тяжелых масс, где уровенная поверхность силы тяжести вогнута или имеет отрицательную кривизну. Но это-исключительные случаи, вряд ли имеющие место на поверхности Земли, а тем более во внешнем пространстве. Таким образом, можно считать, что точка, в которой широта равна точно 90°, единственная, но это не будет полюс в указанном смысле.Теперь мы приглашаем читателя отправиться в путь к полюсу, следуя этим указаниям. И даже если цель не будет достигнута, наше путешествие не окажется напрасной тратой времени-оно может быть поучительным, поскольку в пути, как мы увидим, встретятся непредвиденные трудности и нам придется заниматься задачами, над решением которых стоит подумать. В приведенной выдержке речь идет, конечно, о реальной Земле с ее сложным рельефом. Но мы облегчим нашу задачу — будем считать, что Земля имеет форму правильного эллипсоида вращения, то есть тела, поверхность которого образуется при вращении эллипса вокруг его малой оси. (Тем, как определяются размеры и форма этого «земного эллипсоида», мы интересоваться не будем.) Перпендикуляр к поверхности земного эллипсоида в любой ее точке А проходит через ось фигуры (но не через центр эллипсоида О). Иначе говоря, ось OF и перпендикуляр А2л лежат в одной плоскости, которую называют плоскостью меридиана точки А. Ось симметрии OF обладает еще одним свойством, на котором нам нужно особо остановиться. Напомним, что Земля вращается вокруг оси, которая всегда проходит через центр ее масс О, но несколько меняет направление не только в пространстве, но, как это показал теоретически Л. Эйлер, и по отношению к самой Земле. Ясно, что вследствие этого будут перемещаться те точки, в которых ось вращения пересекает поверхность Земли, то есть полюсы вращения, что в свою очередь приведет к изменениям широт (а также долгот) всех точек земной поверхности. Такие изменения были обнаружены в конце прошлого столетия, и с тех пор систематические широтные наблюдения, которые ведут многие обсерватории мира, дают астрономам возможность непрерывно следить за тем, как движутся полюсы вращения Земли. Однако это явление оказалось более сложным, чем следовало из теории Эйлера. Полюсы Северный и Южный описывают на поверхности Земли неправильные (но совершенно одинаковые) кривые — полодии, напоминающие спираль, витки которой то расширяются, то сжимаются. Хотя картина получается запутанной, все же удается, взяв полодию за несколько (скажем, за 6) лет, довольно уверенно найти ее центр, причем выясняется, что полюс не отходит от этого центра более чем на 15 м. По крайней мере за последние 130 лет (а о предшествующем времени у нас нет данных) он ни разу далее не отклонялся. Для рассматриваемой модели Земли центром той кривой, по которой движется полюс, будет как раз полюс фигуры земного эллипсоида. А может ли ось вращения совпасть с осью фигуры? Да, может. Тогда вращение Земли окажется устойчивым, то есть ее ось вращения не будет перемещаться в теле Земли, а полюс-по ее поверхности. Однако этого в действительности никогда не наблюдалось: даже если бы в какой-то момент обе оси совпали, они опять разошлись бы вследствие возмущающего влияния различных процессов на поверхности и в недрах Земли. Однако пора возвратиться к реальной Земле. О каком же полюсе идет речь, когда мы говорим, что его положение можно обозначить колышком? Конечно, не о постоянно блуждающем полюсе вращения, а о неподвижном полюсе фигуры. Но здесь мы встречаемся с первой трудностью, которая состоит в том, что, строго говоря, у реальной Земли нет оси симметрии, а значит, нет и полюсов фигуры. Но ось устойчивого вращения у реальной Земли все же есть. Точки, в которых она пересекает земную поверхность, можно было бы назвать полюсами устойчивого вращения. В зарубежной литературе их часто и в этом случае называют полюсами фигуры. Воспользуемся этим термином и мы, понимая, что он уже не будет строгим, когда мы имеем дело с реальной, то есть с несимметричной Землей. Заметим, что теперь отвесная линия в полюсе фигуры может не совпадать и, по всей вероятности, действительно не совпадает по направлению с осью устойчивого вращения OF. Однако, как указывает в приведенной выдержке А. А. Михайлов, вблизи каждого из полюсов фигуры есть точка L, в которой отвесная линия параллельна оси OF. Средняя широта этой точки равна точно +90° в северном полушарии и -90° в южном. Известные американские астрономы Клеменс и Вулард в книге «Сферическая астрономия» называют эти точки астрономическими полюсами. Приняв этот термин, мы можем сказать так: у симметричной модели Земли полюс фигуры и астрономический полюс совпадают; у реальной Земли они не совпадают*. Однако не только в полюсе фигуры, но и в любой другой точке на несимметричной Земле отвесная линия и нормаль к поверхности земного эллипсоида несколько отличаются по направлению. Они образуют малый угол, который называется уклонением отвеса — с этим термином мы уже встречались в приведенной выдержке из статьи А. А. Михайлова. Значит, как правило, отвесная линия в точке А не будет лежать в плоскости, проходящей через эту точку и ось OF; она не будет пересекать ось OF, a пройдет мимо нее. Или иначе; нельзя провести такую плоскость, в которой находились бы и ось устойчивого вращения Земли OF, и отвесная линия в точке А. Что же такое тогда плоскость меридиана этой точки? Согласно принятому в астрономии определению, это-плоскость, проходящая через отвесную линию в точке А и параллельная либо мгновенной оси вращения, либо оси фигуры. В последнем случае мы имеем плоскость среднего меридиана. Теперь скажем так: раз плоскости средних меридианов не проходят через ось OF, значит линии, по которым они пересекают поверхность Земли, не сходятся в полюсе фигуры F. Они не сходятся и в астрономическом полюсе, и вообще не пересекаются в какой-либо одной точке.КАКИМ ПУТЕМ ИДТИИтак, реальная Земля имеет по меньшей мере три Северных (а значит, и три Южных) полюса: блуждающий полюс вращения, в котором мгновенная ось вращения Земли пересекает ее поверхность, полюс фигуры и астрономический полюс, в котором отвесная линия параллельна оси устойчивого вращения. Придем ли мы к какому-либо из этих полюсов и к какому именно, если (как предлагает А. А. Михайлов), выйдя из пункта с известной широтой и направлением меридиана, мы будем двигаться, время от времени измеряя широту? А. А. Михайлов дает ответ и на этот вопрос: в точку с широтой 90°00’00», то есть в астрономический полюс. Чтобы выяснить, так ли все на самом деле, уточним путь, которым мы могли бы пойти. Одна возможность — идти так, чтобы все время оставаться в плоскости меридиана начального пункта А. От этого сразу же следует отказаться, поскольку кривая, по которой эта плоскость пересекает поверхность Земли, как мы выяснили, в общем случае не пролегает через астрономический полюс. Значит, идя вдоль этой кривой и время от времени определяя широту, мы никогда не получим ровно 90°, так как точки с такой широтой нет на нашем пути — она остается в стороне. Однако есть и другая возможность — все время идти прямо на север. Для этого нужно прежде всего найти направление полуденной линии в исходном пункте А, то есть той прямой, по которой плоскость меридиана пересекает плоскость горизонта в этом пункте. На том, как определяется направление полуденной линии, мы останавливаться не будем; достаточно сказать, что астрономы располагают необходимыми для этого средствами и методами. Допустим, направление прямой AN найдено, и чтобы закрепить его, установим В на некотором расстоянии от А. К вехе нам и следует идти, а когда мы до нее дойдем, нужно вновь определить ч точке В направление полуденной линии. И вот тогда могут обнаружиться некоторые любопытные обстоятельства, связанные с теми нарушениями симметрии Земли, которые проявляются в уклонениях отвеса. Может оказаться (а как правило, так и бывает), что отвес в пункте В не находится в плоскости меридиана начального пункта А; он может отклоняться от этой плоскости в ту или иную сторону. Отсюда следует, что плоскости меридианов двух соседних точек А и В не будут совпадать. Теперь начнем рассуждать: если обе плоскости параллельны оси OF, значит, и линия их пересечения — прямая ВМ, пролегающая через точку В, должна быть параллельна ОР, поскольку она лежит одновременно в плоскостях меридианов обеих рассматриваемых точек. Следующий этап нашего пути, то есть отрезок ВС, будет лежать уже в плоскости меридиана точки В, а не начального пункта А. Так мы и пойдем на север, определяя в конце каждого пройденного отрезка пути направление дальнейшего движения. Если же мы станем уменьшать длины этих участков, то в пределе у нас получится огибающая семейства плоскостей меридианов — цилиндрическая поверхность с образующей параллельной оси OF. Напомним, что, по определению, цилиндрическая поверхность-это поверхность, описываемая прямой линией, которая движется, оставаясь параллельной западному направлению. След пересечения этой поверхности с поверхностью Земли — линия двоякой кривизны. По ней нам и нужно идти, если мы хотим двигаться всегда точно на север, так как касательной к этой кривой в любой ее точке будет полуденная линия. Куда приведет нас этот путь? Мы будем приближаться к астрономическому полюсу, но по мере приближения нам будет все труднее и труднее находить нужное направление пути, что обусловлено самим способом построения плоскости меридиана. В любой точке, например в точке В, это — плоскость, проходящая через две прямые: отвесную линию и прямую ВМ, параллельную оси OF. По мере приближения к астрономическому полюсу L, угол между этими прямыми уменьшается и вместе с этим понижается точность, с которой определяется положение плоскости меридиана, а значит, и направление полуденной линии. Даже небольшие изменения в направлении отвеса приводят к значительным поворотам плоскости меридиана (а в самом астрономическом полюсе любую плоскость, проходящую через отвесную линию, можно принять за плоскость меридиана). Таким образом, кривая, по которой мы идем, вблизи астрономического полюса становится все более и более извилистой, поэтому находить направление полуденной линии будет все труднее и труднее. В ближайшей же окрестности полюса мы рискуем вообще потерять ориентировку: вместо того, чтобы идти к полюсу, мы будем блуждать вокруг него. Поэтому нужно посмотреть, нет ли еще какого-либо пути к полюсу, который стоило бы испробовать. Обратим внимание на то, что огибающая полуденных линий проходит через точки с различной долготой. Долготой точки на поверхности Земли, как известно, называется угол, который образует плоскость меридиана этой точки с плоскостью меридиана Гринвича. Значит, у точек, имеющих одинаковую долготу, плоскости меридианов между собой параллельны. Но плоскости меридианов точек, находящихся на огибающей полуденных линий, не параллельны друг другу,- как видно из самого построения этой огибающей, они друг с другом пересекаются. Значит, соединив точки с одинаковой долготой, мы получим другую кривую на поверхности Земли (но, конечно, также двоякой кривизны, а не плоскую). Она-то и называется меридианом. Мы можем направиться из исходного пункта А по меридиану этого пункта. Но для того, чтобы все время оставаться на этом меридиане, нам придется определять время от времени уже не направление полуденной линии, а долготу точки, в которой мы находимся, и, если она окажется больше долготы начальной точки, отходить к востоку, а если меньше,- к западу. Однако в окрестности полюса мы встретимся с теми же трудностями, что и ранее. Действительно, определение долготы есть по существу определение направления плоскости меридиана места наблюдения по отношению к плоскости Гринвичского меридиана. А это, как мы уже выяснили, сделать с необходимой точностью вблизи полюса нельзя. Значит, при движении по меридиану исходного пункта наш путь по мере приближения к полюсу будет становиться все более и более извилистым и неуверенным. Можно сказать, что, отправляясь из какого-либо пункта А, мы, подобно былинному богатырю, должны выбрать одну из трех дорог. Одна дорога — это кривая, по которой плоскость меридиана точки А пересекает поверхность Земли. Но, как мы выяснили, этот путь не привел бы нас ни к полюсу фигуры, ни к астрономическому полюсу. Второй путь идет по полуденным линиям, и его можно считать как бы составленным из их коротких отрезков. Он представляет собой кривую двоякой кривизны, которая может отклоняться от плоскости меридиана исходного пункта то в одну, то в другую сторону, причем тем сильнее, чем ближе мы подходим к полюсу. Третий путь — меридиан точки А. Это тоже выпукло-вогнутая кривая. Достичь астрономического полюса вторым и третьим путем оказывается задачей, практически неосуществимой. МЕЖДУНАРОДНАЯ СЛУЖБА ДВИЖЕНИЯ ПОЛЮСАНо если на практике не удается указать то место, где на поверхности Земли находится полюс, может возникнуть вопрос, чем же тогда занимается Международная служба движения полюса (МСДП)-организация, которая была создана еще в конце прошлого столетия (первоначально она называлась Международной службой широты) именно для того, чтобы определять координаты, или положение, полюса Земли в последовательные моменты времени. И что имел в виду А. Я. Орлов, когда писал, что «полюс должен быть обязательно определен»? Видимо, нечто иное, а не поиск тех точек на поверхности Земли, о которых шла речь выше. На каждой обсерватории, участвующей в МСДП, регулярно определяются широты. Если значение широты, найденное из наблюдений, вычесть из 90°, мы получим угол, который образуют между собой отвесная линия в пункте наблюдений и мгновенная ось вращения Земли. Мы можем сказать, что задача МСДП состоит в определении направления оси вращения Земли по отношению к отвесным линиям в ряде точек земной поверхности. Так получаются данные об изменениях этого направления, или о движении оси вращения в теле Земли. Только это и могут дать астрономические наблюдения, но, к счастью, в большинстве случаев только это и нужно для геодезической практики и геофизических исследований. Но если движение оси вращения Земли найдено, можно считать известным и движение тех точек, в которых ось пересекает поверхность Земли, то есть Северного и Южного полюсов. В этом смысле и следует понимать слова А. Я. Орлова о необходимости точного определения положения полюса. Для такого определения нам незачем идти к полюсу — мы можем определить положение полюса, находясь от него на расстоянии в тысячи километров. Понятно, это еще не дает нам возможности указать на поверхности Земли ту точку, в которой нужно забить колышек, чтобы отметить положение полюса. А как быть, если такая отметка понадобится, например, для осуществления проекта, о котором недавно сообщалось в печати? «Знаменитый французский исследователь морских глубин Жак-Ив Кусто решил снарядить научно-исследовательскую экспедицию к отметке Северного полюса. Исследователь собирается пробурить многометровую толщу льда и в 1978 году опуститься на 600 метров в глубины Северного Ледовитого океана» По-видимому, участникам этой экспедиции, как и прежних экспедиций к Северному полюсу, будет достаточно отметить его положение лишь приближенно, с ошибкой, скажем, в несколько сот метров. Во всяком случае, в настоящее время этим пришлось бы удовлетвориться. В последнее время появился новый способ получения данных о движении полюса, основанный на измерении расстояний от различных точек поверхности Земли до ее искусственных спутников или до уголковых отражателей на Луне, который сможет обеспечить гораздо более высокую точность. Этот способ дает именно положение той точки земной поверхности, в которой ее пересекает ось вращения Земли, тогда как классические астрономические методы, как мы видели, давали только направление данной оси. Но о новых методах определения положения полюса стоит рассказать отдельно. Допустим, что в точке Mi на поверхности Земли установлен лазерный дальномер-прибор, с помощью которого можно измерять расстояние до спутника S. Земля вращается вокруг оси ОР, а спутник движется по орбите, которая занимает неизменное положение в пространстве. Примем для простоты, что период обращения спутника равен точно двум часам. Тогда через 12 часов, сделав шесть оборотов, он окажется в той же самой точке пространства S. А лазерный дальномер вследствие вращения Земли переместится за это время в точку Л\2 (мы говорим здесь о перемещении в пространстве, а не на поверхности Земли). Его расстояние от спутника изменится, так как отрезок M2S меньше, чем MiS. Но если бы нам удалось установить дальномер в точке Р, таких изменений cуточным периодом не наблюдалось бы. И тогда мы могли бы сказать: вот здесь и находится мгновенный полюс вращения Земли. Сopyright 2002-2023 © Сайт «Галактика» • Проект «Астрономическая энциклопедия» • Идея, дизайн, хостинг, веб-мастер сайта — Кременчуцкий Александр, Москва |
Земля на самом деле имеет четыре северных полюса
На звание «настоящего» Северного полюса претендует множество претендентов во время праздников, когда самый известный его обитатель оказывается в центре внимания. Почта Канады использует почтовый индекс H0H 0H0 для писем Санта-Клаусу — вы можете даже получить его обратно — но адрес не привязан к какой-либо провинции или территории; этот «Северный полюс» может быть просто почтовым ящиком. Между тем, в Северном полюсе на Аляске, в пригороде Фэрбенкса, есть круглогодичная рождественская деревня и гигантская статуя веселого старого эльфа, но ее название не соответствует действительности. Небольшой город на Аляске фактически расположен в 125 милях к югу от Полярного круга.
Даже если вы ищете Северный полюс как природное явление, а не как пробный камень культуры, у вас все равно есть выбор кандидатов. Четыре разных места имеют законные права на титул по различным критериям.
Географический Северный полюс
Это «Истинный Север» — географический Северный полюс, точка, в которой сходятся все меридианы долготы (линии на карте, проходящие с севера на юг). Это конечная точка земной оси, воображаемое веретено, вокруг которого вращается планета.
Даже когда они отмечены на глобусе, настоящие Северный и Южный полюса не являются фиксированными точками, потому что Земля, будучи эллипсоидом, а не идеальной сферой, слегка качается при своем вращении. Эта неравномерность вращения полюсов была подтверждена в 1891 году американским астрономом Сетом Карло Чендлером. Различные факторы, особенно изменения давления на морском дне, постоянно влияют на угловой момент Земли. В результате этого «колебания Чандлера» точное пересечение поверхности Земли с ее осью ежегодно отклоняется в пределах нескольких метров.
Географический Северный полюс, в отличие от своего южного аналога, находится в открытом море, точнее, на ледяном щите, омывающем Северный Ледовитый океан. Хотя он официально обозначен В международных водах экспедиция 2007 года вызвала споры, установив российский флаг на морском дне под полюсом.
Северный магнитный полюс
Местоположение географических полюсов должно определяться наблюдаемым вращением Земли относительно неподвижных звезд. Напротив, местоположение Северного магнитного полюса можно подтвердить прямым наблюдением. Если бы вы стояли там — а вы могли бы, учитывая, что он иногда доступен по суше, будь то в Гренландии или Нунавуте — стрелка вашего карманного компаса попыталась бы перевернуться перпендикулярно и погрузиться в землю, как лозоходная лоза.
Магнитное поле Земли возникает при ее вращении. Ядро планеты состоит из железа и никеля — твердых в центре и жидких во внешнем ядре. Эти внутреннее и внешнее ядра вращаются с разной скоростью; как в динамо-машине электростанции, это постоянное движение создает самоподдерживающееся электромагнитное поле. Вращающаяся планета действует как стержневой магнит, с ее магнитными полюсами вблизи крайних точек географического севера и юга. Их точное положение меняется в зависимости от токов жидких металлов во внешнем ядре. В результате Северный магнитный полюс перемещается неравномерно в радиусе примерно 500 миль от 90-я параллель, или географический Северный полюс.
(Фото: Peter Hermes Furian/Shutterstock)
В стержневом магните два конца — или «полюса» — имеют противоположную полярность. Вы можете визуализировать все это как туннель; линии магнитного потока выходят с одного конца, изгибаются наружу, чтобы удвоиться, и снова входят через противоположный конец. Северный магнитный полюс — это точка входа, где силовые линии магнитного поля спускаются к ядру Земли. Вот почему рабочий конец намагниченной стрелки компаса будет стремиться погрузиться вниз. При изучении магнетизма полюс магнита, куда входят силовые линии, обозначается (как ни странно) «юг», а полюс, откуда они выходят, считается «севером». Это означает, что географически Северный магнитный полюс на самом деле является южным полюсом дипольного магнита, которым является планета Земля.
По крайней мере, пока — потому что полюса могут поменяться местами. Геологические данные показывают, что магнитное поле Земли меняло свое направление на противоположное 183 раза за всю историю планеты, последний раз около 780 000 лет назад. Наблюдение подобных инверсий в магнитном поле Солнца, по-видимому, указывает на то, что это спонтанные, случайные события. Поскольку магнитное поле Земли заметно ослабевает за последние несколько столетий, в ближайшие тысячелетия нас может ожидать еще одна инверсия поля.
Геомагнитный Северный полюс
Магнитное поле, создаваемое динамо-воздействием ядра Земли, простирается далеко в межпланетное пространство. Эта «магнитосфера» имеет форму вытянутой капли, шириной в 10 земных радиусов (64 000 км) со стороны, обращенной к Солнцу, и простирающейся на сотни земных радиусов сзади. Это геомагнитное поле отклоняет солнечный ветер и космические лучи, сильно заряженные частицы, которые в больших дозах уничтожили бы земную жизнь.
Поле не является идеальным диполем. Солнечный ветер искажает магнитосферу по мере ее расширения в космос, наклоняя ее примерно на 11 градусов относительно вращения Земли. Геомагнитные полюса относятся к точкам, где ось магнитосферы проходит через планету, и были относительно стабильными с течением времени. В течение многих лет геомагнитный Северный полюс находился на острове Элсмир в Нунавуте, обширной территории на севере Канады.
Во время сильных солнечных бурь заряженные частицы проскальзывают через магнитосферу в верхняя атмосфера. Когда эти частицы сталкиваются с газообразными частицами в земной атмосфере, они производят впечатляющие оптические эффекты, видимые вблизи геомагнитных полюсов. В северном полушарии мы называем это явление северным сиянием, более известным как северное сияние.
(Фото: Денис Белицкий/Shutterstock)
Северный полюс недоступности
Из четырех Северных полюсов Северный полюс недоступности — точно, 85 градусов 48 минут северной широты и 176 градусов 9 минут западной долготы — является лишним, определяемым не каким-либо свойством физики, а географией. Интересно, что это метко названное место на самом деле находится в глуши.
Полюса недоступности — это проявления озабоченности географов экстремальными местами: самыми высокими, самыми низкими, самыми отдаленными. Это точки на карте, в которых на суше или на море вы находитесь дальше всего от побережья. У каждого континента и у каждого океана есть свой полюс недоступности.
Соответственно, скромный кусочек океана получает признание как самая удаленная от суши точка в Арктике. Он находится примерно на равном расстоянии от острова Элсмир, острова Генриетты в Восточно-Сибирском море и острова Космомолец в российской Арктике, где только холодная вода и паковый лед простираются не менее чем на 1008 км в любом направлении.
Произвольное различие, возможно. Но если вы все еще ищете мастерскую производителя игрушек, это может быть вашим лучшим выбором. В конце концов, старик ценит свою личную жизнь.
Магнитные полюса Земли могут начать меняться. Что происходит тогда?
Это возможность, с которой мы можем столкнуться не в ближайший миллион лет, не в следующую тысячу, а в следующую сотню. Если бы магнитное поле Земли значительно уменьшилось, оно могло бы полностью разрушиться и изменить полярность — изменить магнитное поле с севера на юг и наоборот. Последствия этого процесса могут быть ужасными для нашей планеты.
Больше всего беспокоит то, что мы можем двигаться именно по этому сценарию.
«Последние 3000 лет геомагнитное поле затухало», — сказал доктор Николя Тувени из Европейского центра исследований и преподавания наук об окружающей среде (CEREGE) в Экс-ан-Провансе, Франция. «Если она продолжит падать с такой скоростью, менее чем через тысячелетие мы окажемся в критическом (периоде)».
Доктор Тувени — один из главных исследователей пятилетнего проекта EDIFICE, 2014. Вместе со своими коллегами он исследовал историю магнитного поля Земли, в том числе, когда оно изменялось вспять в прошлом и когда это может произойти снова.
Космические лучи
Магнитное поле нашей планеты преимущественно создается потоком жидкого железа внутри ядра. Это всегда было особенностью нашей планеты, но на протяжении всей истории Земли она неоднократно меняла полярность. Каждый раз, когда он переворачивается — до 100 раз за последние 20 миллионов лет, в то время как полный разворот может занять около 1000 лет — он оставляет окаменевшую намагниченность в горных породах на Земле.
Беря керны или столбцы отложений с морского дна, как длинную соломинку, которая с помощью бура может удлиняться на глубину до 300 метров, мы можем оглянуться назад во времени и увидеть, когда произошли эти изменения. Доктор Тувени и его команда рассмотрели две конкретные формы элементов, которые позволили им более подробно изучить историю магнитного поля нашей планеты.
Чтобы произошла смена полярности, магнитное поле должно ослабнуть примерно на 90% до порогового уровня. Этот процесс может занять тысячи лет, и в течение этого времени отсутствие защитного магнитного экрана вокруг нашей планеты позволяет большему количеству космических лучей — высокоэнергетических частиц из других уголков Вселенной — поражать нас.
Когда это происходит, эти космические лучи сталкиваются со все большим количеством атомов в нашей атмосфере, таких как азот и кислород. Это производит варианты элементов, называемых космогенными изотопами, такие как углерод-14 и бериллий-10, которые падают на поверхность. И, изучая их количество в ядрах, мы можем увидеть, когда происходила инверсия полярности.
»«Геомагнитное поле затухало в течение последних 3000 лет». С тех пор поле почти 15 раз меняло направление, что называется экскурсией, значительно уменьшаясь в силе, но не достигая порога, необходимого для того, чтобы снова подняться. Именно в это время мы подвергаемся наибольшему риску — поле ослабевает, а затем восстанавливает свою силу. Последнее отклонение произошло 40 000 лет назад, и данные свидетельствуют о том, что мы снова движемся в этом направлении.
«За последние 3000 лет геомагнитное поле потеряло 30 процентов своей интенсивности, — сказал доктор Тувени. «Исходя из этого значения, мы прогнозируем, что через несколько столетий или тысячелетий оно упадет почти до нуля».
В Атлантическом океане между Южной Америкой и Африкой находится обширная область магнитного поля Земли, которое примерно в три раза слабее напряженности поля на полюсах.
Это называется Южно-Атлантической аномалией (ЮАА), и она находится в центре внимания проекта CoreSat, которым руководит профессор Крис Финлей из Датского технического университета (DTU) недалеко от Копенгагена. Используя данные с нескольких спутников, в том числе трех спутников Swarm Европейского космического агентства (ESA), запущенных в 2013 году, этот проект пытается выяснить, что вызывает SAA.
«Это регион, где мы видим, что спутники постоянно (испытывают) электронные сбои», — сказал профессор Финли. «И мы не понимаем, откуда берется эта область слабого поля, что ее производит и как она может измениться в будущем».
Магнитное поле Земли ослабевает над Южной Атлантикой (синяя область). Изображение предоставлено ESA/DTU Space
Ученые впервые заметили SAA в 1950-х годах, и с тех пор его сила уменьшилась еще на 6%, а также он сместился ближе к западу. «(Там) на самом деле не было никакого убедительного объяснения этому», — сказал профессор Финлей, добавив, что ученые не смогли предсказать, как он изменится.
Проект CoreSat надеется изменить все это, используя самые подробные доступные данные для изучения свойств магнитного поля здесь и того, как оно меняется с течением времени. Исследуя SAA, команда надеется увидеть, что происходит внутри ядра Земли, что может быть причиной этого.
Одна из возможностей состоит в том, что в южной части жидкометаллического внешнего ядра Земли может находиться обширный антициклон, который может вытеснять магнитное поле из региона Южной Атлантики. Другая возможность заключается в том, что магнитное поле в этой области направлено не в ту сторону — по сути, происходит мини-переворот полярности.
SAA дает нам прямое представление о том, как ослабленное магнитное поле может повлиять на спутники, поскольку многочисленные космические аппараты сообщали о неисправностях электроники при полете над этим регионом, когда они попадали под воздействие космических лучей. Но на данный момент неясно, имеет ли SAA какое-либо отношение к смене полярности магнитного поля Земли, что также будет исследовать профессор Финли и его команда.
«В некоторых симуляциях вы видите такие особенности, как рост SAA во время инверсии полюсов», — сказал он.