Отримання знань

Загадки магнітної стрілки

Важко знайти людину, що жодного разу не бачила компас. Цей простенький прилад необхідний і мандрівникові, і мисливцеві, і навіть грибникові, що йде за грибами в незнайомий ліс. Які ж таємниці може приховувати в собі такий прилад? Синій кінець стрілки компаса показує на північ, червоний показує на південь, - здавалося б, оце і весь секрет. Виявляється, не все так просто, і з цього лиш починається наша серія загадок про магнітну стрілку.

Загадка перша. Чи завжди синій кінець стрілки компаса показує на північ?

Багато хто бачив підковоподібні або стрічкові магніти. Якщо  стрічкового магніта немає, але є сильний подковоподібний, з його допомогою легко намагнітити стальну смужку (або просто довгу голку), зробивши з неї стрічковий магніт. Кінці магніта, де виявляються найбільш сильні магнітні дії, називають полюсами магніта.

Слово «полюс» походить від грецького polos — ось, тому надалі замість «кінець стрілки» або «кінець магніту» говоритимемо «полюс». У кожного магніта, як і у земної кулі, є два полюси: північний і південний, тільки ці полюси називаються магнітними. За традицією, ту половину магнітної стрілки, яка показує на північ, забарвлюють в синій колір і її кінець називають північним полюсом магніта; його позначають буквою N. Ту ж половину магнітної стрілки, яка показує на південь, забарвлюють  в червоний колір і її кінець називають південним полюсом магніта; його позначають буквою S. Так само забарвлюють і позначають будь-які постійні магніти. Таке позначення прийшло в російську мову з голландського у часи правліния Петра I.

А при чому тут голландці? Річ у тому, що колись Голландія була владичицею морів і змагалася з Англією. Так, 21 серпня 1673 року біля голландського острова Тексель відбулася морська битва між голландським та об’єднаним англо-французським флотами; у цей час йшла вже третя англо-голландська війна (1672-1674). В бою, що тривав весь день, голландці отримали перемогу, хоча чисельна перевага була на стороні супротивника. Голландія захопила в ті часи обширні колонії, особливо в Південно-Восточній Азії. До цих пір в державі Сурінам в Південній Америці голландська - це офіційна мова.

Якщо у вас є два магніти або один магніт і компас (його стрілка - той же магніт, тільки маленький і легкий), то легко переконатися в тому, що синій полюс одного магніта притягує червоний полюс іншого, а однаково забарвлені полюси один від одного відштовхуються. Якщо подвісити смуговий магніт точно за його середину на нитці подалі від залізних предметів, нитку до чого-небудь прив’язати і почекати, поки магніт перестане розкачуватись, то ми побачимо, що смужка обернулася так само, як і стрілка компаса. Іншими словами, одним кінцем вона показуватиме на північ, іншим - на південь. Значить, наша намагнічена смужка - теж компас, тільки великий і незручний.

Тепер - наступна загадка.

Загадка друга. Що буде, якщо намагнічену смужку розрізати навпіл точно посередині?

І ще одна загадка.

Загадка третя. Чи можна намагнітити кулю?

Якщо є загадки, повинні бути і розгадки. Дійсно, звідки стрілка компаса знає, де у Землі північ, а де південь? Виявляється, Земля - той же магніт, тільки кулеподібний.

Прийшли до такого розуміння люди далеко не відразу (як і не відразу здогадалися, що наша Земля не плоска, а кулеподібна). От як це відбулося.

Старогрецький філософ Фалес в VI столітті до нової ери описав дивовижне явище, відоме людям, ймовірно, задовго до цього. Це явище - магнетизм. По одній з легенд, таку назву воно отримало від грецького міста Магнезія (нині він називається Манісса і знаходиться в Турції), де був знайдений мінерал, здатний притягувати залізо. Зараз цей мінерал називається магнетитом, або  магнітним залізняком; він є з’єднанням заліза і кисню. А ось хто і коли винайшов компас, невідомо, хоча це винахід - одне з найбільших відкриттів людини. Можливо, хтось випадково винайшов,

що якщо шматок магнетіту витягнутої форми підвісити на нитці або пустити плавати на дерев'яній дощечці, то один його кінець завжди показуватиме на північ, а інший – на південь, як би ми не крутили нитку або дощечку. Раніше вважали, що компас винайшли китайці мало не п'ять тисяч років

назад, проте перший китайський документ, в якому згадується  компас, датований XI століттям нової ери. В усякому випадку, ще в середні століття цим старовинним відкриттям широко користувалися мореплавці, визначаючи по примітивному компасу свій шлях у відкритому морі. З часом виявилося, що шматок магнетиту може передавати свою «чарівну» властивість сталевим предметам - наприклад, голці, і з неї вийде зручніший компас.

У 1269 році француз Пьер де Мерікур, за прізвиськом Перегрін, написав книжку «Лист про магніт», в якій зібрав різні відомості про магніт - як відомі раніше, так і відкриті їм особисто. Саме Перегрін, експериментуючи з магнітами, виявив, що у них є два особливі кінці - два полюси. Оскільки вони показували на північ і на південь, їх так і назвали північним і південним полюсами магніта.

Коли Перегрін підвісив на нитках близько один до одного дві магнітні стрілки, виявилось, що їх однойменні полюси відштовхуються, а різнойменні притягуються. Перегрін виявив ще одну найважливішу властивість магнітів: якщо розламати постійний магніт на дві частини, вийдуть два нові магніти з двома полюсами - північним і південним - у кожного. Отримати який-небудь один полюс не вдалося ні Перегріну, ні кому-небудь після нього. Це і є відповідь на другу загадку. Чому так виходить, буде розглянуто в другій частині статті.

А зараз - відповідь на третю загадку: намагнітити кулю можна, і це виявив англійський фізик і лікар Уїльям Гільберт. У 1600 році він опублікував книгу «Про магніт, магнітні тіла і про великий магніт - Землю». У ній він розповів про свої експерименти з магнітами. Ось що він виявив:

Магніт володіє в різних частинах різною притягуючою силою; на полюсах ця сила найбільш помітна. Магніт має два полюси: північний і південний, вони різні по своїх властивостях; різнойменні полюси притягуються, однойменні відштовхуються. Магніт, підвішений на нитці, розташовується певним чином в просторі, указуючи північ і південь. Неможливо отримати магніт з одним полюсом: скільки ні розламуй магніт, кожен знов отриманий шматочок завжди матиме два полюси. Земна куля - великий магніт. При сильному нагріванні магнітні властивості у природних і штучних магнітів зникають. Магніти передають свою дію через скло, шкіру і воду.

 Література: журнал "Квант"