زمین، آهنربایی بزرگ
دریانوردانِ قدیم در شب‌های ابری که ستاره‌ای پیدا نبود، با یک سوزنِ آهنربا شده که روی آب شناور بود راه را پیدا می‌کردند. سوزن همیشه به سوی شمال برمی‌گشت. در دبستان دیدیم که عقربه‌ی قطب‌نما آهنربای کوچکی است. اما چه چیزی آن را به سوی شمال می‌چرخاند؟
زمین میدانِ مغناطیسی دارد
دانشمندی انگلیسی به نامِ ویلیام گیلبرت، حدودِ چهارصد سال پیش، یک کره‌ی آهنربایی ساخت و دید قطب‌نماهای کوچک روی آن درست همان‌طور می‌ایستند که روی زمین. او نتیجه گرفت که زمین خودش یک آهنربای بزرگ است.
امروز می‌دانیم که این میدان از هسته‌ی بیرونیِ زمین می‌آید، که از آهن و نیکلِ مذاب است و جریان دارد. شکلِ میدانِ زمین شبیهِ میدانِ یک آهنربای میله‌ای بزرگ در دلِ زمین است.
قطب‌های جغرافیایی و مغناطیسی
عقربه‌ی قطب‌نما در میدانِ زمین مثلِ براده روی خط‌های میدان می‌ایستد. سرِ شمالِ عقربه به سوی شمالِ جغرافیایی می‌رود. اما قطب‌های ناهمنام همدیگر را می‌کشند؛ پس آن‌چه در شمالِ زمین سرِ شمالِ عقربه را می‌کشد، در واقع یک قطبِ جنوبِ مغناطیسی است. این نکته‌ی عجیب از این‌جا آمده که نام‌گذاریِ قطب‌های آهنربا از روی جهتی بوده که نشان می‌دهند.
قطب‌های مغناطیسیِ زمین درست روی قطب‌های جغرافیایی، یعنی دو سرِ محورِ چرخشِ زمین، نیستند و آهسته جابه‌جا می‌شوند. برای همین قطب‌نما در هر جای زمین کمی با شمالِ واقعی زاویه دارد و دریانوردان و خلبانان این اختلاف را در نقشه‌هایشان حساب می‌کنند.
سپری دورِ زمین
میدانِ مغناطیسیِ زمین فقط برای قطب‌نما نیست. این میدان ذره‌های باردارِ پرانرژی‌ای را که از خورشید می‌آیند منحرف می‌کند و از ما و از ماهواره‌ها محافظت می‌کند. وقتی بخشی از این ذره‌ها نزدیکِ قطب‌ها به هوا می‌خورند، شفقِ قطبی را می‌سازند: پرده‌های رنگیِ نور در آسمانِ شب. بسیاری از پرندگانِ مهاجر و لاک‌پشت‌های دریایی هم میدانِ زمین را حس می‌کنند و با آن راهِ هزاران کیلومتری را پیدا می‌کنند.
در خانه امتحان کنید
- یک سوزنِ خیاطی را بیست بار، همیشه در یک جهت، با یک سرِ آهنربا مالش دهید.
- سوزن را روی یک تکه چوب‌پنبه یا درِ پلاستیکی بگذارید و آن را در کاسه‌ای آب شناور کنید.
- صبر کنید تا آرام شود. سوزن به کدام سو می‌ایستد؟ با قطب‌نمای گوشیِ همراه مقایسه کنید.
واژه‌های این درس
- قطبِ جغرافیایی - هر یک از دو سرِ محوری که زمین دورِ آن می‌چرخد.
- قطبِ مغناطیسی - جایی روی زمین که خط‌های میدانِ مغناطیسی به آن می‌رسند.
- شفقِ قطبی - نورهای رنگیِ آسمانِ شب نزدیکِ قطب‌ها.
ایده‌ی اصلی
زمین میدانی مثلِ یک آهنربای میله‌ایِ بزرگ دارد. عقربه‌ی قطب‌نما در این میدان می‌ایستد و سرِ شمالش به سوی شمالِ جغرافیایی می‌رود، چون آن‌جا قطبِ جنوبِ مغناطیسیِ زمین است. قطب‌های مغناطیسی کمی با قطب‌های جغرافیایی فاصله دارند.