100 великих научных открытий

То, что минерал магнетит (магнитный железняк FeO

) притягивает металлические предметы, люди знали еще за 3 тысячи лет до нашей эры. Раньше всех эту «магическую» способность магнетита заметили жители Месопотамии, а объяснить ее попытались древние греки приблизительно в V в. до н. э. Так, античный философ Фалес Милетский (тот, что открыл статическое электричество, натирая шерстью янтарь) полагал, будто у магнетита есть душа. Иные мудрецы высказывали предположения о том, что магнетит и железо окутаны незримым паром, потому и притягиваются. Греки же придумали и название «магнетит» — в честь города Магнесия-у-Сипила, где были большие залежи этого минерала.

Затем эстафета исследования магнитных свойств перешла к китайцам. В 240 г. до н. э. появились «Весенние и осенние записи мастера Лю», где рассказывалось, как магнетит притягивает железо. А через сто лет китайские мудрецы заметили, что ни медь, ни керамика никак не реагируют на минерал. Прошло девять столетий, прежде чем китайцы сделали еще одно открытие: железная иголка, подвешенная за нить и натертая магнитом, разворачивается в направлении Полярной звезды. Данное наблюдение позволило китайцам создать морской компас, а чуть позже они обратили внимание на то, что намагниченная игла ориентируется не четко на северную звезду, а скорее между севером и северо-востоком. Так было выявлено магнитное склонение.

Первым европейцем, заинтересовавшимся свойствами магнита, стал французский физик Пьер де Марикур. Во второй половине XIII в. 29-летний Пьер участвовал в осаде одного из итальянских городов и прямо с поля боя послал другу «Письмо о магните», где описывались эксперименты с магнетитом. В ходе своих опытов Марикур выявил, что независимо от размера и формы минерал имеет две зоны с мощной притягивающей силой, подобные полюсам небосвода. Соответственно, эти зоны получили название магнитных полюсов — северного и южного. Сколько ни дели магнетит на части, в каждой из них снова и снова будут образовываться два полюса. Из-за этого куски минерала могут как притягиваться между собой, так и отталкиваться: первое происходит, если повернуть магниты один к другому «севером» и «югом», второе — если попробовать их состыковать одноименными зонами.

В XVI в. магнит получил славу чудесного камня, способного делиться своим «даром» с другими предметами, притягивать тела даже на большом расстоянии и через преграды, а также узнавать родственную породу.

В начале следующего столетия английский ученый Уильям Гильберт обратил внимание, что железный предмет, находящийся вблизи магнита, на время тоже становится магнитом. Ученый предположил, будто магнит окружен «миром добродетели» — по современной терминологии, магнитным полем, которое и воздействует на близлежащий металл. В работе «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» Гильберт заметил, что наша планета — это гигантский магнит. Желая изучить направление магнитных линий Земли, ученый пронаблюдал за поведением железной стрелки на шаре из магнитной руды и нашел, что на экваторе стрелка ложится параллельно шару, на полюсах становится перпендикулярно, а в области средних широт принимает диагональное положение. Кроме того, Гильберт смоделировал магнитное склонение, указывающее на смещение оси магнитного поля относительно географической земной оси, и объяснил это тем, что шар сверху не гладкий, а шероховатый.

В том же труде ученый изложил результаты своих исследований касательно свойств естественных магнитных материалов и железа, а также подтвердил выводы Марикура о двух полюсах и законах их притяжения/отталкивания. Вдобавок ученый исследовал силовые линии магнита, водя по ним магнитной стрелкой, однако понятие «сила» по отношению к магниту счел некорректным. По его мнению, о силе можно говорить только применительно к электричеству: мол, электрическая жидкость притягивает тела, не изменяя их форму, а лишь выпуская собственные частицы. Между тем магнит действует через форму (или «душу»), меняя притягиваемый предмет и внешне, и внутренне. Отвечая на вопрос, почему намагниченное железо теряет притягивающие свойства при температуре выше 700 °C, Гильберт сказал, что виноват во всем разрушительный характер пламени. Якобы огонь меняет структуру материи и деформирует металлический предмет, из-за чего тот перестает притягиваться к магниту. Затем, остывая, предмет восстанавливает свою форму — и вновь обретает магнитные свойства.