Imaginea unui atom, cu electroni care roiesc în jurul unui nucleu central bombat cu protoni și neutroni, este la fel de emblematică în percepția noastră despre știință precum helixul ADN-ului sau inelele lui Saturn. Dar oricât de mult am zgâria suprafața acestor fundamente științifice, putem merge și mai adânc, concentrând acel microscop mai departe și descoperind și mai multe forțe care guvernează lumea noastră.
În noua sa carte “CHARGE: De ce domnește gravitația?„, fizicianul teoretician Frank Close explorează forțele fundamentale care guvernează lumea noastră, punând pe parcurs întrebări care încearcă să explice modul în care echilibrul delicat al sarcinilor pozitive și negative a deschis calea gravitației să modeleze universul nostru.
Cu excepția asta, el explică cum a fost descoperit magnetismul, cele mai tangibile forțe fundamentale, de unde provine și cum și-a luat numele.
Forța din interior
Magnetismul este o manifestare a electricității și invers. Electricitatea și magnetismul au fost imprimate în jurul nostru încă de la început. Acum cinci miliarde de ani, când noul Pământ era o plasmă fierbinte de curenți electrici învolburați, aceste fluxuri au creat câmpuri magnetice. Pe măsură ce magma s-a răcit pentru a forma ceea ce este astăzi crusta exterioară solidă a lumii, magnetism a fost blocat în minerale care conțin fier, cum ar fi magnetita.
Astăzi, cel Miezul lichid al Pământului este încă o frenezie terpsichoriană a curenților electrici, care generează a camp magnetic. Aceasta se extinde în atmosferă și mult dincolo, invizibil pentru simțurile noastre normale. Dar, răspândindu-se de la sursa sa în miezul topit până în cerurile de deasupra, ea pătrunde mai întâi în scoarța terestră. Aici lasă o amprentă tangibilă, dovada că există o forță mai puternică decât gravitația care lucrează în interiorul Pământului, a cărei influență se extinde foarte departe.
În precambrianul timpuriu, acum patru miliarde de ani, pe măsură ce suprafața s-a răcit, elementele atomice s-au acumulat în straturi. Cel mai stabil dintre acestea, fierul, este astăzi unul dintre cele mai abundente elemente din crustă. Roci magmatice s-au format din lavă vulcanică. Aceste roci au proprietatea că, în prezența unui câmp magnetic, atomii lor de fier acționează ca soldații la paradă, deoarece ei înșiși devin magnetici. Acest lucru este exploatat în demonstrațiile populare în care câmpul magnetic al unui magnet bară poate fi făcut vizibil.
Mici pilituri de fier sunt mai întâi împrăștiate pe suprafața unei mese și apoi este plasat cu grijă printre ele un magnet. Câmpul său magnetic induce magnetism în pilitura de fier, transformându-le în mii de magneți miniaturali. Fiecare dintre acestea se orientează în mod corespunzător în câmpul magnetic, dezvăluind modul în care direcția forței magnetice variază de la un loc la altul.
Legate de: De ce magneții au poli nord și sud?
Bara magnetică este un model simplu care ilustrează ceea ce se întâmplă cu Pământul magnetic însuși. Polii magnetici nord și sud ai Pământului sunt analoge cu cele ale magnetului bară, câmpul magnetic al planetei noastre extinzându-se departe în spațiu. Nu există pilitură de fier în spațiu, dar există cantități mari de minereuri de fier pe dealuri, stânci și munți de pe Pământ. În unele locuri, întâmplător, aceste aglomerări magnetice sunt destul de extinse, cum ar fi pe Insula Elba și Muntele Ida din Asia Mică, unde aflorimente mari păstrează amprenta magnetică în roci cunoscute istoric drept lodestone, acum numită magnetit.
Există legende cum în urmă cu mii de ani, în Grecia antică, un păstor purtând pantofi de piele ținuți de cuie de fier s-a împiedicat – literalmente – de magnetit, când magnetismul puternic a prins cuiele încălțămintei lui. Indiferent dacă un cioban pe nume Magnes a descoperit sau nu stânca omonimă și, dacă da, fie că a fost în Magnezia, la nord de Atene, sau pe Muntele Ida din Asia Mică, sau chiar pe alt Munte Ida din Creta, este foarte probabil ca astfel de experiențe, dacă mai puțin dramatic decât în poveste, s-ar fi întâmplat cu diverse ocazii.
Cu siguranță, puterea magnetismului ar fi fost evidentă încă din epoca fierului. Fulgerul este un fulger de curent electric care generează câmpuri magnetice intense și magnetizează rocile feroase. Topirea pentru a recupera metalul pur de fier din aceste surse ar fi dezvăluit atracția lor magnetică. Deci, fenomenul este cunoscut probabil de aproximativ 3.000 de ani. Asemenea descoperirii focului, cea a magnetismului a apărut probabil în mai multe locuri independent, toate inspirate de magnetizarea naturală a fierului în roci.
Căci rocile magnetice sunt omniprezente. Până în secolul al XVI-lea, călătorii au înregistrat cele mai bune exemple, din India de Est și coasta chineză: „Foarte masiv și greu, [the stone] va trage sau ridica greutatea ei înșiși în fier sau oțel”[[Robert Norman, The Newe Attractive, 1581]. Pe măsură ce cunoștințele despre fenomen s-au răspândit de la mitul grecesc la latină și mai departe în engleză, numele s-au transformat în „roca Magnes” sau „magnet”.
© [Oxford University Press]
Extras din CHARGE: De ce Does Gravity Rule? de Frank Close, publicat de Oxford University Press, disponibil în formate hardback și eBook