Террелла: модель магнитного поля Земли, изобретенная У. Гильбертом и развитая К. Биркеландом. Изучение магнетизма, авроры и магнитосферы. История науки.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Устройство, имитирующее магнитное поле Земли.
Device that simulates Earth's magnetic field
Террелла — это небольшой намагниченный шар, представляющий Землю, который, как считается, был изобретён английским врачом Уильямом Гильбертом при исследовании магнетизма и позднее, спустя 300 лет, усовершенствован норвежским учёным и исследователем Кристианом Биркеландом при изучении полярных сияний. Терреллы использовались до конца XX века для моделирования магнитосферы Земли, но в настоящее время заменены компьютерным моделированием.
A terrella is a small magnetised model ball representing the Earth, that is thought to have been invented by the English physician William Gilbert while investigating magnetism, and further developed 300 years later by the Norwegian scientist and explorer Kristian Birkeland, while investigating the aurora. Terrellas have been used until the late 20th century to attempt to simulate the Earth's magnetosphere, but have now been replaced by computer simulations.
Террелла Уильяма Гилберта
Уильям Гилберт, королевский врач королевы Елизаветы I, посвятил значительную часть своего времени, энергии и средств изучению магнетизма Земли. На протяжении веков было известно, что свободно подвешенная стрелка компаса указывает на север. Более ранние исследователи (включая Христофора Колумба) обнаружили, что это направление несколько отклоняется от географического севера, а Роберт Норман показал, что сила, действующая на стрелку, не горизонтальна, а направлена под углом к поверхности Земли. Уильям Гилберт предположил, что сама Земля является гигантским магнитом, и продемонстрировал это, создав уменьшенную модель магнитной Земли – "терреллу", сферу, изготовленную из намагниченного камня. Проводя небольшой компас над терреллой, Гилберт показал, что горизонтальный компас указывает в сторону магнитного полюса, а отклоняющаяся игла, сбалансированная на горизонтальной оси, перпендикулярной магнитной, указывает правильный "магнитный уклон" – угол между направлением магнитной силы и горизонталью. Гилберт опубликовал результаты своих исследований в 1600 году в книге De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure.
William Gilbert, the royal physician to Queen Elizabeth I, devoted much of his time, energy and resources to the study of the Earth's magnetism. It had been known for centuries that a freely suspended compass needle pointed north. Earlier investigators (including Christopher Columbus) found that direction deviated somewhat from true north, and Robert Norman showed the force on the needle was not horizontal but slanted into the Earth. William Gilbert's explanation was that the Earth itself was a giant magnet, and he demonstrated this by creating a scale model of the magnetic Earth, a "terrella", a sphere formed out of a lodestone. Passing a small compass over the terrella, Gilbert demonstrated that a horizontal compass would point towards the magnetic pole, while a dip needle, balanced on a horizontal axis perpendicular to the magnetic one, indicated the proper "magnetic inclination" between the magnetic force and the horizontal direction. Gilbert later reported his findings in De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure, published in 1600.
Террелла Кристиана Биркеланда
[[Изображение:Birkeland terrella.jpg|thumb|right|Кристиан Биркеланд и его эксперимент с магнитной террелой, который позволил ему предположить, что причиной полярных сияний являются заряженные частицы, взаимодействующие с магнитным полем Земли.
[[Image:Birkeland terrella. jpg|thumb|right|Kristian Birkeland and his magnetized terrella experiment, which led him to surmise that charged particles interacting with the Earth's magnetic field were the cause of the aurora.
Другие террелы
Немецкий барон Карл Райхенбах (1788–1869) также проводил эксперименты с террелой. Он использовал электромагнит, помещенный внутрь большого полого железного шара, который изучался в темной комнате при различных уровнях электризации. Брунберг и Даттнер в Швеции, около 1950 года, использовали террелу для моделирования траекторий частиц в магнитном поле Земли. Подгорный в Советском Союзе, примерно в 1972 году, создал терреллы, на которые направлялся поток плазмы, имитирующий солнечный ветер. Хафиз Ур Рахман из Калифорнийского университета в Риверсайде проводил более реалистичные эксперименты около 1990 года. Все подобные эксперименты сложны для интерпретации и не позволяют масштабировать все необходимые параметры для адекватного моделирования магнитосферы Земли, поэтому они полностью уступили место компьютерному моделированию. В последнее время эксперименты с террелой были усовершенствованы командой физиков из Института планетологии и астрофизики в Гренобле (Франция) для создания "планетерреллы", использующей два намагниченных шара, которыми можно управлять для воспроизведения различных явлений полярного сияния.
The German Baron Carl Reichenbach (1788–1869) also experimented with a terrella. He used an electromagnet, placed within a large hollow iron sphere, and this was examined in the darkroom under varying degrees of electrification. Brunberg and Dattner in Sweden, around 1950, used a terrella to simulate trajectories of particles in the Earth's field. Podgorny in the Soviet Union, around 1972, built terrellas at which a flow of plasma was directed, simulating the solar wind. Hafiz Ur Rahman at the University of California, Riverside conducted more realistic experiments around 1990. All such experiments are difficult to interpret, and are never able to scale all the parameters needed to properly simulate the Earth's magnetosphere, which is why such experiments have now been completely replaced by computer simulations. Recently the terrella experiments have been further developed by a team of physicists at the Institute of Planetology and Astrophysics in Grenoble, France to create the "planeterrella" which uses two magnetised spheres which can be manipulated to recreate several different auroral phenomena.