Что такое археомагнетизм

Камни умеют хранить молчание… Так .думают, глядя на разрушенные памятники древних культур, на развалины древних городов, раскопки поселений. Их называют немыми свидетелями исторических катастроф. Но это не совсем справедливо. Молчаливые руины многое говорят искушенному взгляду ученого, идущего по следам исчезнувших цивилизаций. К тому же достижения современной науки заставили некоторые предметы, обнаруженные в раскопках или среди развалин, заговорить новым, доселе неведомым языком. Оказалось, что кирпичи и черепица из древних строений, керамическая посуда и другие изделия из обожженной глины, которыми пользовались наши далекие предки, могут «рассказывать» о вещах, важных не только для археологов и историков, но и для геофизиков.

Геофизики получают возможность как бы реставрировать картину магнитного поля Земли в далекие эпохи, а значит и приблизиться к разгадке законов, которые им управляют. Изучение закономерностей в изменении геомагнитного поля, происхождение которого связывают с ядром планеты, помогает получить косвенные данные о свойствах земного ядра. Используя археологический материал, геофизики значительно обогащают свою область знания. Археология же при этом приобретает новый, в определенных пределах точный, метод датировки древних памятников.

Столь тесная взаимная заинтересованность двух в сущности далеких друг от друга наук — естественной и гуманитарной— привела к рождению новой, «синтетической» отрасли науки — археомагне-тизма.

Какова же та цепь причин и следствий, которая ведет от находки древнего кирпича к суждениям о строении ядра нашей планеты?

Невидимые отпечатки

Изделия из обожженной глины обладают удивительной способностью сохранять в себе «отпечаток» того геомагнитного поля, которое существовало во время их обжига. Такую особенность придают этим изделиям ферромагнитные минералы (магнетит, гематит и др.), которые в той или иной комбинации всегда имеются в глине. Они-то и намагничиваются в магнитном поле Земли, когда их напревают в обжигательных печах выше температуры Кюри (выше 700° С) и затем охлаждают до нормальной (атмосферной) температуры. Образующаяся при этом так называемая термоостаточная намагниченность пропорциональна напряженности геомагнитного поля и совпадает с ним по направлению. Очень существенно, что эта намагниченность стабильна по отношению к различным размагничивающим факторам и потому сохранилась в древних образцах почти в первоначальном виде. Те изменения, которые она претерпевает, можно выявить с помощью так называемой магнитной чистки, которая производится различными методами.

Самый совершенный из них—метод последовательных нагревов — был предложен в 40-х годах французским ученым профессором Е. Телье. Этот способ заключается в том, что образец нагревается последовательно до температур 100, 200,…. 700° и затем остывает в определенных положениях относительно лабораторного поля; при этом его естественная термоостаточная намагниченность как бы послойно снимается (счищается) до тех пор, пока не становится равной нулю (при достижении точки Кюри). В каждом температурном интервале естественная остаточная намагниченность сравнивается с лабораторной. Это и дает возможность выявить первоначальную намагниченность образца, определить ее происхождение и термическую историю, вычислить отношение напряженности древнего геомагнитного поля к современному и истинное направление древнего поля.

Итак, представим себе коллекцию кирпичей из строений города, просуществовавшего много веков и имеющего надежную хронологию. Найдя значения первоначальной остаточной намагниченности каждого из образцов, а по ним и параметры геомагнитного поля, можно построить зависимость этих параметров от времени, т. е. получить кривые вековых вариаций магнитного поля Земли.

Магнитное поле в каждой точке земной поверхности, как и всякий вектор, характеризуется величиной (напряженность Н) и направлением, задаваемым двумя углами — наклонением / (угол вектора по отношению к вертикали) и склонением D (угол по отношению к меридиану). Поэтому и кривые вариаций геомагнитного поля строятся для этих трех величин. Однако, чтобы иметь возможность определить все три параметра, необходимо знать, как исследуемый образец был ориентирован в пространстве во время обжига (вернее во время остывания после него). С этой точки зрения превосходным материалом для ар-хеомагнитных построений служат древние печи (горны, домашние и культовые очаги и т. п.), которые, как правило, не смещались с момента их последней эксплуатации. Поэтому, прежде чем взять фрагмент печи в качестве образца для исследований, необходимо привязать его к современному магнитному меридиану, т. е. поставить <марку N — S на горизонтальном участке образца, созданном, если нужно, искусственно с помощью гипса. Другими объектами исследований могут быть кирпичи, черепица, изразцы и иная строительная керамика, если известно, каково было ее положение по отношению к вертикали во время обжига. Это в большинстве случаев бывает известно. Так, для кирпичей существует определенный способ установки их в печах для обжига, наиболее выгодный технологически, а именно—на длинном ребре. Это подтверждалось и археологическими находками, когда были раскопаны обжигательные печи с загрузкой. Для таких объектов с ориентацией относительно вертикали могут быть определены лишь два параметра геомагнитного поля — наклонение I и напряженность Н. Склонение в этом случае для нас потеряно из-за невозможности ориентировать объект по отношению к меридиану. То же самое относится и к керамической посуде, которая при обжиге ставилась обычно на донышко или венчик. В случае полного отсутствия подобных сведений об исследуемом предмете можно определить только напряженность древнего геомагнитного поля. Первые завоевания

Долгое время единственным источником сведений о геомагнитном поле были непосредственные измерения на магнитных обсерваториях, начатые примерно с середины XVI в. Они показали, что магнитное поле Земли постепенно и медленно изменяется. Математическая обработка этих измерений (сферический анализ) позволила выявить некоторые закономерности строения поля. В частности, удалось установить, что в первом приближении оно представляет собой поле диполя. В дальнейшем это было подтверждено данными, полученными на спутниках. Однако непосредственные наблюдения недостаточны для всестороннего изучения вопроса. Они пока малочисленны и, главное, охватывают лишь короткий промежуток времени в сравнении с полным циклом изыскания геомагнитного поля. Значительно более богатый материал для выводов дают архео-магнитные построения.

Впервые изучением остаточной намагниченности образцов начал заниматься , в конце XIX в. Г. Фольгерайтер (Италия), который выбрал для исследований этрусские вазы и измерял по ним геомагнитное наклонение. Р. Шевалье (Франция) изучал естественную намагниченность горных пород вулкана Этны (механизм образования остаточной намагниченности лав при остывании и глин после обжига — один и тот же). И. Кёнигсбер-гер (Германия) пытался определить напряженность древнего поля, сравнивая естественную остаточную намагниченность горных пород с намагниченностью, которую порода приобретает, находясь в магнитном поле Земли (без нагрева), т. е. по так называемому фактору Q. Данные, полученные этими учеными, были первым вкладом ;в изучение вариаций геомагнитного поля в прошлом.

Оставить комментарий

Я не робот.

БЛОГ О ЗАРАБОТКЕ!
Статистика