Magnetne lastnosti Zemlje človek izkorišča že štiri tisočletja, vendar pa se zavest o zemeljskem magnetnem polju oziroma geomagnetizmu kot pojavu ostri šele zadnjih 400 let. Za začetek raziskovanja geomagnetizma štejemo leto 1600, ko je William Gilbert na podlagi eksperimentalnega dela, povezanega z raziskovanjem magnetne inklinacije, postavil prelomno trditev, da je Zemlja magnet in s tem tudi vzrok sile, ki deluje na magnetno iglo, in da to niso nebesne sile, kar je bilo takrat splošno prepričanje. Pojav magnetne inklinacije je sicer že pred njim, leta 1544, opisal nemški fizik, jezuitski duhovnik Georg Hartmann in leta 1581 izmeril izdelovalec kompasov, Anglež Robert Norman. Leta 1634 je angleški astronom in matematik Henry Gellibrand, na podlagi primerjave različnih meritev, izmerjenih v časovnem obdobju nekaj desetletij, ugotovil, da se magnetna deklinacija s časom spreminja. To je pomenilo, da se zemeljska geomagnetna pola premikata, in nakazovalo, da Zemlja ni permanenten magnet. Takšnim spremembam geomagnetnega polja danes pravimo sekularna variacija. Poleg sekularnih pa obstajajo tudi dnevne variacije, ki so posledica vpliva Sonca na magnetosfero in ionosfero ter s tem na geomagnetno polje. Te spremembe je prvi opisal leta 1722 George Graham, angleški izdelovalec merilnih instrumentov, seveda pa mu razlog zanje takrat še ni bil znan. Steering Compass, George Adams, ca.1766 114 x 250 x 260 mm source: National Maritime Museum, Greenwich, London Robert Stegel Daša Fabjan Rudi Čop Instrument for measuring magnetic inclination; Petrus van Musschenbroek called this apparatus an “inclinatorium“; From Physicae Experimentalis, Leiden, 1729 Znanstvene raziskave na področju geomagnetizma so sčasoma postajale vse zahtevnejše. Tako so bili v drugi polovici 18. stoletja ustanovljeni prvi geomagnetni observatoriji, izboljšane so bile merilne metode in instrumenti. Eno takšnih izboljšav je prispeval tudi francoski inženir Charles Coulomb, ko je magnetno iglo obesil na nitko, da bi ji zmanjšal trenje pri vrtenju na osi. Na podlagi tega je kasneje tudi izdelal znano torzijsko tehtnico za merjenje majhnih sil. To je bilo obdobje, ko so geomagnetni instrumenti postali najpomembnejši izdelek izdelovalcev merilnih instrumentov, dobri izdelovalci pa »svetovno znani«. Jean Charles de Borda, francoski matematik, je leta 1778 poleg magnetne deklinacije ter inklinacije vpeljal dodatno meritev, in sicer takrat imenovano jakost zemeljskega magnetizma. Merilna metoda je temeljila na dejstvu, da se magnetna igla ne postavi nemudoma v končni položaj, ampak okrog tega dušeno niha in se sčasoma Coulomb’s instrument for the measurement of “variation” (declinawith thread-suspended magnet. From Memoires deI’Academie umiri v končni smeri geomagnetnega pola oziroma magnetnega tion) Royale des Sciences (Paris), for 1785.) meridiana. Pri tem je hitrost nihanja magnetne igle okrog magnetnega meridiana sorazmerna z jakostjo geomagnetnega polja. Meritev je bila relativna – končni rezultat se je dobil s primerjavo hitrosti nihanja, izmerjene v točki merjenja jakosti, s tisto, izmerjeno v referenčni točki (običajno Declinometer, Henri-Prudence Gambey Type, ca. 1830. Construction is of marble, brass, and ivory, the 11 ‘/2-in/49-cm bar magnet being supported by a thread, and its position being read by small microscopes on each end. v Parizu ali Londonu). source: The National Museum of American History 400 LET RAZISKAV ZEMELJSKEGA MAGNETNEGA POLJA Magnetometer, William Grunow, ca. 1870. As shown at the left the instrument is set up for measuring intensity, by Gauss’s method; at the right, for declination. The suspension tube is 99 cm long, the declination magnet is a 2.5 cm bar. source: The National Museum of American History Magnetometer, Elliott Brothers, 1887 source: The National Museum of American History Na začetku 19. stoletja je nemški raziskovalec Alexander von Humboldt odkril, da se tudi jakost, tako kot ostali parametri geomagnetnega polja, časovno in krajevno spreminjajo. S svojim tedanjim vplivom je dosegel ustanavljanje mnogih geomagnetnih observatorijev po svetu z namenom, da bi vpeljal sistematično opazovanje geomagnetnega polja. Poleg tega je k raziskavam geomagnetizma pritegnil nemškega matematika, astronoma in fizika Carla Friedricha Gaussa, v tistem času enega največjih znanstvenikov, ki je v to področje postavil še dve prelomnici. Prvo sta postavila skupaj s svojim sodelavcem Wilhelmom Webrom, ko sta leta 1832 izboljšala merilnik jakosti zemeljskega magnetnega polja, tedaj že imenovan magnetometer, in predvsem vpeljala novo, tako imenovano absolutno metodo merjenja jakosti magnetnega polja, po kateri je merilni rezultat določen na podlagi dodatne meritve s pomožno magnetno iglo. Drugi pomemben prispevek pa je dodal Gauss, ko je leta 1840 postavil temelje matematične analize geomagnetnega polja. Še en velikan med raziskovalci, škotski matematik in fizik James Clerk Maxwell, je s svojim delom vnesel novo prelomnico na področju geomagnetnih raziskav. Leta 1873 je postavil temelje teorije elektromagnetnega polja in vpeljal tako imenovane Maxwellove enačbe, ki opisujejo lastnosti in povezavo električnega in magnetnega polja. Konec 19. stoletja sta bili prav Gaussova analiza in Maxwellova teorija elektromagnetnega polja tisti, ki sta omogočili oziroma povzročili nagel razvoj geomagnetnih raziskav. Leta 1852 je irski znanstvenik sir Edward Sabine ugotovil, da določene spremembe geomagnetnega polja sovpadajo z 11–letnim sončnim ciklom, ki ga je na podlagi dolgoletnih opazovanj spreminjanja števila sončnih peg, prvi opazil nemški astronom Heinrich Schwabe leta 1843. Tedanja razmišljanja, da Sonce vpliva na geomagnetno polje, je še podkrepil angleški astronom Richard Carrington leta 1859, ko je opisal motnje v geomagnetnem polju kot posledico predhodno opazovanega sončnega izbruha, pojav, ki je danes poznan kot magnetna nevihta. Vse do začetka 20. stoletja ni bila predstavljena zadovoljiva razlaga o izvoru zemeljskega magnetnega polja. Znano je bilo le, da večji del geomagnetnega polja izvira iz Zemlje same in da, zaradi temperatur, višjih od Curiejeve točke, vzrok za to niso magnetni materiali v njeni notranjosti. Leta 1919 je irski fizik sir Joseph Larmor objavil, da bi lahko sončne pege oziroma področja na Sončni površini, fotosferi z veliko gostoto magnetnega polja, nastale na osnovi samovzbudnega dinamo mehanizma. Ta teorija se je, glede na zgradbo in dogajanja v notranjosti Zemlje, kmalu pokazala tudi kot možna razlaga izvora geomagnetnega polja in odprla nove možnosti za raziskave. Na podlagi osnovne Larmorjeve zamisli je leta 1946 nemški fizik, delujoč v ZDA, Walter Elsasser razvil dinamo model Zemlje in leta 1964 dopolnil ruski fizik Stanislav Braginsky. Tako je bil postavljen temelj teorije oziroma modela izvora geomagnetnega polja, iz katerega izhaja tako imenovan alfa - omega dinamo model, ki velja danes za najširše sprejetega. dcfdcxvd je nuehzf z sudihf dihfsdhfdhfs a dhsauhdu Ta predvideva, da magnetno polje ustvarjajo električni toki, nastali zaradi gibanja tekoče in električno prevodne zunanje plasti jedra Zemlje, do katerega pride zaradi Coriolisovega učinka, konvekcije in vzgona, ki nastane ob postopnem strjevanju zunanjega jedra s sproščanjem latentne toplote in izločanju lažjih spojin iz notranjega jedra. Ta model dopušča tudi zamenjavo zemeljskih magnetnih polov oziroma pojava, ki se je v daljni preteklosti že večkrat zgodil, nazadnje pred približno 780.000 leti. Prvi je o zamenjavi polov poročal Francoz Bernard Brunhes leta 1906, ko je ugotovil, da je magnetno polje nekaterih vulkanskih kamenin usmerjeno celo nasprotno od sedanjega zemeljskega magnetnega polja. Sklepal je, da so se te med svojim nastankom oziroma strjevanjem namagnetile v smeri tedanjega zemeljskega magnetnega polja in to usmeritev tudi ohranile. Takšnim raziskavam pravimo paleomagnetne raziskave. Nagel razvoj elektronike in s tem pojav računalniške in vesoljske tehnike je prinesel novo prelomnico tudi na področje geomagnetnih raziskav. Glatzmaier-Roberts numerical geodynamo model. Gary A. Glatzmaier (UCSC), Paul H. Roberts (UCLA) Danes nam superračunalniki omogočajo izdelavo numeričnih simulacij zapletenih procesov, ki so povezani z geomagnetnim poljem. Ena takšnih je simulacija zemeljskega dinamo mehanizma, ki sta jo izdelala leta 1997 ameriška znanstvenika Gary A. Glatzmaier in Paul H. Roberts. Doba vesoljskih poletov se je začela sredi 60-ih let prejšnjega stoletja. Meritve, ki so jih znanstveniki opravili s pomočjo satelitov, so odkrile, potrdile ali ovrgle mnoge teorije ali ugibanja. Tako je bil potrjen obstoj toka plazme, imenovan sončni veter, ki se nenehno in z veliko hitrostjo širi iz sončne korone ter oblikuje in vpliva na prostor okrog Zemlje, v kxlymckmxckxmckiym kxycmykcmxykmckxymcvvcxcxcxcdsckdskcmkdsmckxkaterem deluje geomagnetno polje, imenovan magnetosfera. Ta ima za življenje na Zemlji dksskkxcmxkcmxkmckxmkcm mckxkmckxmckdmckkxmckxmckxmlcmymcosjinvujv ij sdijsdicj ij fsidj j c sd icdsicxjcidjisdj pomembno vlogo, saj preprečuje škodljiv vpliv kozmičnega sevanja na njeno površino. S pomočjo satelitskih meritev je bila ugotovljena tudi oblika magnetosfere, ki je zaradi delovanja sončnega vetra na prisojni strani nekoliko sploščena, na osojni pa se zaključuje v obliki dolgega repa. Prav tako so sateliti omogočili natančne in predvsem celovitejše meritve geomagnetnega polja. Prve je opravil satelit Magsat leta 1980. Eden od satelitov, ki meritve opravljajo še danes, je satelit Oersted, ki deluje od leta 1999. Rezultati satelitskih meritev so, skupaj s tistimi iz observatorijev, omogočili tudi izdelavo popolnejših geomagnetnih modelov, kot sta IGRF (International Geomagnetic Reference Field) in WMM (World Magnetic Model) ter geomagnetnih zemljevidov. The World Magnetic Model http://www.ngdc.noaa.gov/geomag/WMM/DoDWMM.shtml 1High School of Maritime Studies Portoroz, Slovenia, 2University of Ljubljana, Faculty of Maritime Studies and Transport, Slovenia, 3Higher Education Centre Sezana, Laboratory for Geomagnetism and Aeronomy, Slovenia