IV. FEJEZET.
A FÖLD MÁGNESSÉGE.

1. Első fogalmak a földmágnesség tüneményeiről.

A RÉGIEK, mint föntebb láttuk, a mágnesnek csak vonzó tulajdonságait ismerték; mindenek felett pedig a Föld irányító ereje, vagy a mi egyre megy, a szabad mágnes állandó irányulása volt az, melyet éppenséggel nem ismertek. Az erre vonatkozó első följegyzések, legalább a nyugati világra nézve, egészen az iránytű föltalálásának, vagyis inkább behozatalának idejéből erednek, minthogy ez az eszköz a távol Keleten már régóta használatban volt.

A chinaiak már ősidőktől fogva használták * az általuk délre mutatónak (csi-nan) nevezett kocsit, mely tengeri és szárazföldi utazásaikon kalauzolta őket. A mágneses kocsi előrészét vízfelületen szabadon úszó tű képezte, mely egy dél felé mutató bábnak karjait mozgatta. Mint sok más odavaló találmány, úgy az iránytű is a Nyugat népei előtt sok évszázadon át ismeretlen maradt. Be van ugyanis bizonyítva, hogy sem a görögök, sem a rómaiak, sem pedig a féniciai és etruszk hajósok nem használták. Kétségtelen, hogy a XI. és XII. századbeli arabok hozták be lassanként Európa tengereire, hol kezdetben eredeti berendezését a vízen

* BIOT két hagyományt említ föl, időszámításunk IV. és XII. századának két régi chinai szerzőjétől. E hagyományok elseje a délre mutató kocsi felfedezését és használatát Hoang-ti uralkodótól származtatja, kinek korát a számítások Kr. sz. e. XVII. századra teszik. A második hagyomány szerint pedig Cseu-Kong fejedelemtől, az időszámításunkat megelőző XI. századból ered. Így, mint HUMBOLDT is megjegyzi, a mágnestűnek az a tulajdonsága, hogy a delet és az északot mutatja, már abban az időben alkalmazva volt, mely talán a dór betörést és a Heraklidáknak Peloponnésusba való visszatérését megelőzte.

55

úszó tű alakjában megtartotta. A hegyes oszlopon forgó iránytűt csak a XIV. század első felében kezdték használni.

Az elhajlás első felemlítésének érdeme ugyancsak a chinaiakat illeti. A Kelet legszélső vidékein a mágnestű és a meridián közé zárt szög tényleg igen kicsiny volt és évszázadokon keresztül érezhető változásokat alig szenvedett: innét ered a "dél felé mutató kocsi" neve. Tehát abban az időben igen nehéz volt ezen csekély szöget az olyannyira ingó eszközökkel kimutatni. Mindamellett egy régi chinai szerzőnek egy nyilatkozata, melyet BIOT idéz, világosan mutatja, hogy a declinatio legkésőbb a XI-dik évszázad vége felé már felfedeztetett; egyúttal az is kiderül belőle, hogy a régi chinaiak tűiket dörzsöléssel mágnesezték: "Azok, a kik szemfényvesztést űznek, egy tűt mágnessel húznak végig: ez most már képes a delet megmutatni; mindamellett egy kissé a kelet felé hajlik, nem mutat pontosan a dél felé. Ha e tű vízen uszik, igen mozgékony, ha az ujjak körmei azon kád széleinek felső részét érintik, melyben a tű uszik, a tűt heves ingadozásba lehet hozni; de tovább sikamlik s könnyen leesik. Ha erejét a lehető legjobban akarjuk kimutatni, czélszerűbb a tűt felfüggesztjük. Ennek módja a következő: Uj selyemgombolyagból egy szálat kihúzunk s mustármag nagyságú viaszdarabka segélyével a tű közepéhez ragasztjuk, s oly helyen függesztjük fel, a hol nincs szél: a tű állandóan dél felé mutat. Ezen tűk között, ha meg vannak húzva, olyanok is vannak, melyek északra mutatnak; szemfényvesztőinknek oly tűik vannak, melyek délre mutatnak s olyanok is, melyek északra mutatnak." *

Látjuk tehát, hogy a régi chinaiak GILBERT-t és COULOMB-ot a tűnek, súlypontjában való felfüggesztés módjával megelőzték; csakhogy úgy látszik, hasznát nem látták.

Azok szerint, a miket föntebb olvastunk, az iránytűnek az európai hajózásba való behozatala legfölebb két-három századdal előzte meg a nagy expeditiokat, a nagy szárazföldi és tengeri utazásokat, melyek következtében az ó-világ tetemesen megnagyobbodott s egy új világ fedeztetett fel. Az iránytű behozatalának kiváló mértékben kellett a földgömb megvizsgálását elősegítenie; sőt még azt is mondhatjuk, hogy kiinduló pontját képezte azon tudományos felfedezéseknek, melyek lánczolata ma a földgömb fizikája tudományának egyik fontos ágát képezi, azt, mely a föld-

* Az északra mutató tűknek s a délre mutató tűknek eme furcsa megkülömböztetése kétségtelenűl onnét származik, hogy a chinaiak nem tudták, miszerint a mágnestűnek két ellentett sarka van, vagy pedig a dörzsölés azon különös módjából, melylyel tűiket mágnesezték.

56

mágnesség tüneményeit tanulmányozza. Kétségtelen, hogy az eszmének elsősége, mely a Földet óriási mágneshez hasonlítja, a melynek megvan a két sarka és semleges vonala, GILBERT-t illeti; ámde COLUMBUS KRISTÓF az elhajlás létezését már jóval előbb konstatálta és megfigyelte azon változásokat, melyeket akkor szenved, ha a mágnesezett tű egyik helyről a másikra vitetik. A nagy hajós azt is felismerte, hogy van egy vonal mágnesi declinatio nélkül, mely az azóri szigetek egyikétől keletre fekszik. Az e nemű tények és más adatok lassanként összegyüjtettek, s azután a kisérletező megfigyelés módszerének termékenyítő hatása alatt csakhamar rendeztettek és törvényekbe foglaltattak. A mágnesi tünemények első megfigyelőinek üres találgatásai * és misztikus nézetei elméleteknek engedtek helyet, melyek, ha nem is voltak bebizonyított igazságok, mégis legalább megfeleltek a tudományos hipothézisek jellegének.



2. A mágnesi elhajlás.

A befolyás, melyet az iránytűnek föltalálása a nagy tengeri utazások elterjedésére és ennek következtében a geografiai fölfedezésekre gyakorolt, rendkívül nagy volt; ez tény, melyet bizonyítani nem szükséges. Ámde hasznossága tisztán tudományos szempontból sem volt kisebb s látni fogjuk, mily becses adatokat volt lehetséges ezen eszköz segélyével – megfelelő tökéletesítések alkalmazása után – a földgömb mágnesi állapotára vonatkozólag megszerezni.

A Föld külömböző helyein három fő adat kinálkozik a megfigyelésre: az elhajlás (declinatio), a lehajlás (inclinatio) s a mágneserősség (intenzitás). A két elsőt már meghatároztuk, s az utóbbiról akkor emlékszünk majd meg, midőn méréséről lesz szó. A megoldandó feladat rendkívül bonyolódott volt. A Föld minden részein egyidejűleg megfejtett nagy számú megfigyelésnek adatait összegyűjteni és rendezni kellett, hogy a mágnesség eloszlását a Föld felületén azon időpontra, melyben ezen adatok nyerettek, jellemezni lehessen. Továbbá fontossággal birt az is, hogy az e nemű megfigyelések minden helyen ugyanazon, vagy legalább egymás között összehasonlítható eszközök segélyével lehetőleg hosszú időn keresz-

* MAUROLICUS szerint az ok, mely miatt a mágnestű nem igazodik szigorúan észak felé, abban a vonzásban keresendő, melyet a déli sarkon túl hozzá közel fekvő mágnes-sziget gyakorol reája". (HENRI MARTIN: La Foudre, l'Electricité et le Magnétisme chez les Anciens.)

57

tül folytattassanak, a végből, hogy az illető hely mágnesi elemeinek értekében beálló változások kideríthetők, s e változások időbeli lefolyásának törvényei tanulmányozhatók legyenek. Tudósok, minden ország utazói és tengerészei, továbbá a világ minden részébe külön e czélra kiküldött tudományos missiók közreműködésének köszönhető, hogy a probléma adatainak száma elég jelentékeny, hogy a feladat megoldását, mely a földmágnesség eloszlásának általános feltüntetésében s a legfontosabb változások megjelölésében áll, legalább nagy vonásaiban körvonalozni lehessen.

Mindenekelőtt lássuk, mily módon mérik a declinatio, az inclinatio és a mágnes-intenzitás három adatát.

Először is a declinatiós iránytűt írjuk le.

42. ábra. – A declinatiós iránytű.

Ha nagy pontosságot igénylő tudományos meghatározásról van szó, a declinatiós iránytű a 42. ábrában feltüntetett módon van szerkesztve. Az agát alapra állított mágnestű MN hengeralakú szelenczébe van zárva, mely két fémkaron LL' távcsövet tart; a távcső gyújtópontjában fonálkereszttel van ellátva és a szelencze köre síkjával párhuzamos aa' tengely körül foroghat. Az egész szerkezet azonkívül a PQ körön vízszintes irányban is forgatható. A declinatió meghatározását azzal kezdik, hogy az eszközt közelítőleg vízszintes alapra helyezik, s azután MN és PQ limbusokat az NN-libella segélyével pontosan vizszintes irányba állítják be. Ez megtörténvén, a távcsövet egy ismert csillagra irányítják; ismerve a megfigyelés óráját, a csillag magassági köre és a meridián közé zárt szöget, vagyis a csillag azimútját ki lehet számítani. Ez által a meridiánnak iránya PQ limbuson ki van tűzve; az MN szelenczét PQ körön ugyanakkora szöggel elfordítva, a távcsőnek néző vonala nr, vagyis 0°–180° a meridiánba kerül, s most már nincsen más hátra, mint a limbuson leolvasni azon szöget, melyet a mágnestű evvel az iránynyal bezár. Ez a hely mágnesi declinatiója a megfigyelés pillanatában.

A GAMBEY-féle tájazót (43. ábra) használva, a mágnesi declinatió meghatározásánál ugyane módszert követjük. Csakhogy ez az eszköz a kérdésben levő elemet nagyobb pontossággal szolgáltatja. Ebben tű helyett

58

AB mágnes rúd van alkalmazva, melynek mindegyik végéhez egy-egy gyűrű van erősítve; ezek fonálkereszttel vannak ellátva, melyek a leolvasásnál jelekül szolgálnak. A rúd egy nyaláb nem sodródó selyemszállal (f) egy mozgó orsóra van függesztve. Az a ráma, mely az orsót tartja, egyúttal távcsövet is hord, mely ugyanazt a szolgálatot teszi, mint az előbbi tájazónál. A ráma, mely az orsót s ezzel a mágnest is hordja, függőleges tengely körül forog, miközben az aljához erősített nóniusok a vízirányosan állított CC limbus osztályzatán csúsznak; ezek leolvasása azon osztályrészeket adja, melyek vagy a távcső s ennek következtében a meg-

43. ábra. – A Gambey-féle declinatiós-iránytű.

59

figyelt csillag függőleges síkjának, vagy pedig a mágnesrúd tengelyét tartalmazó függőleges síknak megfelelnek. A levegő mozgásainak háborgató hatása az által van kirekesztve, hogy a fonál üvegablakokkal ellátott szekrénybe van felfüggesztve s a mágnest is egy másik MM szekrény zárja magába; a mágnes végeit OO nyilásokon keresztül figyelik meg.

Az absolut declinatio megfigyelése az ilyen bonyolódott szerkezetű eszközzel igen kényes művelet volna, s oly hosszú időt venne igénybe, hogy ezalatt a mágnes irányulásában érezhető változás állhatna be. A nyert eredmény tehát nem egyéb, mint a declinatiónak ez időtartamra eső valódi értékeinek átlagos értéke. A mágnességi observatoriumokon a declinatio absolut értékét csak ritkán határozzák meg, míg ellenben annak változásait, melyeket az napról napra szenved, szabályosan följegyzik; evégett külön e czélra készített eszközt szoktak használni, mely a variátiókészülék nevet viseli.

44. ábra. – A Montsouris-i observatorium variatiós declinatió-készüléke (declinatoriuma).

Leírjuk a montsouris-i observatorium declinatiós variatió-készülékét, úgy, a mint azt ezen intézet, "Annuaire"-je közli. "Márványlapra erősített vörösréz szekrényből áll (44. ábra), melynek két nagy oldallapját üvegtáblák képezik. A szekrény födeléből vörösréz cső emelkedik, melynek felső végét kerületén osztályzattal ellátott dob zárja be. A dob közepén

60

fogazott pálcza megy keresztül, mely szorító csavarral megfogható; erre a pálczára van a készülék mágneses fonál segélyével felfüggesztve. A mágnest egy 96 milliméter hosszaságu, 10 milliméter magasságu s 2 milliméter vastagságu aczélrúd alkotja. E rúd elektromos árammal szabályosan és erősen meg van mágnesezve, s az M tükörhöz, melyet a felfüggesztésre szolgáló nyereg tart, párhuzamosan megerősítve. A mágnes egy vörösréz gyűrű belsejében szabadon mozog; a gyűrű magassága 50 mm., vastagsága pedig 7 mm. s rendeltetése az, hogy a mágnes lengéseit mérsékelje azon inductio hatások által, melyeket a mágnes mozgása közben a vörösrézben ébreszt. Ezen gyűrűhöz M tükör van ragasztva, mely a jelek beigazítására szolgál."

45. ábra. – A variatiós-készülék leolvasó távcsöve.

"A variátió-készülék a mágnességi pavilon belsejében álló faragott kő pillérhez van erősítve; vele szemben 1,719 méter távolságban az előbbihez hasonló pillér áll, melyhez távcső van erősítve (45. ábra); ennek optikai tengelye a tükör közepére van irányítva. Merőlegesen a távcsőre, ennek lábához egy vízszintesen állított milliméteres osztályzat van kapcsolva. A távcső, melynek gyújtó pontjában fonálkereszt van kifeszítve, ezen osztályzatnak az M tükörről visszaverődő képét adja. Ha a tükör szilárdul áll, a kép is mozdulatlan, de ha a tükör elfordúl, a kép is eltolódik, még pedig kétakkora szöggel. Az osztályzat távola a tükörtől, 1,719 méter, úgy számíttatott ki, hogy a kép éppen egy osztályrészszel tolódjék el a távcső látó mezejében, ha a tükör 1 ívperczczel mozdul el. A szem tehát a percznek tizedrészeit még megbecsülheti.


3. Inclinatio és a mágnesi erősség.

Midőn a mágnestű súlypontjában oly módon van felfüggesztve, hogy minden irányban szabadon mozoghat, tudjuk, hogy a mágnesi meridiánba helyezkedik és e síkban a vízszintes iránynyal állandó szöget alkot, mely a megfigyelés pillanatára a hely mágnesi lehajlását (inclinatióját) adja.

Ha a tű, a mint az leginkább szokásban van, úgy van szerkesztve, hogy csak a súlypontján átmenő, vízszintes tengely körül foroghat szabadon,

61

úgy általában lehajlik a horizonhoz, de a lehajlás szöge a tűt magába foglaló síknak azimútjától függ.

A szög, melyet a tű a vízszintes síkkal alkot, legkisebb akkor, midőn a tű a mágnesi meridiánban van. A mint a tű e síkból távolodik, a szög növekedik s 90° értéket ér el akkor, midőn a tű síkja a mágnesi meridiánra merőleges: más szóval, a tű ez esetben függőlegesen áll. E szögek közől az első a hely inclinatiója, a hol a kisérlet történik.

46. ábra. – A mágnestűnek legkisebb és legnagyobb hajlása a horizonhoz; HCC a szög legkisebb értéke a mágnesi meridiánban, HCA a szög legnagyobb értéke a meridiánra merőleges állásban.

Az inclinatio mérésére külön eszközöket alkalmaznak, melyeket most irunk le s a melyek inclinatió-készülék vagy inclinatorium nevét viselik. Egy ilyen eszközt a 47. ábra mutat.

47. ábra. – Inclinatorium.

Egy függőlegesen álló, fokokra beosztott fémkör a középpontjában mágnesezett tűt hord, mely pontosan hengeralakú és a tű súlypontján átmenő vízirányos tengely körül szabadon mozog. E tengely két párhuzamos agát-élen nyugszik, melyek vízirányosan, a kör átmérője mentén haladó két fémrúdhoz vannak erősítve. Az egész szerkezet két oszlopra támaszkodva, függőleges tengely körül forog, mely a készülék lábát képezi. Egy másik vízszintesen álló szilárd kör az előbb említett kör síkjának azimutját engedi meghatározni, vagyis azon szöget, melyet a tű forgási síkját képező vertikális sík a meridián síkjával bezár. Csavar-lábak s a limbuson elhelyezett libella segélyével a szilárdan álló kört vízszintesen s ennek következtében a tű síkját függőlegesen lehet állítani.

Midőn e követelménynek elég van téve, a mágnesi meridián iránya határoztatik meg. Ezt kétféle úton lehet elérni; vagy akként hogy meghatározzuk azt az állást, melyben a mágnestű lehajlása a legkisebb, mely esetben a tű éppen a mágnesi meridiánban van; vagy pedig akként, hogy azt az állást keressük, melyben a tű függőlegesen áll; ez utóbbi esetben

62

a tű síkja a mágnesi meridiánra merőleges s 90°-nyi forgatás pontosan a mágnesi meridiánba hozza. Ezt az állást elérve, az inclinatio a függőlegesen álló körön leolvasható; a leolvasás a tű mindkét végén eszközlendő.

Mivel megtörténhetik, hogy a tűnek mágnesezése nem egészen szabályos s hogy ennek következtében a sarkok nem a tű csúcsait összekötő egyenesbe esnek, egy második leolvasást is kell végezni; e czélból a tűt kiemeljük s megfordítva visszahelyezzük úgy, hogy az az oldala, mely előbb nyugat felé volt fordulva, most keletre nézzen s viszont. A tű csucsainak állását a körön leolvasva, ebből s az előbbi leolvasásból nyert

63

értékek középértéke az ezen hibától megszabadított értékét adja. Egy másik hibaforrást az képezhet, hogy a tű forgási tengelye nem megy át pontosan a tű súlypontján. Ez esetben a nehézség-erő változtatja meg az inclinatio értékét. Az ebből eredő hibát ismét azáltal lehet kiküszöbölni, hogy a tűt kiemelve, megmágnesezzük, de az előbbivel ellentett irányban úgy hogy sarkai helyet cseréljenek. Az így módosított tűvel az inclinatiót úgy mint előbb, t. i. két leolvasásból ujra meghatározzuk. A négy leolvasás, vagy megfigyelés eredményeinek középértéke a hely inclinatiójának valódi értékét adja.

48. ábra. – A montsouris-i observatorium absolut inclinatoriuma.

Ha az inclinatio változásait a nap különböző szakaiban akarjuk figyelemmel kísérni, más eszközöket használunk, melyek variátiós inclinatoriumok nevet viselnek. A 48., 49. és 50-dik ábrák azokat az eszközöket tüntetik fel, melyek a montsourisi observatorium mágnességi pavillonjában az inclinatio-szög és ezen adat változásainak meghatározására használatban vannak.

Az absolut inclinatoriumot az "Annuaire metéorologique" következőleg írja le:

"Az eszköz három csavarlábon álló, fokokra beosztott vízszintes körből áll, melynek tengelyén a mágnestű tartója, az azt magába záró szekrény s az mm' nagyítók köre, melynek csak árnyékát látni a szekrény hátulsó falát képező homályos üveglapon keresztül (48. ábra), a melyet a 49. ábra másik oldaláról tekintve ábrázol.

Az SN mágnestű megnyújtott négyszög alakjában van vágva; hossza 402 milliméter, vastagsága pedig 1,3 mm. Végei igen fínom csúcsokkal vannak ellátva, melyeket közvetlenül m és m' nagyítók segélyével (48. ábra) lehet megfigyelni. Csapjai, melyek átmérője 1 milliméternél kevesebb, nagy gonddal vannak készítve; nem különben az agát lapok, melyeken nyugosznak. A nagyítók, a függőleges kör tengelye körül forogva, az inclinátio meghatározására szolgálnak. Hogy a beállítást akkor is lehessen eszközölni, mikor a tű mozog, a nagyítók gyújtópontjainak síkjában üveglemezkék vannak elhelyezve, melyek a középvonal mindkét oldalán tizedmilliméterekre vannak beosztva. E mikrométer mindegyik osztályvonala 2'20''-nek felel meg s a gyakorlott szem még ennek tizedrészeit is képes megbecsülni; e szerint a tű állása körülbelül 2/10-rész percznyi pontossággal meghatározható. Másrészt a függőleges V (49. ábra) kör,

49. ábra. – Az absolut inclinatorium hátulsó falának köre.

64

mely a nagyítók inclinatióját méri, szintén 2/10 perczet ad, úgy hogy a két leolvasás adatainak pontossága egyrendű."

50. ábra. – A montsouri observatorium variatios inclinatoriuma.

Az a megjegyzés, melyet az absolut declinatio meghatározásánál szükséges műveletek végrehajtása időtartamára nézve tettünk, az absolut inclinatio mérésére is alkalmazható. E mérések a mágnességi megfigyelések sorában szintén csak időről időre végeztetnek. A naponkénti megfigyelések ellenben többnyire csak a változások meghatározására vannak szentelve, mely utóbbi művelet a variátiós készülékek segélyével sokkal gyorsabban végezhető.

Még egy harmadik elem is van, melynek meghatározása a föld mágnesség tanulmányozásában nagy fontosságú; ez annak az erőnek intenzitása, mely a mágnestűre hat, azaz a Földtől a mágnestűre gyakorolt mágneserők eredője. A declinatio és az inclinatio a földmágnességi erőpár mágnesi hatásának irányát megadják ugyan, de semmi felvilágosítást sem adnak sem az erő nagyságáról, sem azon változásokról, melyeket az erő szenved, ha a megfigyelés helye vagy ideje változik.

A módszer, mely a mágnes-intenzitás mérésénél alkalmazásban van, abban áll, hogy a nyugalmi helyzetéből végtelen kis szöggel kimozdított tűnek lengéseit inga-lengésekkel hasonlítják össze. A megfigyelések azt

65

mutatják, hogy a mágnestű lengései ily körülmények között egyenlő tartamúak. Tehát a mágneserők, melyek létrehozzák, a lengés-tartamok négyzeteivel fordítva arányosak, vagy a mi ugyan azt jelenti, arányosak a lengések számának négyzeteivel, melyeket egyugyanazon tű ugyanazon idő lefolyása alatt végez.

Tegyük fel, hogy mágnestűt egyensúlyi helyzete körül lengetünk s hogy azután más helyre viszszük át s mindkét esetben megszámláljuk a lengéseket, melyeket a tű egyenlő idők alatt végez. A két állomás mágnes-intenzitásai oly viszonyban vannak, mint e számok négyzetei. A kisérlethez tetszés szerint az inclinatio- vagy a declinatió-tűt választhatjuk. Ha az elsőt vettük, arra kell figyelni, hogy a tű a mágnesi meridiánban végezze lengéseit; ha pedig a declinatió-tűt lengettük, meg kell jegyeznünk, hogy az nem a Föld mágnesereje irányába esik, mint az inclinatiótű, hanem hogy ez esetben ennek az erőnek csak vízszintes irányú alkotója az, mely a tű lengéseit okozza. Ámde egy igen egyszerű képlet segélyével az alkotók viszonyából magoknak az erőknek viszonyára lehet átmenni.

Az e fajta megfigyelések szintén külön e ezélra készült eszközök segélyével történnek, melyeket intenzitási készülékeknek, vagy magnetométereknek szokás nevezni. Kilépnénk e könyv keretéből, ha ezen készülékeket s azon kényes műveleteket, melyeket használatuk igényel, bővebben leírnók. * Elég legyen, ha megemlítjük, hogy GAUSS bifilár magnetométere segélyével a földmágnesség vízszintes alkotója, értékének legalább 1/20000 részéig terjedő pontossággal mérhető le.

Különben mondjuk el, ezen adat első tudományos leméréseinek történetét a mint azt HUMBOLDT előadja. "A lengések, úgymond, melyek tartama ennek az erőnek mértékéül szolgál, a XVIII. század vége felé képezték első ízben kisérletek tárgyát, s csak a XIX. század első felében szolgáltak komoly és beható vizsgálatok anyagául. GRAHAM 1723-ban inclinatio tűjének lengés-idejét meghatározta abból a czélból, hogy megtudja, vajjon egyenlő tartamuak-e azok, s hogy ennek az erőnek a nehézség-erőhöz való viszonyát felfedezze. Az első kisérletet, mely a földmágnesség intenzitásának a földfelület egymástól távol eső pontjain a

* Azoknak, kik e dolog iránt közelebbről érdeklődnek különösen ajánlhatjük: "Utmutatás földmágnességi meghatározásokra." A Kir. M. Természettudományi Társulat megbizásából írta. Dr. SCHENZL GUIDO. (113. ábrával) Budapest 1884.       Ford.

66

lengések megfigyelésével eszközlendő meghatározását tűzte ki czéljául, MALLET tette 1769-ben. Nagyon tökéletlen eszközeivel azt találta, hogy a lengések száma ugyanaz Pétervárott 59° 56' sz. f. és Párisban 48° 50' sz. f. alatt; innét eredt azon előitélet, melynek még CAVENDISH is áldozatul esett, hogy "a földmágnesség intenzitása a föld minden táján ugyanaz." LEMONNIER, BORDA kikerülték e hibát, melyet LAMANON-nak (1785–1787), s azután HUMBOLDT-nak (1798-1829) az új világ forróövi vidékein és keleti Ázsiában megejtett mérései csakhamar helyreigazítottak.

Azóta a mágnes-intenzitásnak s a földmágnesség másik két adatának megfigyelése a Föld minden pontján szakadatlanul folyamatban van. Külön e czélra rendelt observatoriumok felállítása és az u. n. regisztráló eszközök alkalmazása lehetővé tette azt, hogy az összes tünemények s változásaiknak törvényei egyidejüleg tanulmányozhatók legyenek. Ismerkedjünk meg ez irányban egyes részletekkel.

A mágnességi elemek közvetetlen megfigyelése azon eszközökkel, melyeket most leírtunk, sok időt és figyelmet vesz igénybe s azonkívül ezen elemeknek értékeit többé-kevésbbé hosszú időközökben adhatja csupán. A mágnességi observatoriumokon bizonyos meghatározott időben, példáúl reggel hat órakor, délben, estéli hat órakor és éjfélkor szokás a meghatározásokat végezni.

Ámde egy idő óta a főbb observatoriumokon iró készülékeket állítottak fel, melyek segélyével a declinatio-, az inclinatio- és az intenzitás változásait megszakítás nélkül lehet figyelemmel kisérni. Ismertessük meg GORDON után a Kew-i observatorium regisztráló eszközeit. Elvök a következő:

"A szabadon függő mágneshez erősített tükör lámpából jövő fénysugarakat érzékeny fotográf-papirszalagra vet; a papirszalagot egy óramű folytonos és egyenletes mozgásban tartja.

Ha a mágnes nyugalomban van, a fénysugár nyoma a papíron egye-

67

nes vonal, de zeg-zugos, ha a mágnes mozgásban van. Három adat esik egyidejüleg megfigyelés alá: a declinatio, a vízszintes- és a függőleges alkotó. Ez utóbbiak viszonyából kiadódik az inclinatio, melyet közvetetlenül nem is figyelnek meg.

51. ábra. – A declinatiót regisztráló készülék a Kew-i observatoriumon.

52. ábra. – A vízszintes erőt regisztráló készülék.

Az 51., 52. és 53-ik ábrák tüntetik elénk azon készülék részeit, mely a declinatio és a vizszintes alkotó regisztrálására van rendeltetve, vala-

68

mint azon hengereket, melyeket óramű tart mozgásban s a melyeken a fénysugár nyoma hullámzatos vonal alakjában fotográfiai úton leíródik."

53. ábra. – A regisztráló készülék hengerei és óra-müve.

Szorítkozzunk a készülék csak azon részének leirására, mely a declinatiót jegyzi. "Áll egy felfüggesztetett mágnesből, melyhez tükör van erősítve; a mágnes egyetlenegy fonálon függ, mint az egyfonalas – unifilar – magnetométerben. A készülék tömör kőpillérre van helyezve. Egy gázlámpának fénye hasadékon és collimatoron keresztül a tükörre esik s erről visszaverődve, facsőben halad azon szekrényig, mely az 53. ábrában feltüntetett hengereket s óraművet zárja magába. A fény a vízirányos hengerek egyikére esik, melynek felülete érzékeny papirlappal van bevonva. Ha a henger nyugalomban volna s a mágnes mozgásban, a hengerre egy a tengelyével párhuzamos vonal iródnék le, melynek hoszsza a mágnes legszélső kitéréseinek felelne meg. Ha a mágnes nyugalomban maradna s ez alatt a henger forogna, a henger felületére egy vonal iródnék le, mely a tengelyre merőleges lenne. De ha az óramű a hengert egyenletes forgásban tartja s ugyanez időben a mágnes is leng, a henger felületére irt vonal szabálytalan görbe vagy pedig zeg-zugos vonal. E görbe bármely pontjának távolsága az alapvonaltól az illető pillanatban a mágnesi meridián irányát adja. "

Az 59. ábra (75. l.) a vízszintes erőnek két regisztrált görbéjét mutatja, melyek Kew-ban ezen erő variatiójának feljegyzésére szolgáló hengerre két egymásra következő napon leiródtak. A mágnesek üveg borítók alatt vannak felfüggesztve, melyekből a levegő kiszivattyúztatott.


4. A földmágnesság adatainak: a declinatio-, az inclinatio és az intenzitásnak időszakos változásai.

A declinatio felfedezése után is hosszú ideig azt hitték, hogy a mágnestű északra mutat. És tényleg a declinatio, valamivel több mint 200 évvel ezelőtt, az egész nyugati Európában nullával volt egyenlő; Londonban 1657.-ben, Párisban pedig 1666-ban. Ezen évszámok előtt a declinatio mindkét helyen keleti volt s mint észleletek bizonyítják, folytonosan kisebbedő volt.

Ámde úgy Párisban, mint Londonban az 1666- és illetőleg 1657-ik évektől kezdve a mágnestű lassanként nyugat felé tért el; a keleti elhajlásból nyugativá lett s folytonosan nagyobbodó értékeket vett fel egészen 1814- és 1815-ik évekig, a mikor legnagyobb értékét (maximumát) érte el. Ez időtől ellenkező irányú mozgást vett fel s most lassanként megint a

69

csillagászati meridiánhoz közeledik. E változásokat az 54-dik ábra görbéje tünteti elő, nem különben a következő táblázat.

A MÁGNESI DECLINATIO ÉS ANNAK VÁLTOZÁSAI
 PÁRISBAN, LONDONBAN A XVI. SZÁZADTÓL KEZDVE NAPJAINKIG.

ÉVEK

PÁRIS

LONDON
1550
1580
1622
1634
1657
1664
1666
1667
1672
1700
1720
1740
1760
1790
1800
1806
1814
1815
1820
1831
1835
1850
1858
1863
1868
1873
1878
1879
1884.		 8° 0' K
11° 30' "
6° 30' "
4° 16' "
–   –
0° 40' "
0° 0' O
0° 15' Ny
–   –
8° 12' "
13° 0' "
15° 30' "
18° 30' "
22° 0' "
–   –
21° 51' "
22° 34' "
–   –
–   –
–   –
22° 4' "
20° 31' "
19° 36' "
19°0' "
18° 24' "
17° 33' "
17° 6' "
16° 56' "
 –   –
11° 17' K
6° 12' "
4° 5' "
0° 0' O
–   –
0° 34' Ny
–   –
2° 30' "
9° 40' "
13° 0' "
16° 0' "
19° 30' "
23° 39' "
24° 36' "
24° 8' "
–   –
24° 27' "
24° 11' "
24° 0' "

KEW-BEN
21° 54' Ny
21° 13' "
20° 33' "
19° 58' "
19° 14' "
19° 7' "

Jegyzet. A nyugati declinatiónak évenkénti csökkenése Párisban és Francziaország egyéb részeiben ez idő szerint 9'. Az 1814-i maximumtól számitva, csak 5'-et ad; 1580-től 1666-ig az évenkénti közép-kisebbedés 8'. Az évenkénti növekedés 1666 és 1814 között szintén átlag 9'. Érdekes lesz később a mágnestű e lassu ingadozásainak törvényét keresni.

A declinatiónak ez évszázados változásai a Föld egész felületén tapasztalhatók. Vegyünk példát a déli félgömbről. A Jó-Reménység fokán 1605-ben a declinatio keleti volt, s 0°30'-czel volt egyenlő. Nehány évvel később nulla volt az elhajlás szöge és 1609-ik évtől kezdve nyuga-

70

tivá lett, s mint ilyen 1791-ben 25° 40'-czel egyenlő maximális értékig emelkedett. Vajjon mily törvények szerint mennek e változások végbe? Ugyanazok-e határaik? és periodusaik megegyezők-e a Föld különböző helyein? Ezek mind oly kérdések, melyekre mai állásában a tudomány még nem tud felelni.

Ezen évszázados változásoktól függetlenül, a mágnestű iránya még évenkint, sőt naponkint ismétlődő periodusokban is változik. Bocsátkozzunk e két jelenség részletesebb leirásába.

54. ábra. – A declinatiónak évszázados változásai Párisban 1550-től kezdve 1880-ig.

A napi változásokat, melyeket első ízben HELLIBRAND és TACHARD atyja figyeltek meg Luvóban, a siámi királyságban, GRAHAM már 1722-ben vizsgálat alá vette. HUMBOLDT a mágnestűnek járását a nap különböző óráiban a következőleg írja le: "Az északi mágnességi félgömbnek középső szélességeiben a mágnestű északra mutató vége reggeli 8 1/4 órakor van leginkább észak felé fordulva. Reggeli 8 1/4 órától kezdve, délutáni 1 3/4 óráig a tű keletről nyugat felé mozog egészen addig, míg legnyugatibb pontját eléri. Ezen nyugat felé tartó mozgás az északi félgömb valamennyi vidékére kiterjed, akár nyugati legyen a declinatio mint egész Európában, Pekingben, Nercsinszkben és a canadai Torontóban; akár pedig keleti legyen, mint az Orosz Amerikában, Washingtonban, az Uj-Granadában fekvő Marmatoban és a pérui parton fekvő Paytában. Ebből a legnyugatibb helyzetből, melyet 1 1/4 órakor ér el, a mágnestű kelet felé kezd mozogni s mozgását egész éjfélig, vagy hajnali 1 óráig folytatja, esteli 6 óra felé gyakran kis megállapodást mutatván. Éjjel a tű

71

lassan keleti irányban mozog egészen addig, míg elhajlásának legkisebb értékét, más szóval keleti forduló pontját 8 1/4 órakor újból eléri."

55. ábra. – A declinatio naponkénti változásai; óránkénti középértékek.

56. ábra. – A declinatio változása különböző helyeken; nn' Szt. Ilona szigetén; qq' az Ascension-szigeteken; pp' Offak-ban; mm' Ile de France; rr' Paytában. Duperrey után.

Ezek az órák egyébiránt nem egyeznek meg teljesen a különböző országokban, valamint az eltérések nagysága sem mindenütt ugyanaz. A Montsourisn eszközölt megfigyelések szerint a déli maximum órája télen közelebb esik a délhez, mint nyáron; a reggeli minimum télen közelebb esik 8 órához, nyáron pedig 7-hez. A naponkénti változás magas szélességű

72

helyeken egész 15'-ig terjedhet, Párisban 10'-ig; a mágnesi egyenlítő táján pedig csak 3'–4'-et tesz. Végül azt is találták, hogy a mágnestű ezen órák szerinti mozgása a déli félgömbön ép úgy tapasztalható, mint az északi félgömbön; a maximumok és minimumok ugyanazon órákban jelentkeznek, azon lényeges különbséggel, hogy míg az északi félgömbön a mágnestűnek északra mutató vége nyugat felé halad, azalatt a déli félgömbön a tű ugyanazon vége keletre tart s megfordítva.

57. ábra. – A declinatio havonkénti változásai.

58. ábra. – Az inclinatiónak évszázados változásai Párisban 1576-tól napjainkig.

A declinatió ugyanazon helyen év- vagy évszakok szerint is változik. E változások előtüntetése végett a következő eljárást követik: Az órai változásokból a napnak középváltozását számítják ki (Monsourisn a reggeli 6-kor, délben, esteli 6-kor és éjfélkor tett megfigyelésekből); azután az

73

ezen naponkénti declinátiókból a hónapnak középdeclinátióját keresik ki. A havi középértékek összehasonlítása azt derítette ki, hogy az északi állomásokon a declinátió-tű májustól szeptemberig nyugat felé halad, míg az év többi hónapjaiban kelet felé tér vissza. A déli félgömbön ennek ellenkezője megy végbe. Az évszázados és az évenkénti változások nagyságát egymás között összehasonlítva, oly megegyezést találunk közöttük, melyből ARAGO arra következtetett, hogy azok egyidejűleg növekednek és fogynak.

A declinatió évi változásait CASSINI, GILPIN, BEAUFOY vették észre és tanulmányozták legelőször a XVIII. század végén és a XIX. elején.

Az inclinatió, ép úgy mint a declinatió, évszázados, évenkénti és naponkénti időszakos változásokat szenved. A táblázat, melyet ezen adat párisi és londoni értékeire vonatkozólag a legelső megfigyelésektől egészen napjainkig közlünk, elegendő arra, hogy az évszázados változásait feltüntesse. *

A MÁGNESTŰ INCLINÁTIÓJA.

ÉVEK

PÁRIS

LONDON
1576
1600
1671
1676
1723
1754
1780
1790
1791
1800
1810
1818
1821
1822
1828
1829
1835
1838
1850
1854
1859
1863
1868
1873
1875
1876
1879
1884		 –   –
–   –
–   –
75° –
–   –
–   –
72° 15'
71° 48'
–   –
70° 52'
–   –
68° 50'
68° 26'
–   –
68° 19'
–   –
67° 45'
67° 24'
–   –
66° 37'
–   –
66° 11'
66°   1'
65° 45'
–   –
65° 37'
65° 36'
65° 33'		 71° 50'
72° –
–   –
73° 30'
74° 42'
–   –
72°   8'
71° 33'
–   –
70° 35'
–   –
70° 34'
70°   3'
–   –
69° 49'
–   –
–   –
69° 17'
–   –
68° 31'
KEW-BEN[:]
68° 12'
68°   2'
67° 52'
–   –
–   –
67° 42'

* A budai declinatio és inclinatio évszázados változásait összeállította Dr. SCHENZL GUIDO a Kir. M. Term. tud. Társulat megbizásából készített nagy munkájában: "Adalékok a magyar koronához tartozó országok Földmágnességi viszonyainak ismeretéhez (Táblázatokkal és térképekkel.) Budapest 1881. Ford.

74

A megelőző számok arról tanúskodnak, hogy az inclinatió valamint Londonban, úgy Párisban is állandóan kisebbedik. Úgy látszik, hogy Londonban 1576 és 1723 között kezdetben növekedett; de nem kell felednünk, hogy azon időben a mérés módszerei igen csekély pontosságuak voltak. Párisra nézve az 1671 és 1879-ik évek közé eső középérték 2,7 percz évenként; az utolsó tíz év középértéke: 2,1 percz. Londonra nézve, ha a kisebbedést 1723-tól 1879-ig számítjuk, a közép kisebbedés 2,7 percz, annyi mint Párisban.

HANSTEEN szerint nagyszámú megfigyelésekből nyert középérték nyomán az inclinatió nyáron 15'-czel nagyobb mint télen. Ugyanez a tudós azt is megállapította, hegy az inclinatio naponként is változik oly formán, hogy reggel 4–4'-czel nagyobb, mint délután.

Változik-e az idővel a mágneserő intenzitása is? Ez igen kényes kérdés, mely ugyanazon tűnek különböző időben végzett lengéseinek összehasonlításával nehezen oldható meg. Ismeretes, hogy a tűnek mágnesezési állapota változásoknak van alávetve, melyek nem engedik, hogy a tű mágnes-erejét éveken keresztül megtartsa. Mindamellett POISSON egy módszert jelölt meg, melyet GAUSS tökéletesített, s mely szerint a földmágnesség intenzitása mérhető, anélkül hogy az alkalmazásba vett mágnestűk mágnes-erejét számba kellene venni; de a megfigyelések, melyek Göttingában történtek, nem vezettek eredményre. Másrészt azonban, HANSTEEN az intenzitás – vagy legalább a vizszintes alkotó – értékében oly naponkénti és havi változásokat talált, melyek az inclinatio változásaival úgylátszik, összefüggésben vannak. De ez az eredmény még nem bizonyítja, hogy az absolut intenzitásban változások csakugyan vannak. Végre, a Kew- és Greenwich-ben tett megfigyelések kimutatták, hogy ezen elemnek csakugyan vannak évszázados változásai. És pedig míg a vízszintes irányú intenzitás növekedik, az összes erő évről-évre kisebbedik. Íme néhány adat, mely ezt a következtetést támogatja.

Évek Horiz. alkotó Összes erő
1848
1866
1807[!]
1879		 1,716
    "
1,776
1,797		 Greenwichben
        "
        "
Kewben		 4,791
4,740
    "
4,736		 Greenwichben
        "
        "
Kewben

[Jegyzet]


5. A mágnestű esetleges háborgásai.

Az imént leírt időszakos változásokon kívül a mágnestű esetről-esetre hirtelen ingadozásokat, háborgásokat mutat, melyek okai még ismeretlenek,

75

s a melyek különben aránylag rövid időig tartanak. Ezek a mágnesi viharok jellemző nevét viselik. "A hajózás nagy kiterjedtsége s az iránytűnek a geodeziai – földmérési – felvételeknél való alkalmazása folytán, úgymond HUMBOLDT, a mágnestű irányának rendellenes háborgásait, melyeket lengések, remegések és rángatózások is szoktak kisérni, már jó régen felfedezték. E tüneményt a tűnek tulajdonított különös állapotból szokták volt magyarázni, melyet a franczia tengerészeti nyelven igen jellemző módon úgy fejeztek ki, hogy "a tű bomlik" (L'aiguille est affolée."

E háborgások okát mágnes-viharoknak – orages magnétiques, magnetic storms – nevezik, melyek, mint később látni fogjuk, igen gyakran a sark-fénynyel esnek egybe; néha még földrengésekkel, vulkános kitörésekkel, vagy hulló csillagrajokkal egyidejűleg jelentkeznek.

59. ábra. – A vízszintes alkotó változásai mágnességi vihar alkalmával.

Ezen esetleges változások kiválóan a declinatio-tűt érik; a függőleges síkban lengő tűnek, t. i. az inclinatio-tűnek rángásai ritkábban tapasztalhatók. Az ingadozások rendesen 1° határán belül mennek végbe; HUMBOLDT 14'-tól 18'-ig terjedő kitérítéseket figyelt meg, melyek tartama 1 1/2 másodpercztől 3 mp.-ig terjedt. Ámde gyakran a lengések nagysága és egyenetlenségei, melyek a skála osztályvonalain (HUMBOLDT a mágnestűt távolból távcső segélyével nézte, mely gyújtó pontjában osztályzattal és fonálkereszttel volt ellátva), vagy az egyik, vagy pedig mindkét oldal felé az osztályzatból messze kitérve, a leolvasást teljesen lehetetlenné tették.

76

A mágnesi viharokat csak esetleges tüneményeknek neveztük jóllehet bizonyos órákban, bizonyos időközökben időszakosan ismétlődnek. Az északi félgömbön éjjeli időben kétszerte oly erősek és gyakoriak, mint nappal; nemkülönben a nyári hónapokban – áprilistól szeptemberig, – mint a téli hónapokban (SABINE megfigyelései Torontoban). A déli félgömbön (Hobarttown) leggyakoriabbak szeptembertől áprilisig, tehát szintén az ottani nyáron. HUMBOLDT azt tapasztalta, hogy Berlinben a legtöbb és a leghevesebb mágnesi vihar hajnali három óra táján keletkezik s öt óra felé szünik meg. Szent-Ilona szigetén, és a Jó-Reménység fokán a nap és éj egyenlőségének idejében mutatkozik a legszámosabb háborgás a mágnestű álllásában.

Egy másik igen figyelemre méltó tény az, hogy a mágnesi viharok a földgömb összes vidékein, tehát egymástól ezer és ezer mértföldnyi távolságban levő helyeken egyidejűleg jelentkeznek. Ilyen volt az 1841. év szept. 25-én támadt mágnesi vihar, melyet Canadában, Csehországban, a Jó-Reménység fokán, a Van-Diemen földjén és Macaoban egy időben figyeltek meg. Erről a viharról megemlékezve, HUMBOLDT más eseteket is említ, melyekben a háborgások teljesen helyi természetűek valának, mint pl. azon viharok, melyeket 1829-ben Berlinben figyelt meg s a melyek Párisig nem terjedhettek, hol ARAGO vele egyidőben, övéihez hasonló eszközökkkel végezte a megfigyeléseket. De még csak Freibergig sem hatoltak, mely helyen REICH egy bánya-aknában a földfelület alatti mágnességi viszonyokra vonatkozó tanulmányait folytatta.

A föntebbiekben dióhéjba foglalva előadtuk a földmágnesség elemeinek variácziójára s esetleges háborgásaikra vonatkozó ismereteinket. Még azt kell megmondanunk, hogy mily hipothézisek kinálkoznak e tünemények okainak magyarázásra.

Ha a Földet a Gilberttől első ízben felállított hipothézis értelmében két sarkú mágnesnek tekintjük, kénytelenek vagyunk feltenni, hogy ez a mágnes nincs állandóan egy helyhez lekötve. Ez esetben két mód kínálkozik a változások magyarázására: a HALLEY-féle, mely azt teszi fel, hogy a belső mágnes-mag lassú forgásban van, mi a declinatio és az inclinatio évszázados változását okozná; továbbá az AEPINUS-é, ki ezt a belső magot szilárdnak tekinti, de a melynek mágnesállapota változik.

Annyi bizonyos, hogy az évi, havi és naponkénti változások földi periodusokhoz vannak kötve: a Földnek a Nap körül végzett keringéséhez s a saját tengelye körül való forgásához. Mivel e mozgások következtében a Föld felületének vagy kérgének hőmérséklete ugyanoly periodusokban változik s mivel a mágnesezés állapota, vagy a mágnes-erő a hőmérsék-

77

lettől is függ: DUPERREY a mágnestű variátióit a Nap melegítő hatásának tulajdonította. BIOT a Nap egy különös hatásának tulajdonította azokat, a Napot mágnesezett testnek tekintvén; Földünket így oly testhez hasonlította, mely megosztás útján változó mágnesező hatásnak van alávetve.

AMPÈRE a földmágnesség egész elméletét elektromos folyamokra fektette, melyek a Föld felülete alatt kelet felől nyugatra áramlanak. Ezen hipothézise segélyével magyarázza a mágnestű irányulását, valamint annak évi és naponkénti változásait a Földgömb különböző helyein; szerinte a Nap megjelenése a horizon felett, s annak különböző magassága az év egyes szakaiban elegendő arra, hogy az áramok irányának változásáról s ennek következtében a mágnestű variátiójáról számot adjon.

Az esetleges változásokat vagy háborgásokat illetőleg, úgy látszik, nem forog fenn kétség, hogy azok oly tüneménynyel függenek össze, melyet a következő fejezetben fogunk leirni: t. i. a sarkfénynyel. Ma már általánosan elfogadják, hogy e tünemény mágnességi eredetű s úgy látszik, a mágnestű háborgásai és a sarkfény inkább egy közös ok következményeinek tekinthetők, mint egymás okozóinak. Hátra van még ezt az okot felismerni.

A Földben gyökerezik-e, vagy pedig kozmikus eredetű, amint azt a sarkfény és a mágnesi háborgások periodusának a Nap foltjainak s protuberantiáinak periodusaival tapasztalt egybeesése alapján hinni lehetne? A földmágnességi tünemények s a Nap felületén végbemenő események ezt az egybeesését 1852-ben, csaknem egy időben SABINE, GAUTIER és WOLF fedezték fel. A következő táblázat, mely egy amerikai tudóstól, E. LOOMIS-tól ered, e különnemű tünemények maximumai s minimumai idejének egybeesését tünteti föl; RESPIGHI és TACCHINI megfigyelései pedig azt a tényt erősítik meg erre vonatkozólag, hogy a Nap hidrogén kitörései ugyanazon törvényt követik, mint a napfoltok.

A NAPFOLTOK A NAPONKÉNTI VÁLTOZÁSOK AZ ÉSZAKI FÉNY A NAPFOLTOK A NAPONKÉNTI VÁLTOZÁSOK AZ ÉSZAKI FÉNY
MAXIMUMAINAK IDEJE MINIMUMAINAK IDEJE
1778
1788.5
1804
1816.5
1829.5
1837
1846.5
1860
1870		 1777
1787
1803
1817.5
1829
1838
1848.5
1858.5
1870.5		 1778
1787.5
1804.5
1818
1830
1849
1850.5
1859.5
1870.5		 1784
1798
1810
1823
1833.5
1843.5
1853.5
1867		 1784
1799.5
    –
1823.5
    –
1814
1856
1867		 1784
1798
1811
1823
1834.5
1843.5
1856
1867

78

SECCHI az 1859–1865 közé eső évekre a napi variácziók nagysága s a napfoltok között ugyanazon megegyezést találta. GORDON az ő Experimental Treatise on Electricity and Magnetism czímű művében a következő tényt idézi: "1859-ben egy mágnesi vihar, mely nagyságára nézve eddig páratlan volt, augusztus 28-tól szept. 7-ig tartott. BALFOUR STEWART megjegyzi (Phil. Transactions 1861. 423. lap), hogy az egy szerfelett nagy napfolt működésével, a minőt alig láttak valaha, egy időbe esett." A londoni Royal Society egy tagja 1875-ben * a napi középérték és a vízszintes erősség változásáról értekezést bocsátott közzé, melyben arra következtetett, hogy e változások a 26-, 29,5- és 27,3 nap periódusaival összefüggésben vannak, melyek a Nap tengelyforgásának – s illetőleg a Hold synodikus és tropikus körülforgásainak időszakait alkotják.

Evvel a különböző hipothéziseket, melyek a mágnestűnek úgy az időszakos, mint esetleges változásait magyarázni törekednek, felsoroltuk, anélkül hogy értékökről nyilatkoztunk volna. Mielőtt megbízhatóságnknak fokáról az okok ismerete alapján nyilatkozhatnánk, azt hisszük, várnunk kell addig, míg a mágnességi observatoriumokban mai időben használt tökéletesített eszközök segélyével a Föld különböző részein egyidejűleg végezett megfigyelések összehasonlíthatók és megvitathatók lesznek. Ez ideig azonban a Föld fizikájában az ily nagy fontosságú tünemények szülő okaira vonatkozólag csak többé-kevésbbé valószínű találgatásokról lehet még csak szó.


6. A mágnesség eloszlása a Föld felületén. Az izogón, izoklin és izodinám vonalak.

Tegyük fel, hogy azon állomások száma, melyeken a földmágnesség elemei megfigyelhetők és pontosan meghatározhatók, a Föld felületén elég tetemes arra, hogy ez elemek minden változása, mely értékökben beáll, midőn egyik helyről a másikra megyünk át, ha csak némileg is figyelemre méltó, feljegyezhető legyen. Képzeljük, hogy egy egész évre terjedő, egyidejű megfigyelések után az összes órai, naponkénti és havi középértékek kiszámíttattak; a végeredmény ez lesz: a declinatió, az inclinatió és a mágnesintenzitás ez évre vonatkozó értékeinek összesége a földgömb egész felületére, annak minden egyes pontjára vonatkozólag.

Ez az állapot, a mágnesség ezen eloszlás-módja bolygónk felületén, a tekintetbe vett időszakra jellemző, ámde világos, hogy ha az időben, az

* I. A. BROUN, Proc. Roy. Soc. XXIV. 1775., 1876. sz. 9231.

79

egymásra következő évek, évszázadok folyamában azokat a hullámzásokat, melyeket az imént megbeszélt változások: az évszázados, az évenkénti és napi variátiók, valamint az esetleges háborgások benne előidéznek, figyelemmel kisérnők: a mágnesség eloszlását kifejező táblázat örökös változásoknak lenne alávetve. Ennek tanulmányozása előreláthatólag rendkívül bonyolódott fogna lenni. Ámde szorítkozhatunk tisztán csak az évszázados variátiókra, melyek igen lassan jövén létre, a Földgömb mágnesállapotát egy pillantásra áttekinteni engedik. A vonalak bizonyos rendszerének segélyével, a melyet azonnal le fogunk írni, ez állapot grafikai feltüntetését kapjuk, mely a tanulmányozást sokkal könnyebbé teszi, mint az a nagy számú numerikus táblázat, melyekben a fizikusok eredményeiket összeállították.

Mágnesi sarkoknak a Földgömb azon pontjait nevezik, melyeken az inclinatió 90°, vagy, a mi egyre megy, azon pontok, hol a vízszintes erő-komponens nullával egyenlő. Az inclinatio-tű e helyeken tehát függőlegesen áll, melyeket egyébiránt a legnagyobb mágnes-intenzitás helyeivel nem kell összezavarni. Két mágnes-sark van; az egyik az északi, másik a déli félgömbön fekszik. Távolságuk a geografiai sarkoktól nem ugyanaz. Fölfedeztetésök története HUMBOLDT szerint a következő: "A mágnes-sarkok fekvésére vonatkozó biztos ismereteinket egyetlen egy hajós merészségének s tudományos munkásságának köszönjük. Az északi mágnes-sark helyét Sir JAMES ROSS határozta meg, nagybátyjának, Sir JOHN ROSS-nak második, 1829–1833-ki expeditiója alkalmával, a déli sark fekvését pedig a tőle vezetett 1839–1843. évek közé eső déli sarkvidéki expeditió tartama alatt. Az északi mágnes-sark az északi szélesség 70°5' s a nyugati hosszúság 99°5'-cze alatt fekszik, 5 fokkal tovább a Föld tengelyének északi sarkától, mint a déli mágnes-sark a déli sarktól, mely a d. szélesség 75°5' s a keleti hosszúság 151°48'-cze alá esik. A két mágnes-sark hosszúságának különbsége 109°. Az északi sark az amerikai kontinens szomszédságában fekvó Boothia Felix (60. ábra) nevű nagy szigethez tartozik, mely az említett állam részét teszi s melyet PARRY hajóskapitány kezdetben North Somersetnek nevezett el. A sark kis távolságban a sziget nyugati partjától, nem messze fekszik a King William tó s a Victoria út között előnyomuló Adélaide előhegységtől. A déli mágnes-sarkot nem lehetett közvetetlenül megközelíteni, mint az északi sarkot. 1841. év február 17-én Erebus a déli szélesség 76°12' -cze, s a keleti hosszúság 161°40'-cze alatt volt. Az inclinátió ekkor még csak 88°40' volt; ebből arra következtettek, hogy a déli mágnes-sarktól 160 angol tengeri mértföldnyire vannak. Azon számos megfigyelés alapján, melyből a mágnesi meridiánok metsző pontjának

80

helyét a declinatiónak a legnagyobb gonddal végezett meghatározásaiból megállapítani törekedtek, igen nagy valószínűséggel arra lehet következtetni, hogy a déli mágnes-sark South Victoria Land, a nagy déli sarkvidéki földön, az Albert hegységtől, mely a 11,000 lábnál magasabb Erebus, működésben levő vulkánhoz csatlakozik, nyugat felé keresendő.

60. ábra. – A földgömb mágnességi meridiánjainak és párhuzamos köreinek képe az északi sark vidékein Duperrey után.

A mágnes-sarkoktól, vagyis a 90 foknyi inclinatió helyeitől az egyenlítőhöz közeledve, általában azt találjuk, hogy az inclinatió kisebbedik egész azon helyekig, melyeken a mágnestű vízszintessel párhuzamossá lesz, vagyis a melyeken az inclinátió semmi. Ha mindezen pontokat, melyekről most szólunk, folytonos vonallal összekötjük, a mágnesi egyenlítő neve alatt ismeretes folytonos vonalat nyerjük.

81

Valamint a mágnes-sarkok nem esnek egybe a Földtengely végeivel, a mágnesi egyenlítő sem követi a földrajzi egyenlítő menetét, hanem két pontban metszi azt, melyek közöl az egyik a Csendes Oczeánon, az 179° keleti hosszúsági fok alá esik; a másik pedig Afrikának nyugati partja felé, a Szent Tamás sziget közelében a keleti hosszúság 7–8 foka között van. E második csomóponttól kelet felé haladva, a mágnesi egyenlítő egészen az északi félgömbön foglaltatik; a görbe, melyet képez, az északi szélességnek egészen 15 fokáig emelkedik; metszi az Adeni öbölt, Oman tengert, a Hindusztán déli részét, a bengáli öbölt; szeli még a Malakka félszigetet, s azután Borneo északi részén és Uj-Guineán áthaladván, déli irányba hajolva, az első helyen említett csomót éri el, kissé keletre a Gilbert szigetektől, körülbelöl a Fidzsi szigetcsoport meridiánjában. Innen a déli félgömbre lép át a nélkül azonban, hogy az egyenlítőtől nagyon eltávolodnék, a Marquis sziget csoportozatot délre elhagyva, egy oly ponton, melyen az aequatort csaknem érinti; erre mindinkább délre eső szélességek felé hajlik, egészen Amerikának déli kontinenséig, melyen a 7- és 15-ik szélességi fokok között fut el. Brazília partjain az atlanti tengerre megy át, melyen csakhamar észak felé emelkedik, hogy a guineai öböl azon helyén végződjék, mely e leírás kiinduló pontját képezte.

A mágnesi sarkoktól kezdve, hol az inclinatio 90 fokot tesz, egész a mágnesi egyenlítőig, a hol inclinatio-szög egyáltalában nincs, ez az adat folytonosan változik s a szélességgel fogy; ámde a fogyás nem szabályos, hogy az inclinatiónak a geografiai szélességgel való változásáról számot lehessen adni, azokat a helyeket, melyeknek inclinatiója ugyanaz, egy folytonos vonallal szokás összekötni; ily módon keletkeznek az izoklin vonalak – egyenlő lehajlású vonalak, – melyeknek görbülései a mágnesi egyenlítő hajlásait majdnem követik.*

Ha a declinatio- és az intenzitás feltüntetésében ugyanazon módszert követjük, a mágnességnek a Föld felületén való eloszlás-módjának teljes képét nyerjük. Izodinám vonalaknak azokat nevezzük, melyek a Föld egyenlő mágnes-erősségű helyeit kötik össze, izogón vonalaknak pedig azokat, melyek az egyenlő lehajlású helyeket egyesítik. Állapodjunk meg egy pillanatra a vonalak ezen két rendszerénél.

Láttuk már, hogy az intenzitás a szélességgel nő; azon vonal, melynek mentében az intenzitás a legkisebb, a mágnesi egyenlítőhöz közel halad el, de vele nem esik egybe; hasonlóképen nem a mágnes-sarkok

* Lásd a Könyvkiadó Vállalat III. cziklusában megjelent RECLUS "A Föld" czímű munkának II. kötetében a XVII. táblát, a 368. lapon.

82

azok a pontok, melyekre az intenzitás maximuma esik. Másrészt, az izodinám vonalak szabálytalanabbak, mint az izoklin görbék. "Ha azon izodinám vonalak irányát figyelemmel megtekintjük, mondja HUMBOLDT, melyek egymást bekerítik, és ha a legkülső vonalakról, melyek tudvalevőleg a leggyengébbek, a belül esőkre megyünk át, melyeknek ereje fokozatosan növekedik, mindkét félgömbön a földrajzi sarkoktól s a mágnes sarkoktól igen egyenetlen távolságokban két legnagyobb mágnesintenzitású helyet, vagy góczpontot ismerünk fel, melyek közől az egyik erősebb, a másik pedig gyengébb. Ezen négy pont közől – melyeket az intenzitás sarkainak lehetne nevezni – a legerősebb, az amerikai góczpont, az északi félgömbön az északi szélesség 52°l9'-cze és a nyugati hosszuság 94°20'-cze alatt fekszik; a leggyengébbet, melyet szibériai sarknak is neveznek, általánosan 70° szélesség és 114°40' keleti hosszúság alá helyezik; azonban lehetséges, hogy néhány fokkal közelebb esik nyugathoz." Az első góczpont, tojásdad alakú izodinám vonalaktól bekerítve, a Felső-tótól nyugatra, a Hudson-öböl s a canadai Winnipeg tó között fekszik, a mint az a mágnes-vonalakkal beírt térképen látható. * A déli félgömb legnagyobb intenzitású két pontjának helye az előbbiekénél kisebb pontossággal ismeretes; Sir JAMES ROSS megfigyelései és SABINE vizsgálatai alapján az egyik a déli szélesség 64 foka s a keleti hosszúság 135 foka alatt, az Adelaide föld közelében fekszik, a másik pedig 60° szélesség és 127° nyugati hosszúság alatt (61. ábra).

Az egyenlő elhajlás vonalai közöl nagy fontosságuak azok, melyeken a declinatio nulla, azaz a hol a mágnesi meridián a csillagászatival egybeesik. Ezek a declinatio nélküli vonalak. Ezek három rendszert képeznek:

Az első, melyet ausztráliai-káspi vonalnak lehetne nevezni, az Adelaide-földtől a keleti hosszúság 130°-a táján kiindulva, ÉÉNy-ra hajlik, egészen Ausztráliáig, melyet nyugati részén metsz át; azután Borneót, s ugyan e szigeten az egyenlítőt szeli s keletről nyugat felé haladva, meghajlik, egészen a Ceylon szigetig és a Hindusztán csúcsáig; e helyen ismét ellenkező irányba görbül, mire Oman tengeren s a perzsa öblön átmenve Kazantól egész Archangelszkig észak felé tör s néhány fokkal nyugatra Novaja Zemljától az északi jeges tengerbe hatol.

A második declinatio nélküli vonal az előbbitől mintegy 100 hosszúsági fokkal nyugatra esik s vele majdnem párhuzamos, azon különbséggel, hogy görbülései kevésbbé feltünőek. Az északi mágnes-sarkot a déli mágnes-sarkkal összeköti, útjában a két Amerikát átszelve: a délit. Rio de

* V. ö. RECLUS "A Föld" II. kötet. XVII. tábla, 368 lap.

83

Janeiro és az Amazon folyam torkolata között, Észak-Amerikát pedig Carolina és a Hudson tenger között, az utóbbi tengert közepén vágva ketté.

A harmadik declinatio nélküli vonal, vagy a harmadik rendszer tojásdad alakú zárt görbét alkot, melyet a keleti Ázsia egyközepű izogón görbéinek öve vesz körül. Ezen körded vonalnak nagyobbik tengelye majdnem a 135° keleti hosszúságu meridián vonallal, a kisebbik tengely pedig az ész. szélesség 50°-ának párhuzamos körével esik egybe. A görbének északi fele, ÉK-től D-Ny felé, az ázsiai kontinenst Pekingtől egészen a China északi határáig foglalja el s onnét Szibérián keresztül Kamcsatka csúcsáig görbülve, újból délfelé halad; a másik fele, a déli fél, a Csendes oczeánban fekszik s az egész Japán szigetcsoportot átkarolja.

61. ábra. – Izodinám vonalak.

A declinatio nélküli vonalak két első rendszere közé eső részben, mely Európát, Afrikát a két Amerika egy darabját foglalja magába, a declinatio nyugati. Itt az izogónok a vonalak két csoportjára oszthatók; egyikök a declinatio nélküli vonalakéhoz hasonló hajlásokkal halad az egyik sarktól a másikig. A másik csoport vonalai a mágnesi meridián két oldalán visszafelé kanyarodnak oly formán, hogy homorú oldalukat azon sark felé fordítják, melyből kiindultak. Evvel ellenkezőleg a Földgömbnek másik részén, mely ugyanezen declinatio nélküli vonalak közé van zárva s mely Ázsiát, Oczeániának legnagyobb részét, valamint az amerikai kontinensét is magában foglalja, a declinatio keleti s ebben az izogónok igen szabály-

84

talanul összevissza vannak görbülve; e területen van a keleti Ázsia declinatio nélküli tojásdad vonala: a harmadik declinatio nélküli vonalrendszer. Ezen fölül, a Földnek evvel éppen ellentett pontján, 180° távolságban az egyközepű izogón vonalak egy másik csoportja látható, melyeknek középpontja a mágnesi és a geografiai egyenlítőre esik, nagy tengelye pedig a meridiánra merőleges.

Az ekként meghatározott és leirt mágnességi vonalakat: az izogón, az izoklin és az izodinám görbéket mind földgömbre vagy földabroszra rajzolva, a földmágnesség eloszlás-módjáról egy pillantással fogalmat alkothatunk, mivel azok a mágnestűre ható erőnek mind intenzitását, mind irányát feltüntetik. Ámde világos, hogy ez az eloszlás-mód csak egy meghatározott időhöz van kötve, mivel az összes elemek évszázados, évenkénti és napos periodusokban változnak. Azt kell tehát képzelnünk, hogy e görbék évszázadok folyamában lassan, de szakadatlanul eltolódnak, s

85

azonkivul egy közép állás, – az évi, a napos és órás középállás – körül szüntelenül ingadoznak. S mindezek után ne feledjük azt sem, hogy a, mágnességi viharok és háborgások következtében időről-időre hirtelen torzulást szenvednek.*

62. ábra. – Egyenlő elhajlású vonalak földképe Francziaországban, 1875. jan. 1-én.

A földmágnesség tüneményeit ebből a szempontból tekintve, alig tartózkodhatunk attól, hogy a Földet mintegy élő testhez ne hasonlítsuk, melyben valami ideges áramlat kering, s mely eddig ismeretlen okok behatásának van alávetve. Ily ok lehet a Nap melegítő hatásának változása, vagy magának a Napnak saját mágnessége vagy végül a kozmikus meteor-rajok befolyása.

Azokhoz a vonalakhoz való analogia kedveért, melyek a Földet csillagászatilag vagy geografilag [!] beosztják, hajlam mutatkozott az izogón vonalakat a meridiánokhoz, az izoklin vonalakat a párhuzamos körökhöz hasonlítani; a két vonalrendszer között a különbség csakis a mágnességi vonalak szabálytalanságában állana. Ámde kiemeljük, hogy ez az analogia hamis lenne, mivel bizonyos földképeken – a milyenek pl. a DUPERREY-félék – nem az izogón és az izoklin vonalak vannak megrajzolva, hanem a mágnességi meridiánok és a mágnességi párhuzamos görbék, a mint az a 60-ik ábrában látható.

DUPERREY a valódi mágnességi meridiánt következőleg határozza meg: ez azon vonal, mely keletkezik, ha a mágnestűt a mágnesi egyenlítő mindkét oldalán a Föld különböző tájaira eltoljuk, mindenütt azon utat követve, melyet a tű iránya megjelöl. Eme definitio értelmében a valódi mágnesi meridián, mely egy adott helyen átmegy, kettős görbületű vonal, míg a közönséges mágnesi meridián legnagyobb kör, nem levén egyéb, mint a tűn átmenő függőleges síknak a horizonnal való átmetszése. A mágnességi párhuzamos vonalak azon görbék, melyek a valódi meridiánra mindenütt merőlegesek. Tehát nem szabad azokat sem az izoklin, sem az izodinám vonalakkal összezavarni.

* Ha pl. Francziaország egyenlő elhajlású – izogón – vonalainak azon rendszeréről, melyet a 62. ábra az 1875. év jan. 1-ére feltüntet, ugyanazon vonalak 1879 januárnak megfelelő hálózatára akarnánk átmenni, a kihúzott izógon vonalakat önmagukhoz közel párhuzamosan kellene áthelyezni, mintegy 25'-czel nyugat feló tolva el azokat. Párisban 1875-ben a mágnesi declinatió 17°21' volt, 1879-ben már csak 16°56', tehát körűlbelül 25'-czel kisebbedett. Ez a változás az évszázados változás következménye, mely a Francziaország terjedelmének megfelelő terület minden pontjában majdnem ugyanaz.