В своей работе «Гром и молния» французский физик Д. Араго описывает такой случай: «В июле 1681 г. корабль «Королева», находившийся в сотне миль от берега моря, был поражён молнией, которая причинила значительные повреждения в мачтах, парусах и пр. Когда же наступила ночь, то по положению звёзд выяснилось, что из трёх компасов, имевшихся на корабле, два, вместо того чтобы указать на север, стали указывать на юг, а третий стал указывать на запад». Объясните явление, описанное Араго.

Для объяснения явления, описанного французским физиком Д. Араго, необходимо обратиться к основам электромагнетизма, магнетизма и взаимодействия магнитных и электрических полей.

1. Природа молнии

Молния — это мощный электрический разряд между облаком и землёй, облаком и облаком или внутри одного облака. Во время молнии происходит движение огромного количества электрических зарядов через воздушное пространство, сопровождаемое выделением тепла, света и звука. Энергия молнии может достигать значительных значений, а электрический ток в разряде — десятков и сотен тысяч ампер.

Молния также создаёт сильное электромагнитное поле. Это поле возникает в результате быстрого изменения электрического тока во время разряда и распространяется в окружающем пространстве. Именно это электромагнитное поле играет ключевую роль в объяснении описанного феномена.

2. Действие электромагнитного поля на материалы

Когда молния ударяет в объект, например, в мачту корабля, она создаёт вокруг себя мощное электромагнитное поле. Если рядом находятся металлические или магнитные предметы, то они могут быть подвержены воздействию этого поля.

Компас — это устройство, работающее на основе взаимодействия магнитной стрелки с магнитным полем Земли. Магнитная стрелка компаса ориентируется вдоль линий магнитного поля Земли, указывая на север. Однако, если магнитная стрелка подвергнется воздействию сильного внешнего магнитного поля, её ориентация может быть нарушена.

Молнии часто создают временные или даже постоянные изменения в свойствах материалов. Это может включать:

• Перемагничивание: Если компасы находились вблизи разряда молнии, магнитные стрелки могли быть перемагничены. Их магнитные полюсы могли поменять ориентацию, что привело к тому, что компасы начали указывать не на север, а на противоположное направление — на юг.

• Возникновение локального магнитного поля: Если молния ударила в металл на корабле, например, в мачту, она могла перемагнитить этот материал, создав локальное магнитное поле. Это поле могло оказать воздействие на компасы, исказив их показания.

3. Нарушение работы компасов

• Первый и второй компасы: Два из трёх компасов, очевидно, подверглись сильному воздействию молнии и их магнитные стрелки перемагнитились, поменяв своё направление. Это объясняет, почему они стали указывать на юг вместо севера.

• Третий компас: Третий компас, вероятно, находился в особой зоне, где электромагнитное поле молнии воздействовало на него иначе, либо его магнитная стрелка взаимодействовала с локальным магнитным полем, возникшим в результате удара молнии. Это могло привести к тому, что компас начал указывать на запад.

4. Заключение

Таким образом, описанное Араго явление связано с воздействием электромагнитного поля, создаваемого молнией, на магнитные материалы и приборы, находящиеся вблизи точки разряда. Мощный удар молнии мог привести к перемагничиванию стрелок компасов и нарушению их ориентирования в магнитном поле Земли.