Террелла ( лат . «маленькая земля») — это небольшая намагниченная модель шара, изображающая Землю. Считается, что она была изобретена английским врачом Уильямом Гилбертом во время исследования магнетизма и развита 300 лет спустя норвежским ученым и исследователем Кристианом . Биркеланд во время исследования полярного сияния .
Терреллы использовались до конца 20-го века для моделирования магнитосферы Земли , но теперь их заменили компьютерным моделированием.
Уильям Гилберт , королевский врач королевы Елизаветы I , посвятил большую часть своего времени, энергии и ресурсов изучению магнетизма Земли . На протяжении веков было известно, что свободно висящая стрелка компаса указывает на север. Более ранние исследователи (в том числе Христофор Колумб ) обнаружили, что направление несколько отклонялось от истинного севера, а Роберт Норман показал, что сила, действующая на иглу, была не горизонтальной, а наклоненной к Земле.
Объяснение Уильяма Гилберта заключалось в том, что Земля сама по себе является гигантским магнитом, и он продемонстрировал это, создав масштабную модель магнитной Земли, «терреллу», сферу, сформированную из магнита . Проведя небольшим компасом над терреллой, Гилберт продемонстрировал, что горизонтальный компас будет указывать на магнитный полюс, в то время как погружная игла , сбалансированная на горизонтальной оси, перпендикулярной магнитной, укажет правильный «магнитный наклон» между магнитной силой и магнитным полюсом. горизонтальное направление. Позже Гилберт сообщил о своих открытиях в книге « De Magnete, Magneticisque Corporibus и et de Magno Magnete Tellure» , опубликованной в 1600 году.
Кристиан Биркеланд был норвежским физиком, который примерно в 1895 году пытался объяснить, почему огни полярного сияния появляются только в областях, сосредоточенных на магнитных полюсах.
Он смоделировал этот эффект, направляя катодные лучи (позже идентифицированные как электроны ) на терреллу в вакуумном резервуаре, и обнаружил, что они действительно вызывают свечение в областях вокруг полюсов терреллы. Из-за остаточного газа в камере свечение также очерчивало путь частиц. Ни он, ни его коллега Карл Стёрмер (рассчитывавший такие пути) не могли понять, почему настоящее полярное сияние избегало области непосредственно над самими полюсами. Биркеланд полагал, что электроны пришли от Солнца , поскольку крупные вспышки полярных сияний были связаны с активностью солнечных пятен . [ нужна цитата ]
Биркеланд построил несколько терреллов. Один большой эксперимент с терреллами был реконструирован в Тромсё , Норвегия . [2]
Немецкий барон Карл Райхенбах (1788–1869) также экспериментировал с терреллой. Он использовал электромагнит, помещенный в большую полую железную сферу, и исследовал ее в темной комнате при различной степени электризации.
Брунберг и Даттнер в Швеции примерно в 1950 году использовали терреллу для моделирования траекторий частиц в поле Земли. Подгорный в Советском Союзе примерно в 1972 году построил терреллы, на которые направлялся поток плазмы , имитирующий солнечный ветер. Хафиз-Ур Рахман из Калифорнийского университета в Риверсайде провел более реалистичные эксперименты примерно в 1990 году. Все такие эксперименты трудно интерпретировать, и они никогда не позволяют масштабировать все параметры, необходимые для правильного моделирования магнитосферы Земли, поэтому такие эксперименты сейчас проводятся были полностью заменены компьютерным моделированием .
Недавно эксперименты с терреллой были дополнительно развиты командой физиков из Института планетологии и астрофизики в Гренобле, Франция, с целью создания «планетерреллы», в которой используются две намагниченные сферы, которыми можно манипулировать для воссоздания нескольких различных полярных сияний. [3]