Раздел физики, изучающий строение и состояние атомов, называют атомной физикой. Реальные сомнения в том, что атом является неделимой материальной частицей, появились в конце 19-го века, когда английский физик Дж. Томсон открыл электрон, входящий в состав электронейтрального атома. Из экспериментов следовало, что масса электрона примерно в 2000 раз меньше массы самого лёгкого атома, а значит, основная часть массы атома заряжена положительно. В 1903 г. Томсон предложил модель строения атома, согласно которой атом имеет форму шара диаметром около 10-10 м (расстояние между узлами кристаллической решётки твёрдых тел), внутри которого равномерно распределён положительный заряд, а отрицательно заряженные электроны находятся внутри этого шара, как изюминки в кексе (рис. 33а).
В 1909–1911 годах английский физик Э. Резерфорд и его сотрудники Х. Гейгер и Э. Марсден исследовали структуру атома с быстрых положительно заряженных частиц. В качестве таких частиц были использованы так называемые a-частицы, возникающие при распаде радия и некоторых других радиоактивных элементов. Заряд a-частиц равен двум элементарным, а масса - примерно 4 а.е.м. Установка, использованная Резерфордом в этих опытах (рис. 33б), состояла из свинцового контейнера 1, содержащего крупицу радия, из которого вдоль узкого канала вылетал пучок a-частиц 2, падающий на лист тонкой металлической фольги 3. За фольгой был помещен полупрозрачный цилиндрический экран 4, покрытый кристаллами сульфида цинка, свечение которых под ударами a-частиц наблюдали с микроскопа 5.
Магнитное поле над поверхностью Земли складывается из постоянной (или меняющейся достаточно медленно) «главной» и переменной частей; последнюю обычно относят к вариациям магнитного поля. Главное магнитное поле имеет структуру, близкую к дипольной.
Магнитное поле Земли простирается до расстояний трех земных радиусов. Оно приблизительно соответствует полю однородно намагниченного шара с напряженностью поля 55,7 А/м (0,70 Э) у полюсов магнитных Земли и 33,4 А/м (0,42 Э) на магнитном экваторе. Околопланетное пространство Земли физические свойства которого определяются ее магнитным полем и его взаимодействием с потоками заряженных частиц космического происхождения, то есть с солнечным ветром называется Магнитосфера. С дневной стороны она простирается на 8-14 радиусов, с ночной – вытянута на несколько сот радиусов, образуя т. н. магнитный хвост Земли. В магнитосфере находятся радиационные пояса. [Протяженными магнитосферами обладают Юпитер и Сатурн. Магнитосферы Меркурия, Венеры, Марса ярко не выражены.]
Магнитные полюсы – это точки на земной поверхности, где магнитная стрелка располагается по вертикали, т. е. где магнитный компас неприменим для ориентировки по странам света. Их положение постоянно меняется в пространстве. В настоящее время они не совпадают с географическими южный магнитный полюс находится в Антарктиде, у побережья Тихого океана, а северный – в Канаде в Канадском арктическом архипелаге. За геологические промежутки времени, по палеомагнитным данным, обнаруживаются даже магнитные инверсии, то есть обращения полярности. В магнитных полюсах сходятся магнитные меридианы – проекции силовой линии геомагнитного поля на поверхность Земли.
У магнитного поля Земли наблюдаются вековые, суточные и нерегулярные изменения (вариации), в т. ч. магнитные бури. Это сильные возмущения магнитного поля, которые могут длиться несколько суток и вызываются воздействием усиленных потоков солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли.
Электрическое поле над поверхностью Земли в среднем имеет напряженность около 100 В/м и направлено вертикально вниз – это так называемое «поле ясной погоды», но это поле испытывает значительные (как периодические, так и нерегулярные) вариации.
Строение Земли имеет ряд географических следствий
1.внутренние процессы, происходящие в недрах Земли являются одним из важных источников энергии поступающей в географическую оболочку;
2.плотность Земли определяет силу земного притяжения, которая обеспечивает сохранность водной и воздушной оболочек;
3.взаимодействия оболочек Земли обусловили возникновение комплексной географической оболочки с таким ее важным компонентом, как живое вещество;
4.сферическая форма оболочек обуславливают бесконечность и единство пространства.