我们发现，铁钉被放进与电池连接的线圈之后具有了磁性，当然必须保证 电池能持续供电。这类磁体我们就叫做电磁铁。如果这里的铁钉是高强度的硬 钢，并且给它提供电流的电池组的电力足够强大，那即使将它从线圈中取出， 它依然会保持磁性。
现在我们制造磁铁，通常都是运用基于电磁原理的途径，而早已不是通过 与吸铁石摩擦来制造了。被磁化之后的钢条我们叫做永久磁铁。电磁铁在现代 生活中，已经有了极其广泛的运用，电报、电话、磁力起重机、电动机等几乎 无数的机械设备，都是依赖于电磁学原理而发挥作用的。
19.磁场力
实验15：将一张书写纸大小的普通玻璃板平放在一根条形磁铁的近上方， 然后在上面小心地撒一些细铁屑。请你描述一下铁屑落在玻璃板上的形态，并 在纸上画一下它们的分布排列形状。拿一个指南针罗盘陆续放到玻璃板近上方 的各个位置，注意观察指针所指的方向的变化，将它和铁屑散落后的排列形状 比较，有什么结论？如果可行的话，试着详细说明一下。
将这个指南针罗盘放在玻璃板上方两三英寸远的位置，让它与磁铁保持平 行，并从磁铁一端到另一端移动，间或轻轻拍动罗盘，以确保指针可以自由转 动，在磁铁端头，指针会有什么反应？罗盘指针的方向与磁铁磁极的方向有什 么关联？
在上面的实验中，我们发现铁屑撒向玻璃板之后，它们会在玻璃板上按固 定的曲线排列；小罗盘被置于磁铁影响范围内后，指针也会按照铁屑的排列曲 线变换方向。这是因为在磁铁周围，存在着一个磁性的力场，它会对进入其范 围内的磁铁和所有具有磁性的物体产生磁性作用，且磁场中磁力的大小，跟声 音与光线的强度一样，也与距离的平方成反比。
当指南针被放置在条形磁铁一端上方的时候，指针的一端被磁力拉向了 磁铁，换言之，指针的一端会向磁铁下沉倾斜。当它移动到磁铁中间部分的时 候，指针便处于水平状态，而当它移动到磁铁另一端上方时，指针的另一端便 也下沉倾斜了。当罗盘的磁针在地球上从北向南移动时，也会出现同样的效 应。如果一根针被磁化，并被小心地放置在平衡态，一般情况下它便不会再保 持水平。
在北半球，罗盘指针的北端会下沉，在南半球，当然就是南端了。在北半 球通常会让指针的南端更重一些，以便让它可以保持水平。而在地球的磁极， 指针则会趋于垂直。如果一根被磁化的指针被精确地平衡放置在一根水平轴 上，它便会在不同的地方，显示出对应的倾斜角度，这样的指针装置，我们就 叫做磁倾针。
20.船员的罗盘--在普通的航海罗盘中，有一根设计精巧的磁针，它可 以始终保持在水平面上自由地转动。背后的圆形卡盘的盘面被分成各90度的四 等份，分界线被标记上红点以示醒目，介于其间的部分又被分成八等份。卡盘 与指针相连，并被封闭在一个叫做罗盘箱的盒体中。这个盒体被精心设置，以 便让它可以始终保持水平。在罗盘箱上有一根固定的线，它显示着船的龙骨方向。与指针相连的卡盘的"北向"始终朝着实际的北方，因此判别船的航向， 只需观察卡盘上龙骨线所指示的方向。水手们当然必须知道他所在地的磁倾角 大小，进而对方向做出适当修正。政府已经绘制了专门表格和航海图，对应显 示如何调整偏差。
21.磁学原理
实验16：将一根绣花针放在火上加热至红透，然后迅速投入冷水中，这样 的淬火过程会让绣花针被轻易折断。将这只绣花针像实验11那样进行磁化，完 全磁化之后，用上述方法将其从中间折断，再像实验13那样，用悬挂的磁铁测 试每半截针的磁性，这时每一半截是一根完整的磁铁还是只像半截磁铁呢？再 把半截针再对半折断，并进行同样的测试，从结论中可以发现将磁铁折断对磁 铁本身有什么效应？
在实验16中我们发现，如果一根磁铁被分成两半，每一半自身都是一根 完整的磁铁，如果把它们继续折断，得到的每一部分依然是完整的磁铁，只是 大小变化了而已。如此继续分下去，效果是一样的。而且还发现，如果一根磁 铁被加热或者突然猛烈撞击之后，它将失去之前的磁性。如果把磁铁打磨成细 屑，再把细屑放进一根玻璃管中，这只装有磁铁粉末的玻璃管也将不再具有磁 性，只不过它会像一根铁条一样，依然会被磁铁吸引。
现在如果把这只装有磁铁粉末的玻璃管垂直握住，然后用一个磁性非常 强的磁铁去敲击它几次，结果发现，这只玻璃管又具有了像之前的完整磁铁一 样的磁性。原因是敲击的过程使得磁铁粉末的每一个颗粒都在磁铁南北极的作 用下各自重新调整位置，所以从整体上它们在玻璃管中又变成了一根完整的磁 铁。如果这时把它们从玻璃管中倒出来，打散后又填装回去，磁性又会无影无 踪了。
正是这些微小的细屑颗粒的组合方式导致了玻璃管内物质序列的变化，从 而让整体又变得具有磁性。由此看来，磁性本身很可能是由组成钢铁乃至所有 物质的微小颗粒，或者说分子本身的特性而总体构成的。
我们可以认为，一根铁棒被磁化，乃是由于它的组成分子⑦都重新排列了 位置，就像刚才实验中玻璃管里面的铁屑一样。磁性物质的分子可以被设想为 是独立微小的磁铁，在没有磁性的铁棒中，它们乱七八糟地排列着，凭着相互 吸引，磁极胡乱朝着所有不同方向，因此便抵消了各自的磁性。当铁棒变得具 有磁性的时候，所有的分子则有序排列，磁极都朝着同一个方向。而当它被加热或者被猛烈撞击之后，分子又从之前的有序排列中移位了，磁性自然也就大 大减弱了。
总结--地球的形状大致是在两极略微扁平的椭圆球体，直径大约8000英 里，是纽约到丹佛距离的4倍多，其周长大约为25000英里。尽管地球表面的不 规则程度相较于它的总体面积极其微小，但依然给动植物的生存带来了极其巨 大的影响。
地球绕着自转轴的转动导致了白天与黑夜的形成，也给我们带来了测量时 间的办法以及罗盘的确定指向。地球围绕太阳的转动，结合其自转轴的倾角， 给我们带来了四季的变换。自转轴的倾斜以及地球的公转与自转，一起让我们 有了不同的纬度区，也形成了白天与夜晚千差万别的长度变化。
在地球上，东西向的距离可用经度来衡量，南北向的距离可用平行的纬度 来衡量。每条平行纬线间的距离大约为70英里，这也正好是赤道上每条经线间 的距离。两条平行纬线的间距在南北极和它们在赤道附近是一样的，但由于所 有的经线都要经过极点，所以即使每一度的经线在赤道上均间隔70英里之远， 但在南北极，它们就交于一点而不存在距离了。
我们可以用罗盘来为航行的船只寻找航向，其原理是里面有一根磁针始终 指向地球的磁北极，它位于阿拉斯加州的最北端。因此，地球的磁性也为海洋 贸易打开了方便之门。
思考题
有哪些简单理由可以让我们相信地球是圆形的？ 地球不规则的表面给生命带来了哪些影响？ 画一个图对实验8的结果做一下图解说明。 为什么地球距离太阳最近的时候我们却是冬天？ 如果一个人在7月21日离开埃及的开罗，慢慢向开普敦航行，到达那里的时间是当年12月21日，他会经历怎样的季节变化？ 一天的长度是怎样确定的？如果你的当地时间为9月30日中午12点，那日本横滨市会处在什么日期和时间？ 为什么在美国采用标准时间计时会非常有好处？你的当地时间与标准时间之间有多大的差异？
设想一个人从北极点出发，向南行进了1纬度，然后再向东行进了1经度，则他一共行进了多远的距离？再设想如果他是位于赤道偏北1纬度的地方，他向南行进1纬 度，然后再向东行进1经度，则他又一共行进了多远的距离？在这两种情况下，他都是行 进了1个维度然后又行进了1个经度，他两次行进的距离会不同吗？如果会，为什么呢？
如果你家里的时间为中午12点，这时巴黎的时间是几点？在檀香山又是几点呢？ 你知道的磁性对我们的有利之处和应用之途有哪些？ 为什么一个航海船员有必要知道磁倾角？
译 注
① 这段话可能不太容易理解。我们不妨设想如果地球是个正方体，在正方体 任何一个面上的人们之间的表面距离是就是直线距离，很短；但是不同平面上的人 之间的表面距离就远了。作者在此处强调的是整个地球表面上所有人之间的可能的 相互距离最短，很显然，只有球面才能做到。
② 目前的地质学理论对地球的地核部分存在一个液态外核早已达成了共识， 但是这里的"液态"和我们平时说的液体一样的液态有区别，根据地质学家的说 法，它虽然是一种可流动的、具有柔韧性物态，但却十分坚硬。
③ 目前已测定地壳平均厚度约为17千米，其中大陆地壳厚度较大，平均约为 35千米。高山、高原地区地壳更厚，最高可达70千米；平原、盆地地壳相对较薄。 大洋地壳则远比大陆地壳薄，厚度只有几千米。
④ 这一天即为"冬至"，本节中列举的节气日期是就通常而言的，在实际中 偶尔也会有1天的误差。
⑤ 手表上的时间是各个时区的固定时间，是大家共同约定进而共同遵守的； 而日规上的时间是当地的太阳时，与时区时间会有一定的出入。
⑥ 1909年1月16日，英国著名探险家欧内斯特·沙克尔顿(Ernest Shackleton)带 领的探险队发现了磁南极。
⑦ 准确地说，钢铁对应的基本物质构造不是分子而是原子，这里作者是为了 避免表达混淆而没有引入更加确切的原子概念。
CHAPTER 3
THE GIFTS OF THE SUN TO THE EARTH