這是一個關於 19 世紀探險家的世界旅行、兩塊條形磁鐵以及二戰期間搜尋敵方潛艇如何導致便攜式磁通門磁力計發明的故事。 以及這項發明如何反過來產生“神奇的輪廓”，這是一個強有力的證據板塊構造理論。
在 20 世紀 50 年代，地球大陸可能在移動的想法在很大程度上受到嘲笑，而海底在很大程度上仍然是一個謎。 但這種情況即將改變：在第二次世界大戰及其海戰之後，研究人員突然擁有了強大的新工具，例如潛水器和聲納系統，可以比以往更詳細地繪製和探測海底。 這些新技術中有一種小型便攜式設備，稱為磁通門磁力計。
磁力計是測量地球磁場的設備，當時遠遠不是新技術。 幾個世紀以來，科學家就知道地球會產生自己的磁場。 水手們用指南針來導航。 但令人費解的是，各地的磁場強度卻不一致。
為了慶祝即將到來的 100 週年紀念日，我們推出了一個系列，重點介紹上個世紀科學領域的一些最大進步。 有關板塊構造故事的更多信息，請訪問科學世紀：撼動地球。
期間他的環球旅行1800 年代初期，德國探險家兼地理學家亞歷山大·馮·洪堡收集了不同地點的地球磁場測量結果，注意到距離赤道越遠，磁場強度就越強。 這些變化促使洪堡於 1831 年發起一項協調努力，以精確測量世界各地的磁場強度。 其中，他在這項工作中得到了德國數學家卡爾·弗里德里希·高斯的幫助。
高斯交付。 1833年，他報告說設計了第一個磁力計，可以測量任意位置地球磁場的絕對強度。 他的磁力計看似簡單，由兩個條形磁鐵組成，一個透過纖維懸掛在空中，另一個放置在已知距離的地方。 懸浮磁鐵相對地磁北的偏轉取決於地球磁場的強度和第二個磁鐵的拉力。 這些測量成功地提供了第一張地球磁場強度的全球地圖。
但到了第二次世界大戰，美國海軍正在尋找更精確的磁性測量方法。 具體來說，海軍希望能夠繪製地球磁場中非常小的異常現象，這些異常現象可能是由於水面下存在金屬物體（例如潛艇）造成的。
1936年，科學家設計了這樣一種精確的感測器，稱為磁通門磁力計。 在磁通門磁力計中，不是像指南針一樣使用旋轉針，而是將一根鐵棒包裹在兩個線圈中。 一個線圈沿著鐵芯的長度傳送交流電，修改鐵芯的磁性狀態，先使其磁性飽和，然後使其去飽和。 當處於不飽和狀態時，核心可以吸引外部磁場，例如地球磁場。 當飽和時，磁芯將外部磁場推出。 第二個線圈用於檢測磁性的變化，並在此過程中可以非常精確地測量外部磁場的強度。
但要使用該設備尋找潛艇，它必須是便攜式的，並且能夠安裝在飛機上。 這是出生於俄羅斯的地磁學家維克多·瓦奎爾 (Victor Vacquier) 的故事。 瓦奎爾在位於匹茲堡的海灣研究實驗室工作，該實驗室是海灣石油公司的一個分支機構，多年來，他一直致力於便攜式磁通門磁力計的研究。
1941 年，瓦奎爾裝置的成功測試引起了海軍的注意，海軍看到了他的裝置的防禦潛力。 在海軍的資助下，磁通門磁力計於 1942 年 12 月開始空運，並忙於搜尋敵方潛艇。
戰後，科學家們渴望了解這種精確的便攜式磁力計能夠揭示海底的哪些資訊。 海洋學家改裝了該裝置，以便在研究船在海洋上來回行駛時將其拖在後面。 在1950 年代和1960 年代初，瓦奎爾（當時在加州拉霍亞的斯克里普斯海洋學研究所）和其他研究人員開始使用磁通門磁力計來測量和繪製海底岩石中保存的磁異常。
這些地圖揭示了海底磁極性的奇怪斑馬條紋圖案，這在大陸岩石中從未見過。 在這種模式中，具有正常極性的岩石帶（對應於地球當前磁場的南北方向）與相反極性的帶交替。 科學家推測，這些條紋可能是由於地球磁場的方向有時會反轉。
更能說明問題的是，斑馬條紋圖案在被稱為大洋中脊的長而蜿蜒的水下山脈的兩側是對稱的。 這種模式成為海底擴張假說最有力的證據之一，該假說認為，當地殼在洋中脊處分開時，岩漿就會湧出，形成新的洋殼。 隨著新地殼的硬化，其含鐵礦物與目前地球磁場的方向一致，硬化的岩石成為該圖案中的新條紋。
1966 年，約 100 名地球科學家齊聚一堂，見證了板塊構造史上具有開創性的時刻。 在紐約市戈達德太空研究所舉行的為期兩天的研討會上，紐約州帕利塞茲拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的地質學家沃爾特·皮特曼和詹姆斯·海茨勒介紹了他們在1965 年測量到的磁異常概況從船上R/V 埃爾塔寧。
太平洋-南極海脊兩側的對稱性非常清晰、完美，以至於被稱為「神奇輪廓」。 上個世紀的一系列發明使這一剖面成為可能，最終形成了便攜式、精確的磁力計，成為海底擴張最令人信服的證據之一，並最終成為板塊構造理論的最令人信服的證據之一。
