Maa magnetväli ja arheoloogia
Seinamaalingud Bibliotheca Apostolica Vaticana's, Vatikanis.

Maa magnetväli muutub järk-järgult ja seetõttu muutub ka põhjasuund, mida kompass näitab. Mitmel põhjusel tahavad uurijad teada, milline oli magnetiline põhjasuund mingil ajahetkel minevikus. Ajaloolisi kompassinäitude ülestähendusi leitakse aga harva. Teadlased said hoopis abi iidsetest saviseintega põletusahjudest, milles põletati keraamikat, ja väga vanadest maalidest, näiteks seinamaalidest Bibliotheca Apostolica Vaticanas, Vatikani raamatukogu pühitsetud eeskojas. Kuidas saab põletusahi või seinamaal magnetilist põhjasuunda näidata?

Vastus Iidsete põletusahjude seintes ja põrandas leiduv savi sisaldab raudoksiide magnetiiti ja hematiiti. Üldiselt koosnevad need terakestest, milles on domeenid – piirkonnad, milles aine magnetväli on ühesugune. Magnetiidi teras on palju mikroskoopilisi domeene; hematiidi tera koosneb ühest domeenist, mis võib olla kuni millimeetri suurune.

Savi kuumutamisel mitmesaja kraadini Celsiuse järgi (põletusahju kasutamisel) muutuvad domeenid mõlemat tüüpi terades. Magnetiidis domeenide piirid liiguvad: domeenid, mis on Maa magnetvälja suunas, kasvavad, samal ajal kui teised kahanevad. Hematiidi domeenid pöörduvad ja joondavad ennast paremini Maa magnetvälja järgi. Mõlema protsessi puhul on savis tulemuseks magnetväli, mis on joondatud Maa magnetvälja järgi. Põletusahju jahtumisel pärast kasutamist jääb domeenide paigutus muutumatuks ning seega ka magnetväli savis. Seda nimetatakse termiliseks jääkmagnetismiks.

Arheoloog, kes soovib kindlaks teha Maa magnetvälja suunda ajal, mil põletusahi viimati kuumenes ja jahtus, märgib ära väikese osa põrandast, mõõdab hoolikalt selle asendi horisontaalpinna ja geograafilise põhjasuuna (põhjapooluse) suhtes ning eemaldab siis selle põranda osa. Järgmisena saab arheoloog määrata magnetvälja suuna eemaldatud tükis ning seega ka põletusahjus. Niimoodi selgub Maa magnetvälja suund ajal, mil põletusahju viimati kasutati. Kui ahju vanus õnnestub määrata radioaktiivse süsiniku või mõne muu meetodi abil, siis saab selgeks ka see, millal Maa magnetväljal selline suund oli.

Paljud vanad seinamaalid sisaldavad hematiiti. Kunstis kasutatavad värvained on suspensioonid, mis koosnevad vedelikus hõljuvatest erinevatest tahketest ainetest. Värvaine kandmisel seinale pöörleb iga hematiiditerake seni, kuni see joondub Maa magnetvälja järgi. Värvi kuivamisel lukustuvad terad paika ja salvestavad seega maalimise ajal kehtinud Maa magnetvälja suuna.

Teadlased saavad Maa magnetvälja suuna seinamaali tegemise hetkel määrata hematiiditerakeste suuna järgi värvis. Maalile kleebitakse lühike jupp kleeplinti, selle kleeplindi asukoht horisontaaltasandi ja magnetilise põhjasuuna suhtes märgitakse täpselt üles. Kleeplindi eemaldamisel jääb sellele õhuke värvikiht. Laboris pannakse kleeplint seadmesse, mis määrab ära hematiiditerade suuna värvikihis.