Planeetallamme on magneettikenttä, jokavoidaan havaita esimerkiksi kompassilla. Se muodostuu pääasiassa maapallon erittäin kuumassa sulassa ytimessä ja on todennäköisesti ollut olemassa suurimman osan maapallon eliniästä. Kenttä on dipoli, eli sillä on yksi pohjoinen ja yksi etelän magneettinapa. Näissä kompassineula osoittaa suoraan alaspäin tai ylöspäin. Se on kuin magneetin kenttä jääkaapissa. Maapallon geomagneettikentässä tapahtuu kuitenkin monia pieniä muutoksia, mikä tekee analogiasta kestämättömän. Joka tapauksessa voidaan sanoa, että tällä hetkellä planeetan pinnalla havaitaan kaksi napaa: yksi pohjoisella pallonpuoliskolla ja toinen etelällä.
Geomagneettisen kentän kääntäminen on prosessijossa eteläinen magneettinapa muuttuu pohjoiseksi ja siitä puolestaan tulee etelää. On mielenkiintoista huomata, että magneettikenttä voi joskus käydä retken sijaan päinvastaisessa järjestyksessä. Tässä tapauksessa sen kokovahvuus eli kompassineulaa liikuttava voima vähenee huomattavasti. Retken aikana kenttä ei muuta suuntaa, mutta se palautetaan samalla napaisuudella, eli pohjoinen pysyy pohjoisena ja etelä-etelä.
Kuinka usein maa vaihtaa napoja?
Kuten geologiset tiedot osoittavat,planeettamme magneettikenttä on kääntänyt napaisuuden monta kertaa. Tämä näkyy tulivuorikivien malleista, etenkin merenpohjasta otetuista malleista. Viimeisen 10 miljoonan vuoden aikana on tapahtunut keskimäärin 4 tai 5 peruutusta miljoonaa vuotta kohti. Planeetamme historian muissa kohdissa, esimerkiksi liitukauden aikana, oli pitempiä maapallon napojen vaihtamisjaksoja. Niitä on mahdotonta ennustaa ja ne eivät ole säännöllisiä. Siksi voimme puhua vain keskimääräisestä inversiovälistä.
Onko Maan magneettikenttä avautumassa nyt? Kuinka voin tarkistaa tämän?
Mittaukset geomagneettisista ominaisuuksistammeplaneettoja on pidetty enemmän tai vähemmän jatkuvasti vuodesta 1840 lähtien. Jotkut mittaukset ovat peräisin jopa 1500-luvulta, esimerkiksi Greenwichissä (Lontoo). Jos tarkastelet magneettikentän voimakkuuden suuntauksia tällä ajanjaksolla, näet sen laskun. Datan projisoiminen eteenpäin antaa nolladipolimomentin noin 1500-1600 vuodessa. Tämä on yksi syy siihen, miksi jotkut uskovat kentän olevan käänteisen alkuvaiheessa. Muinaisten saviastioiden mineraalien magnetoitumisen tutkimuksista tiedetään, että antiikin Rooman päivinä se oli kaksi kertaa niin vahva kuin nyt.
Nykyinen kentänvoimakkuus ei kuitenkaan ole erityisen suurisen arvojen vaihteluväli on matala viimeisten 50 000 vuoden aikana ja lähes 800 000 vuotta on kulunut maapallon viimeisestä muutoksesta. Kun otetaan huomioon aiemmin retkestä sanottu ja matemaattisten mallien ominaisuudet, ei ole kaukana selvää, onko havaintotietoja mahdollista ekstrapoloida 1500 vuoden ajan.
Kuinka nopeasti napojen kääntäminen tapahtuu?
Ainakin yhden leviämisen täydellinen historiatietueon poissa, joten kaikki esitettävät lausunnot perustuvat pääasiassa matemaattisiin malleihin ja osittain rajoitettuihin todisteisiin kivistä, jotka ovat säilyttäneet muinaisen magneettikentän jäljet muodostumisensa jälkeen. Esimerkiksi laskelmat viittaavat siihen, että maan napojen täydellinen kääntyminen voi kestää yhdestä useisiin tuhansiin vuosiin. Se on nopea geologisten standardien mukaan, mutta hidas ihmisen elämän mittakaavassa.
Mitä tapahtuu peruutuksen aikana? Mitä näemme maan pinnalla?
Kuten edellä mainittiin, meillä onrajalliset tiedot geologisista mittauksista kenttämuutosten kuvioista inversiossa. Supertietokoneilla laskettujen mallien perusteella voidaan odottaa paljon monimutkaisempaa rakennetta planeetan pinnalla, jossa on enemmän kuin yksi eteläinen ja yksi pohjoinen magneettinen napa. Maa odottaa heidän "vaelteluaan" nykyisestä asemastaan kohti päiväntasaajaa ja sen poikki. Kokonaiskentän voimakkuus missä tahansa planeetan kohdassa voi olla enintään kymmenesosa sen nykyisestä arvosta.
Vaara navigoinnille
Ilman magneettista suojusta nykyaikainen tekniikka tuleealttiimpia aurinkomyrskyille. Haavoittuvimmat ovat satelliitit. Niitä ei ole suunniteltu kestämään aurinkomyrskyjä ilman magneettikenttää. Joten jos GPS-satelliitit lakkaavat toimimasta, kaikki koneet laskeutuvat maahan.
Tietysti lentokoneissa varmuuskopionakeinoilla on kompassit, mutta ne eivät todellakaan ole tarkkoja magneettisen napansiirron aikana. Siten jopa GPS-satelliittien epäonnistumisen mahdollisuus riittää lentokoneiden laskeutumiseen - muuten ne voivat menettää navigoinnin lennon aikana.
Alukset kohtaavat samat ongelmat.
Otsonikerros
On odotettavissa, että magneettikentän inversioMaan otsonikerros häviää kokonaan (ja ilmestyy sen jälkeen uudelleen). Suuret aurinkomyrskyt peruutuksen aikana voivat heikentää otsonikerrosta. Ihosyöpätapausten määrä kolminkertaistuu. Vaikutuksia kaikkiin eläviin olentoihin on vaikea ennustaa, mutta ne voivat olla myös tuhoisia.
Maapallon magneettisten napojen kääntäminen: vaikutukset energiajärjestelmiin
Eräässä tutkimuksessa massiiviset aurinkomyrskyton nimetty polaarisen inversion todennäköiseksi syyksi. Toisessa tapauksessa ilmaston lämpeneminen on syyllinen tähän tapahtumaan, ja se voi johtua auringon lisääntyneestä aktiivisuudesta. Kääntymisen aikana magneettikenttä ei ole suojattu, ja jos aurinkomyrsky tapahtuu, tilanne pahenee entisestään. Planeetan elämään ei vaikuteta kokonaisuutena, ja yhteiskunnat, jotka eivät ole riippuvaisia tekniikasta, ovat myös hyvin. Mutta tulevaisuuden maapallo kärsii kauheasti, jos käänne tapahtuu nopeasti. Sähköverkot lakkaavat toimimasta (suuri aurinkomyrsky voi poistaa ne käytöstä, ja inversio vaikuttaa paljon enemmän). Sähkön puuttuessa vesihuoltoa ja viemäröintiä ei ole, huoltoasemat lakkaavat toimimasta ja ruokahuolto loppuu. Pelastuspalvelujen toimivuus on kyseenalainen, eivätkä ne voi vaikuttaa mihinkään. Miljoonat kuolevat, ja miljardeilla on suuria vaikeuksia. Vain ne, jotka ovat varanneet ruokaa ja vettä etukäteen, voivat selviytyä tilanteesta.
Kosmisen säteilyn vaara
Geomagneettinen kenttämme on vastuussa estämisestänoin 50% kosmisista säteistä. Siksi sen puuttuessa kosmisen säteilyn taso kaksinkertaistuu. Huolimatta siitä, että tämä johtaa mutaatioiden lisääntymiseen, sillä ei ole tappavia seurauksia. Toisaalta yksi napansiirron mahdollisista syistä on aurinkoaktiivisuuden lisääntyminen. Tämä voi johtaa varautuneiden hiukkasten määrän kasvuun planeetallemme. Tällöin tulevaisuuden maapallo on suuressa vaarassa.
Selviääkö elämä planeetallamme?
Luonnonkatastrofit, katastrofit ovat epätodennäköisiä.Geomagneettinen kenttä sijaitsee avaruusalueella, jota kutsutaan magnetosfääriksi ja joka muodostuu aurinkotuulen vaikutuksesta. Magnetosfääri ei ohjaa kaikkia korkean energian hiukkasia, joita aurinko lähettää yhdessä tuulen ja muiden galaksin lähteiden kanssa. Joskus tähtemme on erityisen aktiivinen, esimerkiksi silloin, kun siinä on monia täpliä, ja se voi lähettää hiukkasten pilviä Maan suuntaan. Tällaisten auringonpurkausten ja koronaalipainon aikana astronautit saattavat tarvita lisäsuojaa matalamman maapallon kiertoradalla välttääkseen suurempia säteilyannoksia. Siksi tiedämme, että planeettamme magneettikenttä tarjoaa vain osittaisen, ei täydellisen suojan kosmista säteilyä vastaan. Lisäksi suurenergisiä hiukkasia voidaan jopa kiihdyttää magnetosfäärissä.
Maan pinnalla ilmakehä toimii samalla tavallaylimääräinen suojakerros, joka pysäyttää kaiken paitsi aktiivisimman aurinko- ja galaktisen säteilyn. Magneettikentän puuttuessa ilmakehä absorboi silti suurimman osan säteilystä. Ilmakuori suojaa meitä yhtä tehokkaasti kuin 4 m paksu betonikerros.
Ei seurauksia
Ihmiset ja heidän esi-isänsä asuivat maan päällä vuonnausean miljoonan vuoden aikana, jonka aikana on tapahtunut paljon käänteisiä, eikä niiden ja ihmiskunnan kehityksen välillä ole selvää korrelaatiota. Samoin käännösten aika ei ole sama kuin lajin häviämisajat, kuten geologinen historia osoittaa.
Jotkut eläimet, kuten kyyhkyset ja valaat,käytä navigointiin geomagneettista kenttää. Olettaen, että peruutus kestää useita tuhansia vuosia, ts. Kestää useita sukupolvia jokaisesta lajista, nämä eläimet voivat sopeutua hyvin muuttuvaan magneettiseen ympäristöön tai kehittää muita navigointimenetelmiä.
Lisää tekninen kuvaus
Magneettikentän lähde on rikasrauta on maapallon nestemäinen uloin ydin. Se suorittaa monimutkaisia liikkeitä, jotka johtuvat lämmön konvektiosta syvällä sydämen sisällä ja planeetan pyörimisestä. Nestevirta on jatkuvaa eikä koskaan pysähdy edes käännöksen aikana. Se voi pysähtyä vasta energialähteen loppumisen jälkeen. Lämpö tuotetaan osittain muuttamalla nestemäinen ydin kiinteäksi sydämeksi, joka sijaitsee maan keskellä. Tämä prosessi on jatkunut jatkuvasti miljardeja vuosia. Ytimen yläosassa, joka sijaitsee 3000 km pinnan alapuolella kallioisen vaipan alla, neste voi liikkua vaakasuorassa kymmenien kilometrien nopeudella vuodessa. Sen liike olemassa olevien voimajohtojen yli tuottaa sähkövirtoja, jotka puolestaan tuottavat magneettikentän. Tätä prosessia kutsutaan advektioksi. Kentän kasvun tasapainottamiseksi ja siten vakauttamiseksi ns. "Geodynamo", diffuusio on välttämätön, jossa kentän "vuoto" ytimestä ja sen tuhoutuminen. Loppujen lopuksi nestevirta luo monimutkaisen kuvion magneettikentästä maapallon pinnalla monimutkaisilla muutoksilla ajan myötä.
Tietokonelaskelmat
Geodynamo-simulointi supertietokoneissaosoitti kentän ja sen käyttäytymisen monimutkaisuuden ajan myötä. Laskelmat ovat osoittaneet myös napaisuuden kääntymisen maapallon napojen muuttuessa. Tällaisissa simulaatioissa päädipolin vahvuus heikkenee 10 prosenttiin normaaliarvosta (mutta ei nollaan), ja olemassa olevat napat voivat vaeltaa ympäri maailmaa yhdessä muiden väliaikaisten pohjois- ja etelänavan kanssa.
Planeettamme kiinteä rauta sisempi ydinnäissä malleissa on tärkeä rooli peruutusprosessin hallinnassa. Kiinteän tilansa vuoksi se ei voi tuottaa magneettikenttää advektion avulla, mutta mikä tahansa ulkosydän nesteeseen muodostuva kenttä voi diffundoitua tai levitä sisäiseen. Ulkoisen ytimen advektio näyttää yrittävän kääntää säännöllisesti. Mutta niin kauan kuin sisemmän ytimen loukkuun jäänyt kenttä ei aluksi diffundoidu, maapallon magneettisten napojen todellista muutosta ei tapahdu. Pohjimmiltaan sisempi ydin vastustaa minkä tahansa "uuden" kentän leviämistä, ja ehkä vain joka kymmenes yritys tällaiseen kääntämiseen onnistuu.
Magneettiset poikkeamat
On korostettava, että vaikka nämä tulokset jaovat sinänsä kiehtovia, ei tiedetä, voidaanko ne liittää todelliseen maapalloon. Meillä on kuitenkin matemaattisia malleja planeettamme magneettikentästä viimeisten 400 vuoden aikana, ja varhaiset tiedot perustuvat kauppias- ja merivoimien merimiesten havaintoihin. Niiden ekstrapolointi maapallon sisärakenteeseen osoittaa päinvastaisen virtauksen alueiden kasvua ytimen vaipan rajalla. Näissä kohdissa kompassineula on suunnattu ympäröiviin alueisiin verrattuna vastakkaiseen suuntaan - sisäänpäin tai ytimestä ulos. Nämä Etelä-Atlantin vastavirta-alueet ovat ensisijaisesti vastuussa pääkentän heikkenemisestä. He ovat myös vastuussa vähimmäisjännitteestä nimeltä Brasilian magneettinen poikkeama, joka keskittyy Etelä-Amerikan alle. Tällä alueella suurenergiset hiukkaset voivat siirtyä lähemmäksi maata, mikä aiheuttaa lisääntynyttä säteilyriskiä matalan maan kiertoradalla oleville satelliiteille.
Lisää on vielä paljon tehtävääymmärtää planeettamme syvärakenteen ominaisuudet. Tämä on maailma, jossa paineet ja lämpötilat ovat samanlaisia kuin auringon pinnan, ja tieteellinen ymmärryksemme saavuttaa rajan.
