Planeta noastră are un câmp magnetic carepoate fi observat, de exemplu, cu o busolă. Se formează în principal în nucleul topit foarte fierbinte al planetei și a existat probabil în cea mai mare parte a vieții Pământului. Câmpul este un dipol, adică are un pol magnetic nord și unul sudic. În acestea, acul busolei va fi îndreptat în jos sau, respectiv, în sus. Este ca câmpul unui magnet pe frigider. Cu toate acestea, câmpul geomagnetic al Pământului suferă numeroase mici modificări, ceea ce face analogia de nesuportat. În orice caz, se poate spune că în prezent există doi poli observați pe suprafața planetei: unul în emisfera nordică și unul în sud.
Inversia câmpului geomagnetic este un procesîn care polul magnetic sudic se transformă în nord și, la rândul său, devine sud. Este interesant de observat că câmpul magnetic poate suferi uneori o excursie mai degrabă decât o inversare. În acest caz, suferă o scădere mare a rezistenței sale generale, adică a forței care mișcă acul busolei. În timpul excursiei, câmpul nu își schimbă direcția, ci este restaurat cu aceeași polaritate, adică nordul rămâne nord și sud - sud.
Cât de des schimbă Pământul polii?
După cum reiese din evidența geologică,câmpul magnetic al planetei noastre și-a inversat polaritatea de multe ori. Acest lucru poate fi văzut din tiparele găsite în rocile vulcanice, în special cele extrase din fundul oceanului. În ultimii 10 milioane de ani, în medie, au existat 4 sau 5 inversări pe milion de ani. În alte momente din istoria planetei noastre, de exemplu, în perioada Cretacicului, au existat perioade mai lungi de schimbare a polilor Pământului. Sunt imposibil de prezis și nu sunt regulate. Prin urmare, nu putem vorbi decât despre intervalul mediu de inversare.
Se desfășoară acum câmpul magnetic al Pământului? Cum pot verifica acest lucru?
Măsurători ale caracteristicilor geomagnetice ale noastreplanetele au fost ținute mai mult sau mai puțin continuu din 1840. Unele măsurători datează chiar din secolul al XVI-lea, de exemplu, la Greenwich (Londra). Dacă vă uitați la tendințele intensității câmpului magnetic în această perioadă, puteți vedea scăderea acestuia. Proiectarea datelor în timp dă timp dipol zero în aproximativ 1500-1600 de ani. Acesta este unul dintre motivele pentru care unii cred că câmpul poate fi în stadiile incipiente ale unei inversiuni. Din studiile privind magnetizarea mineralelor în ghivece de lut antice, se știe că în zilele Romei antice era de două ori mai puternică decât acum.
Cu toate acestea, intensitatea câmpului actual nu este deosebitscăzut în ceea ce privește gama valorilor sale din ultimii 50.000 de ani și au trecut aproape 800.000 de ani de la ultima schimbare a polilor Pământului. În plus, ținând cont de ceea ce s-a spus mai devreme despre excursie și știind despre proprietățile modelelor matematice, este departe de a fi clar dacă este posibil să extrapolăm date observaționale timp de 1500 de ani.
Cât de repede are loc inversarea polilor?
Înregistrarea completă a istoriei a cel puțin o propagareeste absent, deci toate afirmațiile care pot fi făcute se bazează în principal pe modele matematice și parțial pe dovezi limitate din roci care au păstrat amprenta unui câmp magnetic antic de la formarea lor. De exemplu, calculele sugerează că o inversare completă a polilor Pământului poate dura de la unu la câteva mii de ani. Este rapid după standardele geologice, dar lent pe scara vieții umane.
Ce se întâmplă în timpul unei inversări? Ce vedem pe suprafața Pământului?
Așa cum am menționat mai sus, avemdate limitate de la măsurători geologice privind modelele schimbărilor de câmp în timpul inversării. Pe baza modelelor calculate pe supercomputere, ne-am aștepta la o structură mult mai complexă pe suprafața planetei, în care există mai mult de un pol magnetic sud și unul nord. Pământul așteaptă „rătăcirea” lor din poziția lor actuală către și peste ecuator. Puterea totală a câmpului în orice punct de pe planetă nu poate depăși o zecime din valoarea sa actuală.
Pericol pentru navigație
Fără un scut magnetic, tehnologia modernă o va facemai expuse riscului de expunere la furtuni solare. Cei mai vulnerabili sunt sateliții. Nu sunt concepute pentru a rezista furtunilor solare în absența unui câmp magnetic. Deci, dacă sateliții GPS nu mai funcționează, atunci toate avioanele vor ateriza pe sol.
Desigur pe avioane ca rezervămijloacele au busole, dar cu siguranță nu vor fi exacte în timpul schimbării polului magnetic. Astfel, chiar și posibilitatea ca eșecul sateliților GPS să fie suficientă pentru aterizarea avioanelor - altfel ar putea pierde navigația în timpul zborului.
Navele se vor confrunta cu aceleași probleme.
Strat de ozon
Este de așteptat ca în timpul inversării câmpului magneticStratul de ozon al pământului va dispărea complet (și va reapărea după aceea). Furtunile solare mari în timpul unei inversări pot epuiza stratul de ozon. Numărul cazurilor de cancer de piele se va tripla. Impactul asupra tuturor ființelor vii este dificil de prezis, dar poate fi, de asemenea, dezastruos.
Inversarea polilor magnetici ai Pământului: implicații pentru sistemele energetice
Într-un studiu, furtuni solare masiveau fost desemnate cauza probabilă a inversării polare. Într-un alt caz, încălzirea globală va fi vinovată pentru acest eveniment și poate fi cauzată de activitatea crescută a Soarelui. În timpul inversării, câmpul magnetic nu va fi protejat și, dacă apare o furtună solară, situația se va agrava și mai mult. Viața de pe planeta noastră nu va fi afectată în ansamblu și societățile care nu depind de tehnologie vor fi, de asemenea, bine. Dar Pământul viitorului va suferi îngrozitor dacă inversarea are loc rapid. Rețelele electrice vor înceta să funcționeze (pot fi dezactivate de o furtună solară mare, iar inversarea va afecta mult mai mult). În absența energiei electrice, nu va exista alimentare cu apă și canalizare, benzinăriile nu vor mai funcționa, iar aprovizionarea cu alimente se va opri. Operabilitatea serviciilor de urgență va fi pusă sub semnul întrebării și nu vor putea influența nimic. Milioane vor muri, iar miliarde se vor confrunta cu mari dificultăți. Doar cei care s-au aprovizionat în avans cu mâncare și apă vor putea face față situației.
Pericolul radiațiilor cosmice
Câmpul nostru geomagnetic este responsabil pentru blocareaproximativ 50% din razele cosmice. Prin urmare, în absența sa, nivelul radiației cosmice se va dubla. În ciuda faptului că acest lucru va duce la o creștere a mutațiilor, acest lucru nu va avea consecințe letale. Pe de altă parte, una dintre cauzele posibile ale deplasării polului este creșterea activității solare. Acest lucru poate duce la o creștere a numărului de particule încărcate care ajung pe planeta noastră. În acest caz, Pământul viitorului va fi în mare pericol.
Va supraviețui viața pe planeta noastră?
Dezastrele naturale, cataclismele sunt puțin probabil.Câmpul geomagnetic este situat într-o regiune a spațiului numită magnetosferă, formată prin acțiunea vântului solar. Magnetosfera nu deviază toate particulele de mare energie care sunt emise de Soare cu vântul solar și alte surse din Galaxie. Uneori steaua noastră este deosebit de activă, de exemplu, atunci când există multe pete pe ea și poate trimite nori de particule în direcția Pământului. În timpul unor astfel de erupții solare și de expulsii de masă coronală, astronauții pe orbita joasă a Pământului ar putea avea nevoie de protecție suplimentară pentru a evita doze mai mari de radiații. Prin urmare, știm că câmpul magnetic al planetei noastre oferă o protecție parțială și nu completă împotriva radiațiilor cosmice. Mai mult, particulele cu energie ridicată pot fi chiar accelerate în magnetosferă.
La suprafața Pământului, atmosfera acționează ca.un strat protector suplimentar care oprește radiația solară și galactică, cu excepția celor mai active. În absența unui câmp magnetic, atmosfera va absorbi în continuare cea mai mare parte a radiației. Carcasa de aer ne protejează la fel de eficient ca un strat de beton gros de 4 m.
Fără consecințe
Ființele umane și strămoșii lor au trăit pe Pământ înde-a lungul a câteva milioane de ani, timp în care au existat multe inversări și nu există o corelație evidentă între acestea și dezvoltarea omenirii. La fel, timpul inversărilor nu coincide cu perioadele de dispariție a speciei, după cum reiese din istoria geologică.
Unele animale, cum ar fi porumbeii și balenele,utilizați câmpul geomagnetic pentru navigație. Presupunând că inversarea durează câteva mii de ani, adică durează multe generații ale fiecărei specii, atunci aceste animale se pot adapta bine la mediul magnetic în schimbare sau pot dezvolta alte metode de navigație.
Descriere mai tehnică
Sursa câmpului magnetic este un bogatfierul este miezul lichid exterior al Pământului. Efectuează mișcări complexe rezultate din convecția de căldură adânc în interiorul miezului și rotația planetei. Debitul de lichid este continuu și nu se oprește niciodată, chiar și în timpul unei curbe. Se poate opri numai după epuizarea sursei de energie. Căldura este produsă parțial prin transformarea unui miez lichid într-un miez solid situat în centrul pământului. Acest proces se desfășoară continuu de miliarde de ani. În partea superioară a miezului, care se află la 3000 km sub nivelul suprafeței sub manta stâncoasă, lichidul se poate deplasa orizontal cu o viteză de zeci de kilometri pe an. Mișcarea sa peste liniile de forță existente produce curenți electrici, care, la rândul lor, generează un câmp magnetic. Acest proces se numește advecție. În scopul de a echilibra creșterea câmpului și, prin urmare, stabiliza așa-numitul. „Geodynamo”, este necesară difuzia, în care există o „scurgere” a câmpului din miez și distrugerea acestuia. În cele din urmă, fluxul fluidului creează un model complex al câmpului magnetic de pe suprafața Pământului, cu schimbări complexe în timp.
Calcule computerizate
Simulare geodinamo pe supercomputerea demonstrat natura complexă a câmpului și comportamentul său în timp. Calculele au arătat, de asemenea, inversarea polarității atunci când polii Pământului se schimbă. În astfel de simulări, puterea dipolului principal slăbește la 10% din valoarea normală (dar nu la zero), iar polii existenți pot rătăci în jurul globului împreună cu alți poli nordici și sudici temporari.
Miezul interior din fier solid al planetei noastreîn aceste modele joacă un rol important în gestionarea procesului de inversare. Datorită stării sale solide, nu poate genera un câmp magnetic prin advecție, dar orice câmp care se formează în lichidul miezului exterior se poate difuza sau se poate răspândi în cel interior. Advecția miezului exterior pare să încerce în mod regulat să inverseze. Dar atâta timp cât câmpul, prins în miezul interior, nu se difuzează la început, schimbarea reală a polilor magnetici ai Pământului nu va avea loc. În esență, nucleul interior rezistă difuzării oricărui câmp „nou” și poate că numai una din fiecare zece încercări de o astfel de inversare are succes.
Anomalii magnetice
Trebuie subliniat faptul că, deși aceste rezultate șisunt fascinante în sine, nu se știe dacă pot fi atribuite adevăratului Pământ. Cu toate acestea, avem modele matematice ale câmpului magnetic al planetei noastre în ultimii 400 de ani, cu date timpurii bazate pe observații ale marinarilor comercianți și ai marinei. Extrapolarea lor la structura interioară a globului arată creșterea în timp a zonelor de flux invers la limita miez-manta. În aceste puncte, acul busolei este orientat, în comparație cu zonele înconjurătoare, în direcția opusă - în interior sau în afara nucleului. Aceste zone cu flux invers din Atlanticul de Sud sunt în principal responsabile de slăbirea câmpului principal. Aceștia sunt, de asemenea, responsabili de o tensiune minimă numită Anomalia magnetică braziliană, centrată sub America de Sud. În această regiune, particulele cu energie ridicată se pot apropia de Pământ, provocând un risc crescut de radiație pentru sateliții pe orbita scăzută a Pământului.
Mai sunt multe de făcut pentru mai multeînțelegând proprietățile structurii profunde a planetei noastre. Aceasta este o lume în care presiunile și temperaturile sunt similare cu cele de la suprafața soarelui, iar înțelegerea noastră științifică atinge limita sa.
