Co się stanie, gdy pole magnetyczne Ziemi przełączy się lub zwinie

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 09:39

Podstawy magnetosfery

W wyniku prądu elektrycznego wytwarzanego w głębi Ziemi poprzez działanie dynamiczne, magnetosfera jest siłą płynu, która nieustannie zmienia swoją siłę i orientację.

Centrum Ziemi

Sercem naszej planety jest solidny wewnętrzny rdzeń, głównie żelaza, mniej więcej wielkości Księżyca. Jest tak gorący (od 9000 do 13000 ° F lub około 5000 ° C do 7200 ° C), że jego temperatura jest równa "powierzchni" słońca, ale pozostaje niezmienny z powodu połączonego ciśnienia wszystkiego, co znajduje się powyżej. pociągnięty w kierunku grawitacji.

Otaczający ten stały wewnętrzny rdzeń jest drugą warstwą wykonaną głównie ze stopu żelazowo-niklowego. Prawie tak samo gorąco (7200 ° F do 9000 ° F lub około 4000 ° C do 5000 ° C), ale pod nieco mniejszym ciśnieniem ten zewnętrzny rdzeń jest ciekły.

Wokół zewnętrznego rdzenia znajduje się gorąca warstwa gęstej skały zwana płaszczem, która "płynie jak asfalt pod ciężarem". Przy temperaturach od 1600 ° F (871 ° C), gdzie spotyka się skorupa ziemska, do 4000 ° F (2204 ° C), gdzie spotyka się z zewnętrznym rdzeniem, jest stosunkowo chłodny w porównaniu do jego głębszych, gęstszych sąsiadów.

Prądy elektryczne

Różnica temperatur między rdzeniem wewnętrznym a płaszczem powoduje, że Ziemia staje się ogromnym magnesem. Jak ostatnio wyjaśniono:

Musi istnieć różnica 2700 stopni F (1500C) między rdzeniem wewnętrznym a płaszczem, aby pobudzić "ruchy termiczne", które wraz z wirowaniem Ziemi wytwarzają pole magnetyczne.

Te ruchy termiczne płynącej cieczy indukują prądy elektryczne, które z kolei wytwarzają magnetosferę:

Aby wystąpiło wytwarzanie pola magnetycznego, musi być spełnionych kilka warunków: 1. musi istnieć przewodzący płyn; 2. musi istnieć wystarczająca ilość energii, aby płyn mógł poruszać się z odpowiednią prędkością i odpowiednim schematem przepływu; 3. musi istnieć "nasienne" pole magnetyczne … Jest wystarczająca energia [w zewnętrznym rdzeniu] do napędzania konwekcji, a … w połączeniu z obrotem Ziemi, wytwarzają odpowiedni wzór przepływu … Istniejące pole [Słońca] działa jak pole nasienne. Gdy strumień roztopionego żelaza przechodzi przez istniejące pole magnetyczne [Słońca], generowany jest prąd elektryczny … Nowo utworzone pole elektryczne z kolei stworzy pole magnetyczne …

Pole magnetyczne w strumieniu

Biorąc pod uwagę płynność systemu, ma się rozumieć, że pole magnetyczne nie jest stałą nieruchomą, lecz zmienia jej siłę, orientację i biegunowość.

Orientacja

Odkąd po raz pierwszy został wskazany w 1831 roku przez Jamesa Rossa, magnetyczny biegun północny przesunął się o ponad 600 mil, aw ostatnich latach ta zmiana przyspieszyła ze "średniej prędkości 10 km rocznie… do 40 km rocznie. "Oczekuje się, że w ciągu kilku dziesięcioleci przeniesie się z obecnej lokalizacji w Ameryce Północnej do Azji.

Waning Strength

W ciągu ostatnich 200 lat pole magnetyczne "osłabiło się o około 15 procent". Ponieważ pole magnetyczne osłania powierzchnię Ziemi przed pewną ilością promieniowania, "rozbłyskami i koronalnymi wyrzutami masy ze Słońca", pole to całkowicie zniknie, mogą wystąpić dramatyczne konsekwencje:

Promieniowanie na poziomie gruntu wzrośnie… powodując więcej zgonów na raka… ale tylko nieznacznie…. Załamanie sieci elektrycznej z powodu poważnych burz słonecznych jest poważnym ryzykiem… klimat na Ziemi może się również zmienić…. Niektóre badania spekulacyjne sugerują, że wraz z osłabieniem ziemskiego pola magnetycznego obserwujemy wzrost zasięgu chmury w troposferze i wzrost polarnych dziur ozonowych….

Odwrót Polaka

Część naturalnego porządku, w ciągu ostatnich 20 milionów lat, bieguny odwróciły się średnio co 200 000-300 000 lat. Jednak, od dawna czekamy na długoterminowe odwrócenie, ponieważ ostatnie miało miejsce około 780 000 lat temu.

Chociaż naukowcy nie są pewni, niektórzy uważają, że biegun jest związany z konwekcją wewnątrz rdzenia, gdzie "lżejsze komponenty, takie jak tlen, siarka i krzem… wznosić się w kierunku granicy rdzeń-płaszcz (CMB). "Gromadząc się jak osad na dnie oceanu, te" spadają "w górę od rdzenia na powierzchnię płaszcza, który jest nierówny jak topografia powierzchni Ziemi. Gdy gromadzi się wystarczająca ilość osadu, spada on jak lawina do zewnętrznego rdzenia, ochładzając go. Niektórzy twierdzą, że "naprawdę masywne lawiny CMB mogą zakłócić geodynamo i spowodować zwinięcie ziemskiego dipolowego pola [pola dwubiegunowego]".

Powolne cofanie

Rozpoznawszy na podstawie zapisów magnetycznych znalezionych na skałach i osadach, naukowcy wiedzą dziś, że słupy rutynowo zmieniają miejsca. W przypadku tych odwrotów, które trwają 200 000 lat lub dłużej, zmiana następuje w okresie od 1000 do 10 000 lat:

To nie jest nagłe odbicie, ale powolny proces, podczas którego siła pola staje się słaba, prawdopodobnie pole staje się bardziej złożone i może przez dłuższy czas pokazywać więcej niż dwa bieguny, a następnie buduje siłę i wyrównuje w przeciwnym kierunku.

Biorąc pod uwagę słabnącą siłę pola w ciągu ostatnich kilku stuleci, niektórzy naukowcy uważają, że zbliżamy się do kolejnej długoterminowej zmiany. Wielu lekceważy ryzyko dla ludzi, zauważając, że magnetosfera rzadko znika, więc życie na Ziemi pozostaje w dużej mierze chronione podczas odwrócenia.

Gdyby jednak pole magnetyczne uległo znacznemu osłabieniu, moglibyśmy (potencjalnie) mieć kłopoty. W rzeczywistości niektórzy badacze twierdzili, że istnieje "bezpośredni związek między upadkiem neandertalczyków… i znaczny spadek intensywności pola geomagnetycznego, który nastąpił dokładnie w tym samym okresie."

Szybkie odwrócenie

W ostatnich latach naukowcy odkryli dowody, że przesunięcie biegunów magnetycznych może nastąpić bardzo szybko, chociaż nie jest jasne, czy zazwyczaj powodują one całkowite odwrócenie.

Pod koniec lat sześćdziesiątych w pobliżu wioski Laschamp w Massif-Central we Francji naukowcy odkryli niekompletne dowody, które doprowadziły ich do przekonania, że niezwykle szybkie, krótkotrwałe odwrócenie pola magnetycznego nastąpiło zaledwie 41 000 lat temu (mniej więcej w czasie, gdy neandertalczyk zniknął z Europa).

Inne dowody szybkiej zmiany bieguna zostały odkryte w 1995 roku w utwardzonej lawie w Steens Mountain w stanie Oregon. Tam kryształy magnetyczne w skałach wskazywały na superszybkie przesunięcie magnetyczne, w którym bieguny poruszały się "ponad 10 000 razy szybciej niż normalnie, o sześć stopni dziennie".

Przy tym zawrotnym tempie może nastąpić całkowite przesunięcie magnetyczne miesięcy, a nie tysiące lat, tak wielu naukowców było zrozumiałych sceptycznie - to znaczy, dopóki w 2010 roku w Battle Mountain w Nevadzie nie znaleziono dalszych dowodów na krótkotrwałe zwroty, w których ujawniono, że "pole magnetyczne poruszało się o 53 stopnie w jednym rok."

Jeszcze niedawno, w 2012 roku, naukowcy ponownie odwiedzili wydarzenie Laschamp, tym razem badając rdzenie osadowe z Morza Czarnego, a także inne dane z południowego Pacyfiku i Północnego Atlantyku, a ich odkrycia były niezwykłe:

Geometria pola odwróconej polaryzacji, z liniami pola skierowanymi w przeciwnym kierunku w porównaniu do dzisiejszej konfiguracji, trwa tylko około 440 lat, a wiązała się z natężeniem pola, które stanowiło zaledwie jedną czwartą dzisiejszego pola…. W tym okresie pole było jeszcze słabsze, a jedynie 5% dzisiejszej siły pola. W konsekwencji Ziemia prawie całkowicie utraciła swoją osłonę ochronną przed twardymi promieniami kosmicznymi, co doprowadziło do znacznego zwiększenia ekspozycji na promieniowanie.

Chociaż nie ma bezpośrednich dowodów na związek przyczynowy, rdzenie osadowe Morza Czarnego również ujawniły, że dwa inne "ekstremalne scenariusze" wystąpiły mniej więcej w tym samym czasie:

Liczne nagłe zmiany klimatu podczas ostatniej epoki lodowcowej [miały miejsce razem z]… największa erupcja wulkaniczna na półkuli północnej w ciągu ostatnich 100 000 lat… w pobliżu Neapolu we Włoszech… krótka i szybka zmiana pola magnetycznego Ziemi.