שינוי הקטבים של כדור הארץ: תדר, השלכות. בעתיד כדור הארץ

יש כוכב הלכת שלנו בשדה מגנטי שניתן לצפות, למשל, באמצעות מצפן. הוא בעיקר מיוצר ליבה מותכת חמה מאוד של כדור הארץ ומן הסתם היה רוב זמן קיומו של כדור הארץ. השדה הוא דיפול, t. E. יש לה מצפון לבין קוטב מגנטי דרומי. הם מחט המצפן היה להצביע ישר למטה או למעלה, בהתאמה. זה נראה כמו שדה של מגנט על המקרר. עם זאת, בתחום geomagnetic של כדור הארץ עובר הרבה שינויים קטנים שעושים את האנלוגיה בלתי נסבלת. בכל מקרה, ניתן לומר כי החברה ישנם שני קטבים, נצפו על פני השטח של כדור הארץ, אחד בחצי הכדור הצפוני ואחד בדרום.

היפוך השדה המגנטי של כדור הארץ היא תהליך שבו הקוטב הדרומי המגנטי מומר בצפון, וכי, בתורו, הופך בדרום. מעניין לציין כי השדה המגנטי יכול לפעמים להיות נתון טיולים, ולא ביטול. במקרה זה, זה עובר ירידה גדולה בכח הכולל שלה, כלומר, כוח שמניעה את המחט של המצפן. במהלך הטיול אינו משנה את כיוון, והוא משוחזר עם אותה הקוטביות, כלומר, בצפון הוא בצפון ובדרום-דרום.

באיזו תדירות משתנה הקטבים של כדור הארץ?

ככל השיא הגיאולוגי, השדה המגנטי של כדור הארץ שלנו השתנה פעמים רבות הקוטביות שלה. ניתן לראות זאת על הדפוסים שנמצאים סלעים וולקניים, חילוץ במיוחד מקומת האוקיינוס. במהלך השנים האחרונות 10 מיליון בממוצע זה התרחש 4 או 5 סיבובים בעוד מיליון שנה. בפעמים אחרות, את ההיסטוריה של כדור הארץ שלנו, למשל, בתקופת הקרטיקון, היו תקופות ארוכות יותר של שינוי הקטבים של כדור הארץ. הם לא ניתן לחזות, והם אינם סדירים. לכן, אנחנו יכולים לדבר רק על מרווח ההיפוך הממוצע.

האם השדה המגנטי של כדור הארץ מתרחש בתקופה הנוכחית? איך אני יכול לבדוק את זה?

המדידות של מאפייני geomagnetic של כדור הארץ שלנו החזיקו פחות או יותר קבוע מאז 1840. כמה מדידות אפילו עלולות התאריך חזרה שש עשר המאה, למשל, בגריניץ '(לונדון). אם אתה מסתכל על מגמה של שינוי עוצמת השדה המגנטי על פני תקופה זו, נוכל לראות ירידה שלה. קדימה בזמן הקרנת נתונים נותנת אפס מומנט דיפול ב כ 1500-1600 שנים. זוהי אחת הסיבות מדוע אנשים מסוימים מאמינים כי השדה עשוי להיות בשלבים המוקדמים של היפוך. מ חרס עתיק המחקרים המגנטיזציה של מינרלים ידועים כי בתקופה רומית היה פי שניים יותר חזק ממה שהוא עכשיו.

עם זאת, כוחו הנוכחי של השדה אינו נמוך במיוחד במונחים של טווח הערכים שלו מעל 50 בעבר 000 השנים, ומן הרגע שבו השינוי האחרון של של קטבי כדור הארץ, זה לקח כמעט 800 000 שנים. בנוסף, בשים לב למה שנאמר קודם לכן על הסיורים, ולדעת על המאפיינים של מודלים מתמטיים לא ברור אם אפשר להסיק נתונים שנצפו במשך 1500 שנים.

כמה מהר הוא ההיפוך של הקטבים?

היסטוריה מלאה של לפחות סיבוב אחד חסרה, אז כל ההצהרות כי ניתן לעשות מבוססות בעיקר על מודלים מתמטיים ובחלקה על הראיות המוגבלות המתקבלות סלעים כי שומרים את חותמה של השדה המגנטי העתיק מרגע ההיווצרות שלהם. לדוגמה, האומדנים מצביעים כי השינוי הכולל של הקטבים של כדור הארץ עלול לקחת מאחד כמה אלפי שנים. זה מהיר במונחים גיאולוגיים, אבל לאט בסולם של חיי אדם.

מה קורה במהלך הסיבוב? מה שאנחנו רואים על פני השטח של כדור הארץ?

כפי שצוין לעיל, יש לנו נתונים מוגבלים על דפוסי שינויי שדה מדידה גיאולוגיים במהלך היפוך. בהתבסס על המודלים, תוכננו עבור מחשבים, שניתן היה לצפות מבנה מורכב הרבה יותר על פני השטח של כדור הארץ, שבו אין דרומה אחד קוטב מגנטי צפוני אחד. כדור הארץ מצפה "המסע" שלהם ממיקומו הנוכחי לכיוון קו המשווה, ודרכו. עוצמת השדה הכולל בכל מקום בעולם יכול לעשות לא יותר מעשירית משוויה כרגע.

הסכנה לניווט

בלי הטכנולוגיה המגנטית המגן מודרני תהיה בסיכון גבוה יותר של חשיפת סופות שמש. הפגיעים ביותר הם לוויינים. הם לא נועדו לעמוד סופות שמש בהעדר שדה מגנטי. אז, אם לוויני GPS יפסיקו לעבוד, אז כל המטוסים יינטעו על הקרקע.

כמובן, מצפנים מטוסים יש כגיבוי, אבל הם בהחלט לא יהיה מדויק בזמן משמרת הקוטב המגנטי. לפיכך, אפילו הכי לווייני GPS תקלה יהיה מספיק כדי להנחית את המטוס - אחרת הם עלולים לאבד הניווט שלהם במהלך הטיסה.

בית המשפט יאלץ להתמודד עם אותן הבעיות.

שכבת האוזון

צפוי כי במהלך ההיפוך של השדה המגנטי של כדור הארץ בשכבת האוזון נעלם לחלוטין (ומופיע אחרי זה). גדול סופת השמש במהלך בתורו יכול לגרום דלדול של שכבת האוזון. מספר סוגי סרטן העור ולהגדיל 3 לקפל. ההשפעה על כל היצורים החיים קשים לחיזוי, אבל זה גם יכול להיות אסון.

השינוי של הקטבים המגנטיים של כדור הארץ: השלכות על כוח

באחד מחקרים סופות סולאריות מסיביות זוהו היפוך קוטבי סיבה סבירה. במקרה אחר - האשם של אירוע זה יהיה ההתחממות הגלובלית, אבל זה יכול להיות בגלל פעילות סולארית מוגברת. במהלך גינת היפוך של השדה המגנטי לא, ואם יש סערה סולארית, המצב יידרדר עוד יותר. חיים על פני כדור הארץ שלנו לא ייפגעו בכללותה, ואת החברה שאינו תלויה בטכנולוגיה, גם תהיה בסדר. אבל העתיד של כדור הארץ יסבלו נורא כאשר ביטולו לקרות מהר. רשתות חשמל תחדל לפעול (הם יכולים להשבית אותם סערה סולארית גדולה, ואת היפוך ישפיע יותר הרבה). בהעדר חשמל לא תהיה אספקת מים ביוב, תחנות דלק להפסיק לעבוד, להפסיק את אספקת המזון. היעילות של שירותי החירום תהיה בספק, והם לא יוכלו להשפיע משהו. הם הורגים מיליונים ומיליארדים יעמדו בפני קשיים גדולים. רק אלה שהזמינו מראש עמוסות מזון ומים, יוכלו להתמודד עם המצב.

סכנת קרינה קוסמית

השדה המגנטי של כדור הארץ שלנו הוא אחראי לחסימה על 50% של קרנות קוסמיות. לכן, בהיעדר רמות קרינה קוסמית כפול. למרות העובדה כי זה יוביל לעליית מוטציות, אפקטים קטלניים זה לא יהיו. מצד שני, אחת הסיבות האפשריות לכך poleshift להגביר את הפעילות הסולארית. זה יכול להוביל לעלייה במספר חלקיקים טעונים להגיע לכוכב. במקרה זה, העתיד של כדור הארץ יעבור סכנה גדולה.

האם להמשיך את החיים על פני כדור הארץ שלנו?

אסונות טבע, אסונות לא צפויים. השדה המגנטי של כדור הארץ נמצא באזור של המגנטוספירה בחלל הנקרא נוצר על ידי רוח השמש. המגנטוספירה מסיט לא כל החלקיקים עתיר אנרגיה הנפלטים על ידי השמש עם רוח השמש ומקורות אחרים בגלקסיה. לפעמים, הכוכב שלנו היה פעיל במיוחד, למשל, כאשר ישנם הרבה מקומות, וזה יכול לשלוח ענן של חלקיקים לכיוון כדור הארץ. במהלך הללו התפרצויות שמש ואת פליטות מסת עטרה, אסטרונאוטים המצויים במסלול נמוך, ייתכן שיהיה צורך הגנה נוספת כדי למנוע מינונים גבוהים של קרינה. אז אנחנו יודעים שהשדה המגנטי של כדור הארץ שלנו מספק רק חלקית, ולא מלאת הגנה מפני קרינה קוסמית. יתר על כן, חלקיקים עתירי אנרגיה יכול להיות מואץ אפילו המגנטוספירה.

על פני השטח של האטמוספרה של כדור הארץ הפועל כשכבת הגנה נוספת, לעצור את כל אבל קרינת שמש ואת גלקטי הפעיל ביותר. בהעדר אווירה השדה המגנטי ימשיך לספוג את מירב הקרינה. נדן האוויר מגן עלינו בצורה יעילה כמו שכבת בטון 4 מ 'עובי.

ללא השלכות

בני אדם ואבות אבותיהם חיו על כדור הארץ במשך מיליוני שנים שלא היתה עליו הרבה תנוחות הפוכות, ואין קורלציה ברורה בינם לבין התפתחות האנושות. באופן דומה, היפוך הזמן לא עולה בקנה אחד עם תקופות של הכחדה של מינים, כפי שמעידים ההיסטוריה הגיאולוגית.

חלק מבעלי החיים, כגון יונים ולווייתנים להשתמש בשדה המגנטי של כדור הארץ לניווט. בהנחה כי היפוך לוקח כמה אלפי שנים, כלומר שנמשך במשך דורות רבים של כל מין, ואז בעלי חיים אלה יכולים להתאים גם לסביבה מגנטי משתנה או לפתח שיטות אחרות של ניווט.

נוסף תיאור טכני

מקור השדה המגנטי הוא הליבה החיצונית נוזל עשיר בברזל האדמה. היא מבצעת תנועות מורכבות נובעות הסעה חומה עמוקה בתוך הגרעין ואת הסיבוב של כדור הארץ. בתנועה זורמת היא רציפה ולא הפסיק, אפילו במהלך סיבוב. זה יכול להפסיק רק לאחר מיצוי מקור האנרגיה. האנרגיה מיוצרת בין השאר בשל הסבת לנוזל גרעין מוצק מסולק במרכז הארץ. תהליך זה מתרחש באופן רציף במשך מיליארדי שנים. בחלק העליון של הגרעין אשר ממוקם הק"מ 3000 מתחת לפני השטח תחת מעטפת סלעית, הנוזל יכול לנסוע במהירויות של עשרות קילומטרים בכיוון האופקי בשנה. התנועה שלה על פני קווי חשמל קיימים לייצר זרמים חשמליים, והם, בתורם, ליצור שדה מגנטי. תהליך זה נקרא advection. על מנת לאזן את הצמיחה של השדה, ובכך לייצב r. נ "Geodynamo" נדרש דיפוזיה שבה "דליפה" בתחום הגרעין ואת חורבנה. בסופו של דבר, את זרימת הנוזל יוצרת תמונה מורכבת של השדה המגנטי על פני השטח של כדור הארץ עם שינוי מורכב בזמן.

חישובי מחשב

סימולציות Geodynamo על מחשבים הוכיחו את המורכבות של השדה ואת ההתנהגות שלה לאורך זמן. החישובים גם להראות את ההיפוך קוטבי, כאשר יש שינוי הקטבים של כדור הארץ. בהדמיות אלה לכוח דיפול העיקרי הוא נחלש עד 10% מהממוצע עונתי (אבל לא אפס), ועמודי הקיימים יכולים לנדוד ברחבי העולם בשיתוף עם זמן אחר קטבים, צפוניים ודרומיים.

גרעין פנימי ברזל מוצק של כוכב הלכת שלנו מודלים אלה ממלאים תפקיד חשוב בשליטה על תהליך היפוך. בשל המצב המוצק שלה, זה לא יכול ליצור advection שדה מגנטי, אלא בכל תחום שנוצר בנוזל הליבה החיצוני יכול לפזר או להפיץ לתוך הפנים. Advection בליבה החיצונית, כך נראה, באופן קבוע ומנסה להפוך. אבל בעוד השדה נעול לליבה הפנימית, ראשון, לא מפוזר, השינוי האמיתי של הקטבים המגנטיים של כדור הארץ לא יתרחש. ככזה, הליבה הפנימית מתנגדת דיפוזיה של כל שדות "חדשים", ואולי רק אחד מתוך עשרה ניסיונות כאלה הוא היפוך מוצלח.

אנומליות מגנטיות

יודגש כי, למרות התוצאות הללו הן מרתקות בפני עצמן, זה לא ידוע אם הם יכולים לייחס את העולם האמיתי. אף על פי כן, יש לנו מודל מתמטי של השדה המגנטי של כדור הארץ שלנו על 400 השנים האחרונות, עם נתונים מוקדמים על בסיס תצפיות של מלחים בצי הסוחר. אקסטרפולציה למבנה הפנימי של הגלובוס מראה את העלייה מעל אזורי זרימה חוזרים זמן על הגבול של הליבה ואת המעטפת. בנקודות אלה: מחט המצפן מכוון, לעומת בסביבותיה, בכיוון ההפוך - מבפנים או ליבה. אתרים אלו עם זרימה הפוכה באוקיינוס האטלנטי הדרומי מלכתחילה אחראי היחלשות השדה העיקרי. הם אחראים גם המתח המינימאלי, שנקרא האנומליה המגנטית הברזילאית, שבמרכזו נמצא תחת אמריקה הדרום. באזור זה, חלקיקים באנרגיות גבוהות יכול להתקרב יותר מקרוב לכדור הארץ, גורמת לסיכון מוגבר של קרינה עבור לוויינים במסלול נמוך.

יש עדיין הרבה מה לעשות כדי להגיע להבנה טובה יותר של המאפיינים של מבנה העומק של כוכב הלכת שלנו. זהו עולם שבו לחץ וטמפרטורה דומים פני השטח של השמש, ואת ההבנה המדעית שלנו היא על קצה גבול יכולתה.