Магнітне поле Землі може змінюватися швидше, ніж ми думали

Опубликованно 11.08.2020 22:40

Магнітне поле Землі, що створюється на глибині 3000 км під нашими ногами в ядро з рідкого заліза, має вирішальне значення для життя на нашій планеті. Він простягається в космос, огортаючи нас електромагнітним ковдрою, яке захищає атмосферу і супутники від сонячного випромінювання.

Тим не менш, магнітне поле постійно змінюється як за силою, так і за напрямом і в минулому зазнавало деякі сильні зміни. Це включає в себе загадкові інверсії магнітних полюсів, коли південний полюс стає північним і навпаки.

Давній питання було в тому, як швидко поле може змінитися. Наше нове дослідження, опубліковане в Nature Communications, виявило деякі відповіді.

Швидкі зміни магнітного поля становлять великий інтерес, тому що вони являють собою найбільш екстремальну поведінку океану розплавленого заліза в рідкому ядрі. Пов'язуючи спостережувані зміни з основними процесами, ми можемо дізнатися важливу інформацію про недоступному в іншому випадку районі нашої планети.

Історично найбільш швидкі зміни магнітного поля Землі були пов'язані з переворотами, які відбуваються з нерегулярними інтервалами кілька раз у мільйон років. Але вчені виявили польові зміни, які набагато швидше і новіше, ніж будь-які дані, пов'язані з реальними змінами.

В даний час супутники допомагають відслідковувати зміни в полі як у просторі, так і в часі, доповнені навігаційними записами і наземними обсерваторіями. Ця інформація показує, що зміни в сучасній області досить громіздкі, близько однієї десятої градуса на рік. Але, хоча відомо, що це родовище існує як мінімум 3,5 мільярда років, вчені мало що знають про його поведінку до 400 років тому.

Щоб відстежити давнє поле, вчені аналізують магнетизм, зафіксований опадами, потоками лави і штучними артефактами. Це тому, що ці матеріали містять мікроскопічні магнітні зерна, які реєструють характер поля Землі в момент їх охолодження (для лав) або додати до суші (для відкладень). Записи опадів з центральної Італії під час останньої зміни полярності майже 800 000 років тому припускають відносно швидкі зміни поля, що досягають одного градуса на рік.

Однак такі вимірювання надзвичайно складні, і результати все ще обговорюються. Наприклад, існують невизначеності в процесі, завдяки якому відкладення набувають магнетизм.

У дослідженні використовується інший підхід з використанням комп'ютерних моделей, заснованих на фізиці процесу генерації поля. Це поєднується із нещодавно опублікованій реконструкцією глобальних варіацій магнітного поля Землі за останні 100 000 років, заснованої на компіляції вимірювань відкладень, лав і артефактів.

Це показує, що зміни напряму магнітного поля Землі досягли швидкості до десяти градусів в рік - в десять разів більше, ніж самі швидкі зміни, про які повідомлялося в даний час.

Найшвидші спостережувані зміни у напрямку геомагнітного поля відбулися близько 39 000 років тому. Цей зсув був пов'язаний з локально слабким полем в обмеженій області недалеко від західного узбережжя Центральної Америки. Подія послідувало за глобальної "екскурсією Лашампа" - "невдалим переворотом" магнітного поля Землі близько 41000 років тому, коли магнітні полюси ненадовго змістилися далеко від географічних полюсів, перш ніж повернутися.

Найбільш швидкі зміни, мабуть, пов'язані з локальним ослабленням магнітного поля. Нова модель передбачає, що це викликано рухом плям сильного магнітного поля по поверхні рідкого ядра. Ці плями більш поширені в більш низьких широтах, що припускає, що майбутні пошуки швидких змін напрямку повинні бути зосереджені на цих областях.

Зміни магнітного поля, наприклад інверсії, ймовірно, не становлять загрози для життя. Людям дійсно вдалося пережити драматичну екскурсію Лашампа. Сьогодні загроза в основному полягає в нашої залежності від електронної інфраструктури. Явища космічної погоди, такі як геомагнітні бурі, що виникають в результаті взаємодії магнітного поля і прийдешньої сонячної радіації, можуть порушити супутниковий зв'язок, GPS і електромережі.

Це викликає занепокоєння - економічні витрати від обвалення енергосистеми США через космічної погоди оцінюються приблизно в один трильйон доларів. Загроза настільки серйозна, що космічна погода займає пріоритетне місце в національному регістрі ризиків Великобританії.

Явища космічної погоди, як правило, більш поширені в регіонах зі слабким магнітним полем - що, як ми знаємо, може статися, коли поле швидко змінюється. На жаль, комп'ютерне моделювання припускає, що зміни напрямку виникають після того, як напруженість поля починає слабшати, а це означає, що ми не можемо передбачити провали в напруженості поля, просто відстежуючи напрямок поля. Подальша робота з більш просунутим моделюванням може пролити світло на це питання.

Наближається ще одне швидка зміна магнітного поля? На це дуже складно відповісти. Самі швидкі зміни - це також рідкісні події: наприклад, зміни, виявлені навколо екскурсії Лашампа, більш ніж у два рази швидше, ніж будь-які інші зміни, що відбулися за останні 100 000 років.

Це заважає вченим передбачити швидкі зміни - це події, які стають несподіванкою і мають великий вплив. Одним з можливих шляхів просування вперед є використання заснованих на фізиці моделей поведінки родовища як частини прогнозу.

Нам ще багато чого належить дізнатися про "обмеження швидкості" магнітного поля Землі. Швидкі зміни ще не спостерігалися безпосередньо під час зміни полярності, але їх слід очікувати, так як вважається, що в цей час поле стає глобально слабким.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що магнітне поле неодноразово рятував життя на Землі.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.

Категория: Новости