Sprememba polov Zemlje: periodičnost, posledice. Zemlja prihodnosti

Naš planet ima magnetno polje, ki ga je mogoče opaziti, na primer z uporabo kompasa. Večinoma je nastal v zelo vročem stalnem jedru planeta in verjetno je bil velik del življenjske dobe Zemlje. Polje je dipol, t.j. ima en sever in en južni magnetni pol. V njih bo igla kompasa usmerjena naravnost navzdol ali navzgor. To je kot magnet na hladilniku. Vendar, geomagnetno polje

Inverzija geomagnetnega polja je proces, s katerim se južni magnetni pol preide v severnem magnetnem polju, eden pa zavije proti jugu. Zanimivo je, da se včasih lahko magnetno polje izpostavlja ekskurziji, ne pa obratu. V tem primeru se precej zmanjša njegova skupna sila, to je sila, ki premika iglo kompasa. Med ogledom polja ne spreminja smeri, ampak se obnovi z isto polarnostjo, to pomeni, da sever ostane severno in južno na jugu.

Kako pogosto se spremenijo polovi Zemlje?

Kot je razvidno iz geološkega zapisa, je magnetno polje našega planeta večkrat spremenilo polarnost. To je razvidno iz pravilnosti, ki jih najdemo v vulkanskih kamninah, zlasti tistih, pridobljenih iz oceanskega dna. V zadnjih 10 milijonih letih, v povprečju 4 ali 5 obratov v milijonih letih. Na drugih trenutkih v zgodovini našega planeta, na primer v času kreda, so se spremenila daljša obdobja zemeljskih polov. Ne morejo jih napovedati in niso redne. Zato lahko govorimo samo o povprečnem intervalu inverzije.

Ali se zemeljsko magnetno polje trenutno razvija? Kako lahko preverim to?

Meritve geomagnetnih značilnosti našega planeta so se od leta 1840 izvajale bolj ali manj. Nekatere meritve so celo v 16. stoletju, na primer v Greenwichu (London). Če pogledate trende v moči magnetnega polja v tem obdobju, lahko vidite njegov upad. Projektiranje podatkov naprej v času prinaša nič dipolni moment v približno 1500-1600 letih. To je eden od razlogov, zakaj nekateri verjamejo, da je polje lahko v zgodnjih fazah inverzije. Iz študij magnetizacije mineralov v antičnih glinenih lončkih je znano, da je bila v času starega Rima dvakrat močnejša, kot je zdaj.

Kljub temu trenutna moč polja ni zelo nizka glede na obseg vrednot v zadnjih 50.000 letih, in skoraj 800.000 let je minilo od zadnje spremembe pola Zemlje. Poleg tega je glede na to, kar je bilo prej omenjeno o ekskurziji in poznavanju lastnosti matematičnih modelov, daleč jasno, ali je mogoče podatke o opazovanju ekstrapolirati za 1500 let.

Kako hitro je inverzija pola?

Polna zgodovina vsaj en obrat manjka, tako da vse izjave, ki jih je mogoče storiti v glavnem temelji na matematičnih modelih in delno na omejenih dokazov, pridobljenih iz skal, ki so zadržani z odtisom starodavne magnetnega polja v času od njihovega nastanka. Izračuni, na primer, kažejo, da lahko popolna sprememba polov Zemlje traja od enega do več tisoč let. Hitro je po geoloških standardih, vendar počasi v obsegu človeškega življenja.

Kaj se zgodi med prehodom? Kaj vidimo na površini Zemlje?

Kot smo že omenili, imamo omejene podatke o geoloških meritvah zakonov, ki urejajo spremembo polja med inverzijo. Na podlagi modelov, izračunanih na superračunalnikih, bi lahko pričakovali veliko bolj kompleksno strukturo na površini planeta, v kateri ni enega južnega in enega severnega magnetnega pola. Zemlja pričakuje, da bodo njihova "potapljanja" iz njihovega sedanjega položaja proti ekvatorju in po njej. Skupna poljska jakost na kateri koli točki planeta ne more biti več kot ena desetina svoje vrednosti v tem trenutku.

Nevarnost za navigacijo

Brez magnetnega ščita bodo sodobne tehnologije bolj izpostavljene tveganju izpostavljenosti sončnim nevihtam. Sateliti so najbolj ranljivi. Niso zasnovani tako, da vzdržijo sončne nevihte v odsotnosti magnetnega polja. Torej, če GPS sateliti prenehajo delovati, bodo vsi letali iztovorjeni.

Seveda so kompasi v zrakoplovu kot varnostna kopija, vendar zagotovo ne bodo točni med premikom magnetnega pola. Tako bo tudi celo možnost neuspeha satelitov GPS dovolj, da pristanejo z zrakoplovom, sicer lahko med letom izgubijo navigacijo.

Ladje se bodo soočale z enakimi težavami.

Ozonska plast

Pričakuje se, da med inverzijo zemeljskega magnetnega polja ozonski plašč popolnoma izgine (po tem se bo ponovno pojavilo). Velika sončna nevihta med obratom lahko povzroči izčrpavanje ozonske plasti. Število bolezni kožnega raka se bo povečalo 3-krat. Vpliv na vsa živa bitja je težko predvideti, lahko pa ima tudi katastrofalne posledice.

Sprememba zemeljskih magnetnih polov: posledice za elektroenergetske sisteme

V eni študiji so bili masivni sončni vihi imenovani verjetni vzrok za polarno inverzijo. V drugi - vzrok tega dogodka bo globalno segrevanje, ki ga lahko povzroči povečana aktivnost Sonca. Med obračanjem zaščite ne bo nobenega magnetnega polja, če pa pride do sončne nevihte, se bo stanje še poslabšalo. Življenje na našem planetu na splošno ne bo prizadelo, družbe, ki niso odvisne od tehnologije, bodo prav tako v popolnem stanju. Toda Zemlja prihodnosti bo strašno trpela, če se bo obrnil hitro. Električna omrežja bodo prenehala delovati (jih lahko moti velika sončna nevihta, inverzija bo vplivala na veliko več). Če ni elektrike, ne bo oskrbe z vodo in kanalizacije, bencinske črpalke ne bodo delovale, zaloge hrane se bodo ustavile. Delovna zmogljivost storitve v sili bodo sporne in na noben način ne bodo mogli vplivati. Milijoni bodo propadle in milijarde se bodo soočale z velikimi težavami. Samo tiste, ki imajo dovolj hrane in vode vnaprej, se bodo lahko spopadli s situacijo.

Nevarnost kozmičnega sevanja

Naše geomagnetno polje je odgovorno za blokiranje približno 50% kozmičnih žarkov. Zato se bo njegova kozmična sevanje v svoji odsotnosti podvojila. Kljub dejstvu, da bo to povzročilo povečanje mutacij, ne bo imelo smrtnih posledic. Po drugi strani pa je eden od možnih razlogov za premik pola povečanje sončne aktivnosti. To lahko privede do povečanja števila napolnjenih delcev, ki segajo v naš planet. V tem primeru bo Zemlja prihodnosti v veliki nevarnosti.

Ali bo življenje preživelo na našem planetu?

Naravne nesreče, kataklizmi so malo verjetni. Geomagnetno polje je v prostoru, ki se imenuje magnetosfera, nastala z delovanjem sončnega vetra. Magnetosfera ne odklanjajo vsi visokoenergetski delci, ki oddajajo Sonce s sončnim vetrom in drugimi viri v Galaksiji. Včasih je naš svetilnik še posebej aktiven, na primer, ko je na njej veliko točk in lahko pošilja oblake delcev v smeri Zemlje. Med temi sončne energije in koronalne mase, lahko kozmonavti v skoraj zemeljski orbiti potrebujejo dodatno zaščito, da se izognejo višjim odmerkom sevanja. Zato vemo, da magnetno polje našega planeta zagotavlja le delno in ne popolno zaščito pred kozmičnim sevanjem. Poleg tega se lahko v magnetosferi pospešijo tudi delci z visoko energijo.

Na površju Zemlje ozračje deluje kot dodatna zaščitna plast, ki zaustavlja vse, razen najuktivnejše sončne in galaktične sevanje. V odsotnosti magnetnega polja atmosfera še vedno absorbira večino sevanja. Zračni jopič nas varuje tako učinkovito kot sloj betona debeline 4 m.

Brez posledic

Človeška bitja in njihovi predniki so živeli na Zemlji že več milijonov let, za katere so se pojavile številne inverzije in med njimi ni očitne povezave in razvoja človeštva. Podobno tudi čas preobratov ne sovpada z obdobji izumrtja vrst, kar dokazuje geološka zgodovina.

Nekatere živali, kot so golobi in kitovi, uporabljajo geomagnetno polje za navigacijo. Ob predpostavki, da je obrat nekaj tisoč let, kar pomeni, da traja več generacij vsake vrste, se lahko te živali dobro prilagodijo spreminjajočemu se magnetnemu okolju ali razvijejo druge metode navigacije.

Več tehničnega opisa

Vir magnetnega polja je bogato z železom tekoče zunanje jedro Zemlje. Izvaja kompleksne premike, ki so posledica konvekcije toplote globoko znotraj jedra in vrtenja planeta. Premikanje tekočine je neprekinjeno in se nikoli ne ustavi, tudi med zavojem. Lahko preneha šele po izčrpanju vira energije. Toplota nastaja delno zaradi preoblikovanja tekočega jedra v trdno jedro, ki se nahaja v središču Zemlje. Ta proces traja več milijard let. V zgornjem delu jedra, ki se nahaja 3.000 km pod nivojem površine pod skalnatim plaščem, se lahko tekočina giblje vodoravno s hitrostjo več deset kilometrov na leto. Njegovo gibanje po obstoječih linijah sile povzroča električne tokove in posledično ustvarja magnetno polje. Ta proces se imenuje advection. Da bi uravnotežili rast ter tako stabilizirali tako imenovano. "Geodynamo" je potrebna difuzija, pod katero se pojavi "puščanje" polja iz jedra in njegovo uničenje. Na koncu fluksni tok ustvari kompleksno sliko magnetnega polja na površini Zemlje s kompleksno spremembo časa.

Računalniški izračuni

Modeliranje geodynamo na superračunalnikov je pokazalo kompleksnost polja in njegovo vedenje skozi čas. Izračuni so pokazali tudi inverzijo polarnosti, ko se zemeljske pole spreminjajo. V takih simulacijah moči glavnega dipola oslabijo na 10% normalne vrednosti (vendar ne na nič), obstoječi poli pa lahko skupaj z drugimi časovnimi severnimi in južnimi poli sprehajajo po celem svetu.

Trdno železno jedro našega planeta v teh modelih igra pomembno vlogo pri nadzoru procesa preobrata. Zaradi svoje trdne snovi ne more ustvariti magnetnega polja z advekcijo, vendar lahko poljubno polje, ki je tvorjeno v tekočini zunanjega jedra, razprši ali razširi v notranji. Advekcija v zunanjem jedru, se zdi, redno poskuša obrniti. Toda medtem, ko polje, zaklenjeno v notranjem jedru, ne razprši na začetku, se dejanska sprememba magnetnih polj Zemlje ne bo zgodila. V bistvu se notranje jedro odreka razširjanju kakršnega koli "novega" polja in morda je le eden izmed desetih poskusov takega preobrata uspešen.

Magnetne anomalije

Treba je poudariti, da čeprav so ti rezultati sami fascinantni, ni znano, ali jih je mogoče pripisati resnični Zemlji. Kljub temu imamo matematične modele magnetnega polja našega planeta zadnjih 400 let z zgodnjimi podatki, ki temeljijo na opazovanjih trgovskih in mornarskih mornarjev. Njihova ekstrapolacija na notranjo strukturo sveta kaže časovno rast regij povratnega toka na srednji in mejni ploskvi. V teh točkah je igla kompasa usmerjena v nasprotju s sosednjimi območji v nasprotni smeri - znotraj ali izven jedra. Ti deli s povratnim pretokom v južnem Atlantskem oceanu so v prvi vrsti odgovorni za oslabitev glavnega polja. Prav tako so odgovorni za najmanjšo napetost, imenovano brazilsko magnetno anomalijo, katere center se nahaja v bližini Južne Amerike. V tej regiji se lahko delci z visoko energijo približajo Zemlji, kar povzroča povečano tveganje sevanja za satelite na nizki zemeljski orbiti.

Še vedno je treba narediti za boljše razumevanje lastnosti globoke strukture našega planeta. To je svet, v katerem so vrednosti tlaka in temperature analogne parametri površine Sunca in naše znanstveno razumevanje doseže svojo mejo.