Promjena polova Zemlje: periodicnost, posljedice. Zemlja budućnosti

Naš planet ima magnetsko polje koje se može promatrati, na primjer, pomoću kompasa. Uglavnom se formira u vrlo toplom rastaljenom dijelu jezgre planeta i vjerojatno je došlo do velikog dijela Zemljinog vijeka trajanja. Polje je dipol, tj. Ima jedan sjeverni i jedan jug magnetski stup. U njima, igla s kompasom usmjerit će ravno dolje ili prema gore. To je poput magneta na hladnjaku. međutim geomagnetsko polje

Geomagnetska polje inverzija je proces u kojem je Jug magnetski pol se pretvara u sjeveru, a to je, pak, postaje jug. Zanimljivo je napomenuti da magnetsko polje ponekad može biti podvrgnuto izletu, a ne okretu. U tom slučaju, prolazi veliko smanjenje njegove ukupne sile, tj. Sila koja pokreće iglu s kompasom. Tijekom izlet ne mijenja svoj smjer, te je obnovljena s istog polariteta, to jest, sjever je sjever i jug-jug.

Koliko često se Zemljini polovi mijenjaju?

Kao što pokazuje geološki zapis, magnetsko polje našeg planeta mnogo puta mijenja polaritet. To se može vidjeti iz redovitosti pronađenih u vulkanskim stijenama, osobito onih izvađenih iz oceana. Tijekom posljednjih 10 milijuna godina, prosječno 4 ili 5 preokreta u milijunima godina. Na drugim trenucima u povijesti našeg planeta, na primjer, tijekom razdoblja krede, bilo je dulje razdoblje promjena Zemljinih stupova. Ne mogu se predvidjeti, a nisu redoviti. Stoga možemo govoriti samo o prosječnom inverznom intervalu.

Je li se Zemljino magnetsko polje trenutno odvijalo? Kako mogu provjeriti ovo?

Mjerenja geomagnetske osobine našeg planeta više su ili manje stalno od 1840. godine. Neka se mjerenja čak datiraju u 16. stoljeće, na primjer, u Greenwichu (London). Ako pogledate trendove snage magnetskog polja tijekom tog razdoblja, možete vidjeti njegov pad. Projiciranje podataka naprijed na vrijeme daje nulu moment dipola u oko 1500-1600 godina. Ovo je jedan od razloga zašto neki vjeruju da polje može biti u ranim fazama inverzije. Iz istraživanja magnetizacije minerala u starim glinenim posudama, poznato je da je u doba antičkog Rima bilo dvostruko jače od sadašnjeg.

Ipak, trenutna snaga na terenu nije osobito niska u odnosu na raspon njezinih vrijednosti u posljednjih 50 000 godina, a od trenutka kad je najnovija promjena polova Zemlje, što je gotovo 800 000 godina. Osim toga, uzimajući u obzir ono što je ranije o turnejama rekao, a znajući o svojstvima matematičkih modela nije jasno da li je moguće izvesti promatrane podatke za 1500 godina.

Koliko brzo je inverzija polova?

Cijeli povijest od barem jedne strane nedostaje, tako da su sve izjave koje se može obaviti uglavnom temelji na matematičkim modelima, a dijelom na ograničenu dokaza pribavljenih od stijena koje su zadržane otisak drevnog magnetskog polja iz vremena njihovog formiranja. Na primjer, izračuni ukazuju na to da potpuna izmjena stupova Zemlje može trajati od jedne do nekoliko tisuća godina. To je brzo po geološkim standardima, ali polako u mjerilu ljudskog života.

Što se događa tijekom zavoja? Što vidimo na površini Zemlje?

Kao što je gore već spomenuto, imamo ograničene podatke o geološkim mjerenjima zakona koji reguliraju varijaciju polja tijekom inverzije. Na temelju modela, dizajniran za superračunala, moglo bi se očekivati ​​mnogo složenije strukture na površini planeta, u kojoj ne postoji niti jedan jug i jedan sjevernog magnetskog pola. Zemlja očekuje njihovo "lutanje" iz njihovog sadašnjeg položaja prema i prema ekvatoru. Ukupna snaga polja u bilo kojoj točki planeta ne može biti više od desetine njegove vrijednosti u današnje vrijeme.

Opasnost za plovidbu

Bez magnetskog štitnika, moderne tehnologije bit će izložene riziku izloženosti sunčevim olujama. Sateliti su najranjivija. Oni nisu osmišljeni da izdrže sunčeve oluje u odsustvu magnetskog polja. Dakle, ako se GPS sateliti prestanu raditi, tada će se sva zrakoplova sletjeti.

Naravno, u avionu su kompasovi kao sigurnosna kopija, ali sigurno neće biti točni tijekom pomaka magnetskog pola. Dakle, čak i sama mogućnost neuspjeha GPS satelita bit će dovoljna za slijetanje zrakoplova - inače mogu izgubiti navigaciju tijekom leta.

Brodovi će se suočiti s istim problemima.

Ozonski sloj

Očekuje se da tijekom inverzije Zemljinog magnetskog polja ozonski sloj potpuno nestaje (i pojavit će se nakon toga). Velike sunčeve oluje tijekom zavoja mogu uzrokovati oštećenje ozonskog sloja. Broj bolesti raka kože povećat će se 3 puta. Utjecaj na sva živa bića je teško predvidjeti, ali može imati i katastrofalne posljedice.

Promjena magnetskih polova na Zemlji: implikacije za elektroenergetske sustave

U jednoj su studiji masovne solarne oluje bile vjerojatno uzrok polarne inverzije. U drugom - uzrok tog događaja bit će globalno zatopljenje, a može biti uzrokovano povećanom aktivnošću Sunca. Tijekom preokreta zaštite neće biti magnetskog polja, a ako nastane solarna oluja, situacija će se pogoršati još više. Život na našem planetu neće biti pogođen općenito, a društva koja ne ovise o tehnologiji također će biti u savršenom redu. Ali Zemlja budućnosti će strašno patiti ako se preokret brzo dogodi. Električne mreže će prestati funkcionirati (mogu ih poremetiti velika solarnja oluja, a inverzija će utjecati na mnogo više). U nedostatku struje, neće biti vode i kanalizacije, benzinske crpke prestat će raditi, zalihe hrane će prestati. Radni kapacitet hitne službe bit će u pitanju, i oni neće moći utjecati ni na što. Milijuni propadaju, a milijarde će se suočiti s velikim poteškoćama. Samo oni koji imaju dovoljno hrane i vode unaprijed će se moći nositi s situacijom.

Opasnost od kozmičkog zračenja

Naš geomagnetski polje odgovoran je za blokiranje približno 50% kozmičkih zraka. Stoga, u odsutnosti, razina kozmičkog zračenja će se udvostručiti. Unatoč tome što će to dovesti do povećanja mutacija, neće imati smrtonosnih posljedica. S druge strane, jedan od mogućih razloga za pomak polova je povećanje solarne aktivnosti. To može dovesti do povećanja broja napunjenih čestica koje dopiru do našeg planeta. U ovom slučaju, Zemlja budućnosti bit će u velikoj opasnosti.

Hoće li život preživjeti na našem planetu?

Prirodne katastrofe, kataklizmi nisu vjerojatno. Geomagnetsko polje je u području prostora zvanog magnetosfera, nastalog djelovanjem solarnog vjetra. Magnetosfera se ne odbijaju od svih visokoenergetskih čestica koje emitiraju Sunce sunčanim vjetrom i drugim izvorima u Galaxy. Ponekad je naša svjetiljka posebno aktivna, na primjer, kada na njemu postoji mnogo mjesta i može poslati oblake čestica u smjeru Zemlje. Tijekom takvog sunčane zrake i koronarne eksplozije mase, kozmonauti u zemaljskoj orbiti mogu zahtijevati dodatnu zaštitu kako bi se izbjegle veće doze zračenja. Zato znamo da magnetsko polje našeg planeta pruža samo djelomičnu, a ne potpuni, zaštitu od kozmičkog zračenja. Osim toga, čestice visoke energije mogu se čak ubrzati u magnetosferi.

Na površini Zemlje, atmosfera djeluje kao dodatni zaštitni sloj, zaustavljajući sve osim najaktivnijeg solarnog i galaktičkog zračenja. U nedostatku magnetskog polja atmosfera će i dalje apsorbirati većinu zračenja. Zračni jastuk štiti nas jednako učinkovito kao sloj betona od 4 m.

Bez posljedica

Ljudska bića i njihovi preci živjeli na Zemlji milijunima godina za koje nije bilo puno inverzija, a ne postoji očita korelacija između njih i razvoja čovječanstva. Slično tome, vrijeme preokreta ne podudara se s razdobljima izumiranja vrsta, što dokazuje geološka povijest.

Neke životinje, poput golubova i kitova, koriste geomagnetsko polje za plovidbu. Uz pretpostavku da je preokret traje nekoliko tisuća godina, odnosno u trajanju od mnogih generacija svake vrste, onda te životinje mogu prilagoditi i na promjenjivom magnetskom okruženju ili za razvoj drugih metoda navigaciju.

Više tehničkih opisa

Izvor magnetskog polja je tekuća jezgra Zemlje bogata željezom. Obavlja složena kretanja koja su rezultat konvekcije toplote duboko u jezgri i rotacije planeta. Kretanje tekućine je kontinuirano i nikad se ne zaustavlja, čak ni za vrijeme skretanja. Može prestati tek nakon što je iscrpljen izvor energije. Toplina se proizvodi dijelom zbog transformacije tekuće jezgre u čvrstu jezgru koja se nalazi u središtu Zemlje. Taj se proces održava kontinuirano već milijardama godina. U gornjem dijelu jezgre koji se nalazi u 3000 km ispod površine pod stjenovitom plaštu, tekućina može putovati brzinom od nekoliko desetaka kilometara u horizontalnom smjeru godišnje. Njegovo gibanje preko postojećih sila snage proizvodi električne struje, a oni zauzvrat stvaraju magnetsko polje. Ovaj se proces naziva advection. Kako bi se uravnotežio rast polja, i time stabilizirati tzv. „Geodynamo” potrebno širenje na kojem polju „curenja” u jezgri i njegova uništenja. Konačno, tok tekućine stvara složenu sliku magnetskog polja na površini Zemlje sa složenom promjenom vremena.

Računalna kalkulacija

Modeliranje geodinamike na superračunala pokazalo je kompleksnu prirodu polja i njegovo ponašanje tijekom vremena. Izračuni su također pokazali inverziju polariteta kada se Zemljini polovi mijenjaju. U ovim simulacijama primarni dipol sila oslabila za 10% normalne (ali ne na nulu), a postojeći stupovi mogu lutaju diljem svijeta u suradnji s drugim vremenom sjeverni i južni pol.

Čvrsta željezna unutarnja jezgra našeg planeta u tim modelima igra važnu ulogu u kontroli preokreta. Zbog svoje krutom stanju, ne može generirati magnetsko polje advekcije, ali bilo koje polje koje se stvara u vanjskoj jezgri tekućina može difuzijom ili širiti u unutrašnjost. Izgleda da se vanjska jezgra, redovito, pokušava invertirati. No, dok se polje, zaključano u unutarnjoj jezgri, u početku ne raspršuje, stvarna promjena magnetskih stupova Zemlje neće se dogoditi. Kao takav, unutarnja jezgra odupire širenje bilo „novih” polja, a možda i samo jedan od deset takvih pokušaja bio uspješan obrat.

Magnetske anomalije

Treba naglasiti da, iako su ovi rezultati osobito fascinantni, nije poznato mogu li se pripisati stvarnoj Zemlji. Ipak, imamo matematičke modele magnetskog polja našeg planeta zadnjih 400 godina s ranijim podacima zasnovanim na promatranjima trgovačkih i mornarskih pomoraca. Njihova ekstrapolacija na unutarnju strukturu globusa pokazuje rast tijekom vremena regije obrnutog toka na jezgri i rubu plašta. U tim točkama igla s kompasom je orijentirana, u usporedbi sa susjednim područjima, u suprotnom smjeru - unutar ili izvan jezgre. Ove sekcije s obrnutim tokovima u južnom Atlantskom oceanu prvenstveno su odgovorne za slabljenje glavnog polja. Oni su također odgovorni za minimalnu napetost, zvanu brazilska magnetska anomalija, čiji se centar nalazi u blizini Južne Amerike. U ovom području, visoke energetske čestice mogu se približiti Zemlji bliže, što uzrokuje povećani rizik od zračenja satelita u orbiti niske Zemlje.

Mnogo toga je potrebno učiniti kako bismo bolje razumjeli svojstva duboke strukture našeg planeta. Ovo je svijet u kojem su vrijednosti tlaka i temperature analogne parametrima površine Sunca, a naše znanstveni razumijevanje doseže granicu.