Zemské magnetické pole a putovní póly

Představte si tyčový magnet uvnitř Země, více či méně zarovnaný s osou, kde konce tohoto magnetu leží blízko geografického severního a jižního pólu planety. Čáry magnetického pole se pohybují od severního pólu magnetu a opakují se kolem, aby se vrátily zpět k jižnímu pólu. Na každém pólu jsou čáry magnetického pole téměř svislé.

Zatímco uvnitř Země rozhodně není magnetická lišta, stejný jev se vyskytuje kolem Země a podle NASA vytváří kolem celé planety ochrannou oblast zvanou magnetosféra. Magnetosféra Země nás chrání před škodlivým kosmickým zářením a slunečním větrem a je zodpovědná za krásné aurorální displeje pozorované ve vysokých zeměpisných šířkách severní a jižní polokoule.

Magnetické a geografické póly Země leží proti sobě. Jinými slovy, magnetický jižní pól Země je ve skutečnosti blízko geografického severního pólu. Takže když použijeme kompas k určení naší polohy, jehla kompasu ve skutečnosti směřuje na jižní magnetický pól, když na severní polokouli a na severní magnetický pól na jižní polokouli.

Magnetické póly nejsou fixovány a putují trochu po povrchu planety s ohledem na geografické póly. Asi 75 procent intenzity zemského magnetického pole je reprezentováno „magnetickou tyčí“. Dalších 25 procent intenzity zemského magnetického pole, které lze považovat za menší tyčové magnety, které se pohybují kolem, pochází z menších částí pohybujícího se magmatu a může být tím, co umožňuje pohyb pólů.

Na základě údajů zveřejněných národními středisky pro informace o životním prostředí v únoru 2019 se magnetický severní pól nachází na 86,54 N 170,88 E, v Severním ledovém oceánu a míří z Kanady na Sibiř. Magnetický jižní pól se nachází na 64,13 S 136,02 E, kousek od pobřeží Antarktidy ve směru na Austrálii.

Odkud pole pochází?

Vědci se stále domnívají, že magnetické pole Země začíná hluboko v jádru planety, přestože je stále trochu záhadou. Vnější jádro planety je tvořeno roztavenými kovy, především železem, které je dirigentem.

"Murning, roztavený kov ve vnějším jádru vytváří [magnetické] pole tím, co je známé jako dynamo akce," řekl Aleksey Smirnov, profesor geofyziky na Michiganské technologické univerzitě.

Akce dynama nebo teorie dynama popisuje způsob, jakým může planeta udržet magnetické pole. Dynamo nebo zdroj magnetického pole je vytvářen rotujícím, konvekčním a elektricky vodivým materiálem, jako je roztavené železo uvnitř Země.

"Kolem se potuluje spousta ionizovaných atomů a volných elektronů. Navíc uvnitř probíhá složitá forma konvekce kombinovaná s přirozenou rotací Země - existuje mnoho pohyblivých nábojů," řekl Doug Ingram, fyzika a profesor astronomie na Texas Christian University.

Vědci se domnívají, že náboje vytvářené pohybujícím se kovovým materiálem se pohybují kolem zemské rovníkové oblasti kruhovým pohybem, který generuje severní a jižní magnetické póly na povrchu, řekl Ingram.

Proč se póly pohybují?

Dynamo Země je trvalé, ale nestabilní. Právě teď se magnetické pole rychle mění a magnetický severní pól náhle skočí na Sibiř. Od 90. let minulého století se magnetický severní pól posunul v průměru o přibližně 55 km (55 km) ročně podle studie z roku 2019 zveřejněné v časopise Nature..

Poruchy v tekoucí kovové magma mohou být podle Smirnova příčinou nestabilit v magnetickém poli, které mohou vést k takovým posunům pole. Pohyb tekutého železa hluboko pod Kanadou může v tomto místě mírně oslabit magnetické pole, což umožňuje severnímu magnetickému pólu pohybovat se směrem na Sibiř, uvádí článek Nature..

Jiné elektromagnetické anomálie lze pozorovat po celém světě, například v jižní Africe, kde může být porucha magnetického pole podobná vířivému proudění způsobena hustší částí pláště poblíž hranice s vnějším jádrem planety..

Historie posunu a obrácení pole

Zatímco se póly neustále posouvají, podle NASA se také během posledních 3 miliard let úplně obrátily nejméně několik setkrát. Během tohoto procesu, který se obvykle vyskytuje každých 200 000 až 300 000 let v průběhu 100 až několika tisíc let najednou, se magnetické pole stlačí a táhne se s několika póly, které se náhodně vynoří po povrchu Země. K poslednímu úplnému obratu došlo přibližně před 780 000 lety.

Historie magnetického pole, včetně posunů a obrácení, je doložena v geologickém záznamu. Kovy nalezené ve horninách, včetně železa, se vyrovnají s magnetickým polem před roztavením hornin nebo jako fragmenty, které obsahují magnetické kovy zarovnané s magnetickým polem a usazují se ve vrstvách sedimentárních hornin.

"Vzhledem k tomu, že Země je dynamickým a neustále se měnícím místem, byly neustále vytvářeny nové horniny a jejich magnetické záznamy po celou geologickou dobu," řekl Smirnov a dodal, že tyto záznamy lze zachovat miliony nebo miliardy let..

Podobné záznamy se nacházejí na dně Atlantského oceánu, kde se na středoatlantickém hřebenu neustále vytváří nová mořská podlaha.

"Jak láva studuje na povrch [prostřednictvím dlouhé trhliny, která tvoří hřeben], je roztavená a částice železa zavěšené v lávě se orientují ve směru převládajícího magnetického pole Země," řekl Ingram. Jak láva tuhne, blokuje kovové usazeniny na místě, a tak vytváří historický záznam posunů a obrácení magnetického pole Země.

Co znamenají tyto putovní a obracející tyče pro život na naší planetě? Podle údajů NASA nejsou ve fosilních záznamech přítomny žádné drastické změny ani pro život rostlin ani zvířat během směn ani zvratů, což naznačuje, že účinky obrácení pólu na život jsou minimální. Přestože mezi vědci existuje spekulace, že během období snížené síly magnetického pole by mohlo více kosmického záření dosáhnout na zemský povrch a způsobit zvýšenou míru genetické mutace, a proto vývoj podpořil, uvedl Smirnov.

Dodatečné zdroje:

• Podívejte se na tuto skvělou vizualizaci magnetosféry Země z vědecké vizualizační laboratoře NASA.
• Dozvíte se o misi Magnetospheric Multiscale NASA, abyste pochopili, jak se magnetická pole kolem Země spojují a odpojují.
• Podívejte se na tyto mapy historických umístění putujících magnetických pólů z národních center pro informace o životním prostředí.