Schimbarea poliilor Pământului: periodicitate, consecințe. Pământul viitorului

Planeta noastră are un câmp magnetic, care poate fi observat, de exemplu, cu ajutorul unei busole. Se formează, în principal, în nucleul foarte topit al planetei și probabil a existat o mare parte a vieții Pământului. Câmpul este un dipol, adică are un pol magnetic de la nord și unul sudic. În ele, acul busolei va indica direct în jos sau în sus, respectiv. E ca un magnet pe frigider. totuși câmp geomagnetic

Inversiunea câmpului geomagnetic este procesul prin care polul magnetic sudic se transformă în polul magnetic nordic, iar cel care se îndreaptă spre sud. Este interesant de observat că un câmp magnetic poate fi uneori supus unei excursii, mai degrabă decât o întoarcere. În acest caz, acesta suferă o scădere importantă a forței sale totale, adică forța care mișcă acul busolei. În timpul turului câmpul nu își schimbă direcția, dar este restaurat cu aceeași polaritate, adică nordul rămâne la nord și sud la sud.

Cât de des se schimbă polii Pământului?

După cum reiese din înregistrarea geologică, câmpul magnetic al planetei noastre a schimbat polaritatea de mai multe ori. Acest lucru se poate observa din regularitățile găsite în rocile vulcanice, în special cele extrase din podeaua oceanică. În ultimii 10 milioane de ani, o medie de 4 sau 5 inversări într-un milion de ani. În alte momente din istoria planetei noastre, de exemplu, în timpul perioadei cretacice, s-au schimbat perioade mai lungi ale polilor Pământului. Ele nu pot fi prezise, ​​iar ele nu sunt regulate. Prin urmare, putem vorbi doar despre intervalul mediu de inversiune.

Este în prezent câmpul magnetic al Pamantului? Cum pot verifica asta?

Măsurătorile caracteristicilor geomagnetice ale planetei noastre au fost efectuate mai mult sau mai puțin constant din 1840. Unele măsurători sunt datate până în secolul al XVI-lea, de exemplu, în Greenwich (Londra). Dacă te uiți la tendințele în puterea câmpului magnetic în această perioadă, poți vedea declinul. Proiecția datelor înainte în timp dă un zero moment dipol în aproximativ 1500-1600 de ani. Acesta este unul dintre motivele pentru care unii cred că domeniul poate fi în stadiile incipiente de inversiune. Din studiile de magnetizare a mineralelor în vasele vechi de lut, se știe că la vremea Romei antice a fost de două ori mai puternică ca acum.

Cu toate acestea, puterea actuală a câmpului nu este deosebit de scăzută în ceea ce privește intervalul de valori sale în ultimii 50 000 de ani, iar din momentul în care cea mai recenta schimbare în polii Pământului, a durat aproape 800 000 de ani. În plus, ținând cont de ceea ce a fost spus mai devreme despre excursii, și știind despre proprietățile modelelor matematice nu este clar dacă este posibil să se extrapoleze datele observate timp de 1500 de ani.

Cât de repede este inversarea polului?

Istoria completă a cel puțin un viraj lipsește, astfel încât toate declarațiile care pot fi realizate pe baza în principal pe modele matematice și parțial pe dovezi limitate obținute din roci care și-au păstrat amprenta câmpului magnetic vechi din momentul formării lor. De exemplu, calculele sugerează că o schimbare completă a polilor Pământului poate dura de la o persoană la mai multe mii de ani. Ea este rapidă prin standarde geologice, dar încet în scara vieții umane.

Ce se întâmplă în timpul întoarcerii? Ce vedem pe suprafața Pământului?

Așa cum am menționat deja mai sus, avem date limitate privind măsurătorile geologice ale legilor care guvernează variația câmpului în timpul inversiunii. Pe baza modelelor, concepute pentru supercalculatoare, ar fi de așteptat o structură mult mai complexă pe suprafața planetei, în care nu este nici unul la sud și un pol magnetic nord. Pământul își așteaptă "rătăcirile" de la poziția lor actuală spre și prin ecuator. Puterea totală a câmpului în orice punct al planetei nu poate fi mai mare de o zecime din valoarea sa în prezent.

Pericol de navigație

Fără un scut magnetic, tehnologiile moderne vor fi mai expuse riscului expunerii la furtuni solare. Sateliții sunt cei mai vulnerabili. Ele nu sunt proiectate să reziste furtunilor solare în absența unui câmp magnetic. Deci, dacă sateliții GPS nu mai funcționează, atunci toate avioanele vor fi aterizate.

Desigur, în aeronavă există compasuri ca rezervă, dar cu siguranță nu vor fi corecte în timpul deplasării cu polul magnetic. Astfel, chiar posibilitatea de eșec al sateliților GPS va fi suficientă pentru a ateriza aeronavele - în caz contrar, acestea ar putea pierde navigația în timpul zborului.

Navele se vor confrunta cu aceleași probleme.

Stratul de ozon

Se așteaptă ca în timpul inversării câmpului magnetic al Pământului stratul de ozon dispar complet (și va reapărea după aceea). Furtunile solide mari în timpul unei viraje pot cauza epuizarea stratului de ozon. Numărul bolilor de cancer de piele va crește de 3 ori. Impactul asupra tuturor ființelor vii este dificil de prezis, dar poate avea și consecințe catastrofale.

Schimbarea polilor magnetici ai Pământului: implicații pentru sistemele energetice

Într-un studiu, furtunile solide masive au fost numite cauza probabilă a inversării polarității. În alta, cauza acestui eveniment va fi încălzirea globală și poate fi cauzată de creșterea activității soarelui. În timpul inversării protecției, nu va mai exista un câmp magnetic, iar în cazul unei furtuni solare, situația se va înrăutăți și mai mult. Viața de pe planeta noastră nu va fi afectată în general, iar societățile care nu depind de tehnologie vor fi, de asemenea, în ordine perfectă. Dar Pământul viitorului va avea de suferit în cazul în care inversarea se întâmplă rapid. Rețelele electrice vor înceta să funcționeze (ele pot fi perturbate de o furtună puternică, iar inversiunea va afecta mult mai mult). În absența electricității, nu va mai fi alimentarea cu apă și canalizarea, benzinăriile nu vor mai funcționa, alimentarea cu alimente se va opri. Capacitatea de lucru servicii de urgență vor fi în discuție și nu vor putea influența nimic. Milioane vor pieri, iar miliarde se vor confrunta cu mari dificultăți. Doar cei care au suficientă hrană și apă în avans vor putea face față situației.

Pericolul radiației cosmice

Câmpul nostru geomagnetic este responsabil pentru blocarea a aproximativ 50% din razele cosmice. Prin urmare, în absența acesteia, nivelul radiației cosmice se va dubla. În ciuda faptului că acest lucru va duce la o creștere a mutațiilor, nu va avea consecințe letale. Pe de altă parte, unul dintre posibilele motive pentru schimbarea polului este creșterea activității solare. Acest lucru poate duce la o creștere a numărului de particule încărcate care ajung la planeta noastră. În acest caz, Pământul viitorului va fi în mare pericol.

Va supraviețui viața pe planeta noastră?

Dezastrele naturale, cataclismul sunt puțin probabile. Câmpul geomagnetic se află în regiunea spațiului numită magnetosferă, formată prin acțiunea vântului solar. Magnetosfera nu este deviată de toate particulele de mare energie care emit soarele cu vântul solar și alte surse din Galaxie. Uneori, corpul nostru de iluminat este deosebit de activ, de exemplu, când există multe pete pe el și poate trimite nori de particule în direcția Pământului. În timpul acestora rachete solare și ejecții de masă coronară, cosmonauții din orbita apropiată de pământ ar putea avea nevoie de protecție suplimentară pentru a evita dozele mai mari de radiații. Prin urmare, știm că câmpul magnetic al planetei noastre oferă protecție parțială și nu completă împotriva radiațiilor cosmice. În plus, particulele de energie înaltă pot fi chiar accelerate în magnetosferă.

Pe suprafața Pământului, atmosfera acționează ca un strat suplimentar de protecție, oprindu-se totul, cu excepția celei mai active radiații solare și galactice. În absența unui câmp magnetic, atmosfera va absorbi în continuare cea mai mare parte a radiației. Jacheta de aer ne protejează la fel de eficient ca un strat de beton de 4 m grosime.

Fără consecințe

Ființele umane și strămoșii lor au trăit pe Pământ de câțiva milioane de ani, pentru care s-au produs multe inversiuni și nu există o corelație aparentă între ele și dezvoltarea omenirii. În mod similar, timpul de inversare nu coincide cu perioadele de dispariție a speciilor, după cum reiese din istoria geologică.

Unele animale, cum ar fi porumbeii și balenele, utilizează câmpul geomagnetic pentru navigație. Presupunând că inversarea durează câteva mii de ani, adică o durată de mai multe generații de fiecare specie, atunci aceste animale pot adapta bine la mediul magnetic în schimbare sau de a dezvolta alte metode de navigație.

Mai multe descrieri tehnice

Sursa câmpului magnetic este miezul exterior al lichidului bogat în fier al Pământului. Ea efectuează mișcări complexe care sunt rezultatul convecției căldurii adânc în interiorul nucleului și rotația planetei. Mișcarea fluidului este continuă și nu se oprește niciodată, chiar și în timpul unei viraje. Ea poate înceta numai după ce sursa de energie a fost epuizată. Căldura este produsă parțial din cauza transformării miezului lichid într-un miez solid, situat în centrul Pământului. Acest proces are loc în mod continuu de miliarde de ani. În partea superioară a miezului, care se află la 3000 km sub nivelul suprafeței de sub manta stâncoasă, lichidul se poate deplasa orizontal la o viteză de zeci de kilometri pe an. Mișcarea sa pe liniile existente de forță produce curenți electrici și, la rândul lor, generează un câmp magnetic. Acest proces se numește advecție. Pentru a echilibra creșterea campului și, prin urmare, pentru a stabiliza așa-numitul. "Geodinamul" este necesară difuzia, sub care se produce "scurgerea" câmpului din nucleu și distrugerea acestuia. În cele din urmă, fluxul de fluid creează o imagine complexă a câmpului magnetic de pe suprafața Pământului, cu o schimbare complexă în timp.

Calculatoare calculatoare

Modelarea geodinamicii pe supercomputere a demonstrat natura complexă a câmpului și comportamentul acestuia în timp. Calculele au arătat, de asemenea, o inversare a polarității la schimbarea polilor Pământului. În aceste simulări forța de dipol primar este slăbit până la 10% din normal (dar nu la zero), iar polii existenți pot călători pe tot globul împreună cu alte timp polii nord și sud.

Miezul interior de fier solid al planetei noastre în aceste modele joacă un rol important în controlul procesului de inversare. Datorită stării sale solide, nu poate genera advectiei câmp magnetic, dar orice domeniu care este generat în lichidul de bază exterior poate difuza sau răspândi în interior. Advecția în miezul exterior, pare să încerce în mod regulat să inverseze. Dar, în timp ce câmpul, blocat în miezul interior, nu difuzează la început, schimbarea reală a polilor magnetici ai Pământului nu se va întâmpla. În esență, nucleul interior rezistă la difuzarea oricărui câmp "nou" și, probabil, doar una din zece încercări de o astfel de inversare are succes.

Anomalii magnetice

Trebuie subliniat că, deși aceste rezultate sunt fascinante în sine, nu se știe dacă pot fi atribuite Pământului real. Cu toate acestea, avem modele matematice ale câmpului magnetic al planetei noastre în ultimii 400 de ani, cu date precoce bazate pe observațiile marinarilor comerciali și marinari. Extrapolarea lor la structura internă a globului arată creșterea în timp a regiunilor de curgere inversă la limita miezului și a mantalei. În aceste puncte, acul busolei este orientat, în comparație cu zonele adiacente, în direcția opusă - în interiorul sau în afara miezului. Aceste secțiuni cu un flux invers în sudul Oceanului Atlantic sunt responsabile în primul rând pentru slăbirea domeniului principal. Ei sunt, de asemenea, responsabili pentru tensiunea minimă, numită anomalie magnetică braziliană, al cărei centru se află în apropierea Americii de Sud. În această regiune, particulele de energie înaltă se pot apropia mai mult de Pământ, provocând un risc crescut de radiații pentru sateliții aflați pe orbită pe Pământ.

Mai sunt multe de făcut pentru o mai bună înțelegere a proprietăților structurii profunde a planetei noastre. Aceasta este o lume în care valorile presiunii și temperaturii sunt analoge parametrilor suprafeței Soarelui, iar înțelegerea noastră științifică atinge limita.