Câmpul magnetic al Pământului și polii rătăcitori

Imaginează-ți un magnet cu bare în interiorul Pământului, mai mult sau mai puțin aliniat cu axa, unde capetele acelui magnet se află aproape de polii geografici nordici și de sud ai planetei. Liniile de câmp magnetic se deplasează de la polul nord al magnetului, buclându-se înapoi pentru a merge înapoi spre polul sud. La fiecare pol, liniile câmpului magnetic sunt aproape verticale.

Deși cu siguranță nu există o bară magnetică în interiorul Pământului, același fenomen se produce în jurul Pământului, creând o zonă de protecție în jurul întregii planete numită magnetosferă, potrivit NASA. Magnetosfera Pământului ne protejează împotriva radiațiilor cosmice dăunătoare și a vântului solar și este responsabilă pentru frumoasele afișaje aurorale văzute la latitudinile mari ale emisferelor de Nord și de Sud.

Polii magnetici și geografici ai Pământului sunt situați unul față de celălalt. Cu alte cuvinte, polul sud magnetic al Pământului este de fapt aproape de Polul Nord geografic. Așadar, atunci când folosim o busolă pentru a ne determina locația, acul busolei indică de fapt spre polul magnetic sud când în emisfera nordică și spre polul magnetic nord în emisfera sudică.

Polii magnetici nu sunt fixați și se rătăcesc puțin pe suprafața planetei în raport cu poli geografici. Aproximativ 75 la sută din intensitatea câmpului magnetic al Pământului este reprezentată de „bara magnetică”. Celălalt 25% din intensitatea câmpului magnetic al Pământului, care poate fi gândit ca magneți de bare mai mici care se mișcă, provine din porții mai mici de magmă în mișcare și poate fi ceea ce permite să se miște poli.

Pe baza datelor publicate de Centrele Naționale de Informații de Mediu în februarie 2019, polul nord magnetic este situat la 86.54 N 170.88 E, în Oceanul Arctic și se îndreaptă din Canada spre Siberia. Polul sud magnetic este situat la 64.13 S 136.02 E, chiar în largul coastei Antarcticii în direcția Australiei.

De unde vine câmpul?

Deși mai rămân un mister, oamenii de știință sunt în general de acord că câmpul magnetic al Pământului începe adânc în miezul planetei. Nucleul exterior al planetei este format din metale topite, în primul rând fier, care este un conductor.

"Metalul topit, topit în miezul exterior generează câmpul [magnetic] prin ceea ce este cunoscut drept acțiune dinamică", a spus Aleksey Smirnov, profesor de geofizică la Universitatea Tehnologică Michigan.

Acțiunea dinamică, sau teoria dinamului, descrie modul în care o planetă poate susține un câmp magnetic. Dinamo, sau sursa câmpului magnetic, este creat de un material rotativ, convectiv și conducător electric, cum ar fi fierul topit din Pământ.

"Există o mulțime de atomi ionizați și electroni liberi care cutreieră, în plus, există o formă complexă de convecție care se întâmplă în interior, combinată cu rotația naturală a Pământului - există o mulțime de sarcini în mișcare", a spus Doug Ingram, un fizic și profesor de astronomie la Texas Christian University.

Oamenii de știință cred că sarcinile create de materialul metalic în mișcare se deplasează în regiunea ecuatorială a Pământului într-o mișcare circulară care generează poli magnetici nord și sud la suprafață, a spus Ingram.

De ce se mișcă poli?

Dinamo Pământului este persistent, dar instabil. În acest moment, câmpul magnetic se schimbă rapid, polul nord magnetic făcând o săritură bruscă spre Siberia. Începând cu anii 90, polul nord magnetic s-a deplasat în medie cu aproximativ 55 de mile pe an (55 km) pe an, potrivit unui studiu din 2019 publicat în revista Nature.

Potrivit lui Smirnov, tulburările din magma metalică curgătoare ar putea fi cauza instabilităților câmpului magnetic care pot duce la astfel de schimbări ale polilor. Mișcarea fierului lichid adânc sub Canada poate slăbi ușor câmpul magnetic din acea locație, ceea ce permite polului magnetic nord să se deplaseze spre Siberia, precizează articolul Nature..

Alte anomalii electromagnetice pot fi văzute peste tot în lume, cum ar fi în sudul Africii, unde o perturbare a câmpului magnetic, similară cu un mușchi într-un flux, poate fi cauzată de o porțiune mai densă a mantalei, lângă limita cu miezul exterior lichid al planetei..

Istoricul schimbării și inversării polului

În timp ce stâlpii se schimbă constant, de asemenea, ei s-au inversat complet de cel puțin câteva sute de ori în ultimii 3 miliarde de ani, potrivit NASA. În timpul acestui proces, care apare în mod obișnuit la fiecare 200.000 până la 300.000 de ani pe parcursul a 100 până la câteva mii de ani la un moment dat, câmpul magnetic devine ghemuit și tras cu mai mulți poli răsărind la întâmplare pe suprafața Pământului. Ultima inversare completă a avut loc în urmă cu aproximativ 780.000 de ani.

Istoricul câmpului magnetic, inclusiv schimburi și inversări, este evidențiat în registrul geologic. Metalele găsite în roci, inclusiv fierul, se aliniază cu câmpul magnetic înainte ca rocile topite să se solidifice sau ca fragmente care conțin metale magnetice aliniate cu câmpul magnetic și se instalează în straturi de roci sedimentare.

"Întrucât Pământul este un loc dinamic și în continuă schimbare, rocile noi și înregistrările lor magnetice au fost generate constant de-a lungul timpului geologic", a spus Smirnov, adăugând că aceste înregistrări pot fi păstrate timp de milioane sau miliarde de ani..

Înregistrări similare se găsesc pe podeaua Oceanului Atlantic, unde se creează în mod constant noi plaje marine la creasta din mijlocul Atlanticului.

"Pe măsură ce lava se ridică până la suprafață [prin fisura lungă care formează creasta], aceasta este topită, iar particulele de fier suspendate în lavă se orientează în direcția câmpului magnetic predominant al Pământului", a spus Ingram. Pe măsură ce lavă se solidifică, blochează depozitele metalice pe loc și creează astfel un record istoric al schimbărilor și inversărilor câmpului magnetic al Pământului.

Ce înseamnă acești stâlpi rătăcitori și fluturați pentru viață pe planeta noastră? Nu există modificări drastice în evidența fosilelor, atât pentru viața plantelor, fie pentru animale, atât în ​​timpul schimbărilor, cât și al inversărilor, conform NASA, ceea ce sugerează că efectele inversării polului asupra vieții sunt minime. Deși, există niște speculații în rândul oamenilor de știință că, în perioadele cu scăderea puterii câmpului magnetic, mai multe radiații cosmice ar fi putut ajunge la suprafața Pământului și au provocat o rată crescută de mutație genetică și, prin urmare, a dat evoluției un impuls, a spus Smirnov.

Resurse aditionale:

• Urmăriți această vizualizare mișto a magnetosferei Pământului de la Laboratorul de vizualizare științifică a NASA.
• Aflați mai multe despre misiunea Magnetospheric Multiscale NASA pentru a înțelege modul în care câmpurile magnetice din jurul Pământului se conectează și se deconectează.
• Consultați aceste hărți ale locațiilor istorice ale polilor magnetici rătăcitori din Centrele Naționale de Informații despre Mediu.