Ученые недооценили скорость изменений магнитного поля Земли

© Википедия

© Википедия

Магнитное поле Земли, генерируемое на глубине около трех тысяч километров под нашими ногами в ядре из жидкого железа, имеет решающее значение для жизни на планете. Оно простирается в космос, окутывая нас электромагнитным одеялом, которое защищает атмосферу и спутники от солнечного излучения. Наша естественная защита постоянно меняется как по силе, так и по направлению. В прошлом она претерпевала ряд драматических изменений, в том числе — загадочные смены магнитных полюсов, когда южный становится северным и наоборот. Ученые давно пытаются понять, насколько быстро может меняться магнитное поле. Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, дало ответы на некоторые вопросы по данной теме.


Быстрые изменения магнитного поля представляют большой интерес для науки, поскольку это — наиболее экстремальное поведение океана расплавленного железа в жидком ядре Земли. Наблюдения за ними могут дать важную информацию о недоступных для других методов познания недрах нашей планеты.

Исторически самые быстрые изменения магнитного поля Земли связывали с инверсиями, которые происходят с нерегулярными интервалами несколько раз примерно в миллион лет. Однако ученые обнаружили «подвижки», которые происходят намного быстрее и чаще, чем во время «разворота» полюсов.

Сейчас изменения магнитного поля во времени и пространстве помогают отслеживать спутники, данные которых дополняют наземные обсерватории. Эта информация показывает, что они довольно значительны: около одной десятой градуса в год. Однако мы слабо представляем, как вело себя поле 400 лет назад и ранее, зная, что оно существует не менее 3,5 миллиардов лет.

Чтобы отследить древнее поле, ученые анализируют магнетизм, зафиксированный различными осадочными породами, потоками лавы и искусственными артефактами. Эти материалы содержат микроскопические магнитные зерна, которые регистрируют характер поля Земли в момент охлаждения лавы или выпадения осадков. Записи об отложениях из центральной Италии, датируемые примерным временем последнего изменения полярности почти 800 тысяч лет назад, предполагают относительно быстрые «подвижки» — до одного градуса в год. Однако такие измерения чрезвычайно сложны, а их результаты все еще оспариваются. К примеру, ученые не знают точно, как осадки приобретают остаточный магнетизм.

Новое исследование применяет другой подход: компьютерные модели, основанные на физике процесса генерации поля в сочетании с недавно опубликованной реконструкцией глобальных изменений за последние 100 тысяч лет.

Данные, полученные в результате работы, показывают, что изменения направления магнитного поля Земли достигали скорости до десяти градусов в год. Это в десять раз больше, чем самые быстрые изменения, о которых известно в настоящее время.

Самые быстрые изменения направления геомагнитного поля произошли около 39 тысяч лет назад. Тот сдвиг был связан с локально слабым полем в небольшой области недалеко от западного побережья Центральной Америки. Событие последовало за глобальным «неудавшимся переворотом» магнитного поля Земли около 41 тысячи лет назад. В тот период магнитные полюса ненадолго сместились далеко от географических полюсов, но затем вернулись обратно.

Ученые считают, что самые быстрые изменения, по-видимому, связаны с локальным ослаблением магнитного поля. Вероятная причина — движение пятен «силы» по поверхности жидкого ядра. Они чаще встречаются в более низких широтах, и искать их нужно именно там.

Изменения магнитного поля, такие как инверсии, скорее всего, не представляют угрозы для жизни человека. Людям однажды довелось пережить такую ситуацию. Однако сегодня опасность возмущений в основном сводится к зависимости от электронной инфраструктуры. Такие проявления космической погоды, как геомагнитные бури, возникающие в результате взаимодействия магнитного поля и солнечной радиации, могут нарушить спутниковую связь, GPS и электрические сети.

Все это вызывает беспокойство: экономические издержки от обрушения энергосистемы США из-за космической погоды оцениваются примерно в триллион долларов. Угроза настолько серьезна, что космическая погода занимает приоритетное место в национальном реестре рисков Великобритании.

Явления космической погоды, как правило, более распространены в регионах со слабым магнитным полем. Но компьютерное моделирование предполагает, что изменения направления возникают после падения напряженности поля. А это означает, что мы не можем предсказать провалы в напряженности, просто отслеживая направление. Возможно, научиться прогнозированию получится при работе с более продвинутым моделированием.

Грядет ли еще одно быстрое изменение магнитного поля? На этот вопрос ответить очень сложно. Самые быстрые изменения также являются и самыми редкими событиями. Фактически это «черные лебеди», становящиеся неожиданностью и оказывающие большое влияние.

Науке еще многое предстоит узнать. Ведь быстрые изменения магнитного поля при смене полюсов еще никогда не наблюдались человеком. Однако их следует ожидать, поскольку нынешнее поле считается слабым в глобальном масштабе.

Нам важно ваше мнение!

+0

Комментарии (0)