Магнитное поле Земли: стоит ли беспокоиться о перекосе полюсов?

Время от времени магнитные полюса Земли меняются местами, оставляя нас без защитного магнитного поля на несколько веков подряд. Об этом говорят ученые, чьем мнение изучало издание Science Focus.

Что вызывает магнитное поле Земли?

Магнитные поля создаются движущимися электрическими зарядами. В стержневом магните движущиеся заряды это электроны, вращающиеся вокруг атомов. На Земле это электроны, переносимые циркулирующими токами расплавленного железа.

Детали не совсем понятны. Но, по сути, горячий материал во внешнем ядре Земли из жидкого железа расширяется, становясь менее плотным, чем его окружение, и, следовательно, поднимается вверх. Остывая и становясь менее плотным, он должен снова опуститься. Но вращение Земли препятствует этому.

Следовательно, жидкость циркулирует по сердцевине, и трение между ее различными слоями заряжает их точно так же, как пластиковый гребень трется о нейлоновый свитер. Именно эти движущиеся заряды создают магнитное поле Земли.


Таким образом, два требования для планетарного магнетизма — это жидкое ядро и вращение. Мы знаем это, потому что Венера, хотя и размером примерно с Землю, практически не имеет магнитного поля. Планета имеет жидкое ядро, но вращается медленно всего раз в 243 земных дня.

Почему движутся магнитные полюса Земли?

Хотя магнитное поле Земли очень похоже на магнитное поле стержневого магнита с северным и южным полюсами, оно не так стабильно, поскольку создается сложными процессами внутри Земли. Это заставляет магнитные полюса блуждать.

Исторически сложилось так, что Северный полюс перемещался примерно на 15 километров в год. Но с 1990-х годов он ускорился и сейчас движется со скоростью около 55 километров в год в сторону Сибири. Это предположение, но это может предвещать «инверсию магнитного поля», при которой северный и южный магнитные полюса меняют свое положение. Это произошло 171 раз за последние 71 миллион лет и уже пора сделать переворот, утверждают ученые.

Модели магнитного поля Земли, основанные на спутниковых наблюдениях, показали, что нынешнее блуждание является результатом битвы между «каплями» необычно интенсивных магнитных полей глубоко внутри планеты. Что касается переворота магнитного поля Земли, никто не знает на 100 процентов, почему это происходит.

Что произойдет, если магнитное поле исчезнет?

Ученые обнаружили инверсию магнитного поля, измерив магнитное поле по обе стороны среднеатлантических хребтов, из которых расплавленная порода вырывается, как зубная паста из тюбика. По мере того, как он затвердевает, его кристаллы выравниваются по направлению магнитного поля Земли в то время, оставляя «магнитную запись» инверсий.

Считается, что инверсии происходят от 1000 до 10 000 лет, в течение которых поле сжимается до нуля, прежде чем снова расти с противоположной полярностью. Поэтому были времена, может быть, даже столетия, когда у Земли практически не было магнитного поля.

Это опасно для жизни, поскольку магнитное поле планеты простирается далеко в космос и создает защитный пузырь вокруг Земли, защищая поверхность планеты от урагана частиц солнечного «солнечного ветра» и частиц «космических лучей» более высокой энергии из глубокого космоса.

Обычно они безопасно спускаются вниз на полюсах, создавая полярные сияния. Без защитного поля такое смертельное излучение увеличило бы скорость мутаций живых клеток, что привело бы к раку у животных. Тем не менее, жизнь пережила большое количество таких событий и прежде не была уничтожена.

Насколько стабильно магнитное поле Земли?

Тот факт, что магнитное поле Земли зависит от электрических токов, переносимых расплавленным материалом, циркулирующим в турбулентных недрах планеты, означает, что оно по своей природе изменчиво, как демонстрирует нынешнее блуждание северного магнитного полюса (южный магнитный полюс, к удивлению, не блуждает, как быстро).

Но что примечательно, так это то, что магнитное поле, создаваемое такими сильными внутренними конвульсиями, относительно стабильно в 99,9% случаев. Именно стабильность магнитного поля Земли и надежность обеспечиваемой им защиты позволили жизни на Земле существовать как минимум 3,8 миллиарда лет.

Как животные используют магнитное поле для навигации?

Многие существа демонстрируют замечательные навыки навигации. Поэтому возникло подозрение, что они обладают каким-то магнитным чутьем, что позволяет им обнаруживать силовые линии магнитного поля между полюсами. Однако точно определить механизм оказалось непросто. Но в 2021 году японские ученые добились прогресса, исследуя процесс, открытый много лет назад.

В 1970-х Ричард Блейкмор, аспирант из США, наблюдал одноклеточные организмы, текущие в фиксированном направлении в илистом пруду, и показал, что они реагируют на магнитное поле. Позже биологи обнаружили, что такие одноклеточные организмы содержат крошечные мешочки с магнитным оксидом железа или сульфидом железа.

Нобору Икея и Джонатан Вудворд из Токийского университета показали, что магнитное поле вызывает химические изменения, которые могут влиять на поведение клеток. Они достигли этого с помощью клеточного химического вещества, которое флуоресцирует в зависимости от внешнего магнитного поля. Когда они размахивали магнитом возле клеток, химическое вещество тускнело до 3,5%.