Jordens magnetfelt og vandrende polakker

Forestil dig en stangmagnet inde i Jorden, mere eller mindre på linje med aksen, hvor enderne af magneten ligger tæt på planetens geografiske nord- og sydpol. Magnetfeltlinjerne bevæger sig fra magnetens nordpol og løber tilbage rundt for at gå tilbage ind mod sydpolen. Ved hver pol er magnetfeltlinjerne næsten lodrette.

Selvom der bestemt ikke findes en magnetisk bjælke inde i Jorden, forekommer det samme fænomen omkring Jorden, hvilket skaber et beskyttelsesområde omkring hele planeten kaldet magnetosfæren, ifølge NASA. Jordens magnetosfære beskytter os mod skadelig kosmisk stråling og solvind og er ansvarlig for de smukke auroralskærme, der ses på de høje breddegrader i den nordlige og sydlige halvkugle.

Jordens magnetiske og geografiske poler er modsat hinanden. Med andre ord er Jordens magnetiske sydpol faktisk i nærheden af ​​den geografiske nordpol. Så når vi bruger et kompas til at bestemme vores placering, peger kompasnålen faktisk mod den sydlige magnetiske pol, når den er på den nordlige halvkugle og mod den nordlige magnetiske pol på den sydlige halvkugle.

De magnetiske poler er ikke faste og vandrer lidt over planets overflade med hensyn til de geografiske poler. Cirka 75 procent af intensiteten af ​​Jordens magnetfelt er repræsenteret af den "magnetiske bjælke." De andre 25 procent af intensiteten af ​​Jordens magnetfelt, der kan tænkes som mindre stangmagneter, der bevæger sig, kommer fra mindre dele af bevægende magma og kan være det, der tillader polerne at bevæge sig.

Baseret på data frigivet af de nationale centre for miljøoplysninger i februar 2019 ligger den magnetiske nordpol ved 86,54 N 170,88 E inden for det arktiske hav og kører fra Canada mod Sibirien. Den magnetiske sydpol er placeret ved 64,13 S 136,02 E lige ved kysten af ​​Antarktis i retning af Australien.

Hvor kommer marken fra??

Selvom det stadig er lidt af et mysterium, er forskere generelt enige om, at jordens magnetiske felt starter dybt i klodens kerne. Den ydre kerne af planeten består af smeltede metaller, primært jern, som er en leder.

"Kornende, smeltet metal i den ydre kerne genererer det [magnetiske] felt ved, hvad der er kendt som dynamo-handling," sagde Aleksey Smirnov, en geofysikprofessor ved Michigan Technological University.

Dynamo-handling eller dynamo-teorien beskriver den måde, en planet kan opretholde et magnetfelt. Dynamoen, eller kilden til magnetfeltet, er skabt af et roterende, konvegerende og elektrisk ledende materiale, såsom det smeltede jern inde i Jorden.

"Der er en masse ioniserede atomer og frie elektroner, der strejfer rundt, plus der er en kompleks form for konvektion, der foregår i det indre, kombineret med Jordens naturlige rotation - der er mange bevægelige ladninger," sagde Doug Ingram, en fysik og astronomiprofessor ved Texas Christian University.

Forskere mener, at ladningerne, der er skabt af det bevægende metalliske materiale, bevæger sig rundt på jordens ækvatorregion i en cirkulær bevægelse, der genererer de nordlige og sydlige magnetiske poler ved overfladen, sagde Ingram.

Hvorfor bevæger polerne sig?

Jordens dynamo er vedvarende, men ustabil. Lige nu skifter magnetfeltet hurtigt, med den magnetiske nordpol, der pludselig hopper mod Sibirien. Siden 1990'erne har den magnetiske nordpol skiftet ca. 55 km (55 km) om året i gennemsnit ifølge en studie fra 2019, der er offentliggjort i tidsskriftet Nature.

Forstyrrelser i den flydende, metalliske magma kan muligvis være årsagen til ustabiliteterne i magnetfeltet, som kan føre til sådanne polskift, ifølge Smirnov. Bevægelsen af ​​det flydende jern dybt under Canada kan svage magnetfeltet lidt på det sted, hvilket er det, der tillader den nordlige magnetpol at bevæge sig mod Sibirien, siger Nature-artiklen.

Andre elektromagnetiske anomalier kan ses over hele verden, såsom i det sydlige Afrika, hvor en magnetfeltforstyrrelse, svarende til en hvirvel i en strøm, kan være forårsaget af en tættere del af mantelen nær grænsen med planetens flydende ydre kerne.

Historie om polskift og reversering

Mens polerne konstant skifter, er de også fuldstændigt vendt mindst et par hundrede gange inden for de sidste 3 milliarder år, ifølge NASA. Under denne proces, der typisk forekommer hvert 200.000 til 300.000 år i løbet af 100 til et par tusinde år ad gangen, bliver magnetfeltet klemt og trukket med flere poler, der spreder tilfældigt ud over jordoverfladen. Den sidste fulde tilbageførsel fandt sted for omkring 780.000 år siden.

Magnetfeltets historie, inklusive forskydninger og reverseringer, fremgår af den geologiske registrering. Metaller, der findes i klipper, inklusive jern, stemmer overens med magnetfeltet, inden smeltede klipper stivner eller som fragmenter, der indeholder magnetiske metaller på linje med magnetfeltet og sætter sig i lag af sedimentære klipper.

”Da jorden er et dynamisk og stadigt skiftende sted, er nye klipper og deres magnetiske poster genereret konstant gennem hele den geologiske tid,” sagde Smirnov og tilføjede, at disse poster kan bevares i millioner eller milliarder af år.

Lignende poster findes på gulvet i Atlanterhavet, hvor der konstant skabes nyt bundbund ved midtatlantisk ryg.

"Da lavaen brænder op til overfladen [gennem den lange revne, der udgør ryggen], er den smeltet, og jernpartiklerne ophængt i lavaen orienterer sig i retning af Jordens rådende magnetfelt," sagde Ingram. Når lavaen stivner, låser den metalaflejringerne på plads, og skaber således en historisk oversigt over forskydningerne og vendingerne fra Jordens magnetfelt.

Hvad betyder disse vandrende og vende stolper for livet på vores planet? Der er ingen drastiske ændringer til stede i fossilprotokollen for hverken plante- eller dyreliv under både skift og tilbageførsler, ifølge NASA, hvilket antyder, at virkningerne af polvending på livet er minimale. Selvom der er nogle spekulationer blandt videnskabsmænd om, at i perioder med nedsat magnetfeltstyrke, kunne mere kosmisk stråling have nået Jordens overflade og forårsaget en øget hastighed af genetisk mutation og derfor gav evolutionen et løft, sagde Smirnov.

Yderligere ressourcer:

• Se denne seje visualisering af Jordens magnetosfære fra NASAs Scientific Visualization Lab.
• Lær mere om NASAs magnetiske sfæriske multiskala-mission for at forstå, hvordan magnetfelterne omkring Jorden forbindes og kobles fra.
• Tjek disse kort over de historiske placeringer af de vandrende magnetiske poler fra Nationalcentre for miljøoplysninger.