Найдена причина разворота магнитного поля Земли.
Источник Южно-атлантической аномалии спрятан в недрах планеты, между ядром и мантией, в районе под Южной Африкой, где направление магнитного поля в настоящее время противоположно его средней (глобальной) ориентации.
Геофизики отмечают, что магнитное поле над Южно-атлантической аномалией продолжает ослабевать, что предвещает глобальный разворот магнитных полюсов планеты. Подобного рода событие, по мнению специалистов, скажется на работоспособности наземных и орбитальных электронных систем и навигационного оборудования, а также заболеваемости раком». (8 февраля 2017, 00:07).
Does an anomaly in the Earth’s magnetic field portend a coming pole reversal?
«The Earth is blanketed by a magnetic field. It’s what makes compasses point north, and protects our atmosphere from continual bombardment from space by charged particles such as protons. Without a magnetic field, our atmosphere would slowly be stripped away by harmful radiation, and life would almost certainly not exist as it does today.
You might imagine the magnetic field is a timeless, constant aspect of life on Earth, and to some extent you would be right. But Earth’s magnetic field actually does change. Every so often – on the order of several hundred thousand years or so – the magnetic field has flipped. North has pointed south, and vice versa. And when the field flips it also tends to become very weak.
We still don’t fully understand what the extent of these effects would be, adding urgency to our investigation. We’re turning to some perhaps unexpected data sources, including 700-year-old African archaeological records, to puzzle it out.
Genesis of the geomagnetic field
This patch is the main culprit creating the South Atlantic Anomaly. In numerical simulations, unusual patches similar to the one beneath southern Africa appear immediately prior to geomagnetic reversals.
The poles have reversed frequently over the history of the planet, but the last reversal is in the distant past, some 780,000 years ago. The rapid decay of the recent magnetic field, and its pattern of decay, naturally raises the question of what was happening prior to the last 160 years.
Archaeomagnetism takes us further back in time
In archaeomagnetic studies, geophysicists team with archaeologists to learn about the past magnetic field. For example, clay used to make pottery contains small amounts of magnetic minerals, such as magnetite. When the clay is heated to make a pot, its magnetic minerals lose any magnetism they may have held. Upon cooling, the magnetic minerals record the direction and intensity of the magnetic field at that time. If one can determine the age of the pot, or the archaeological site from which it came (using radiocarbon dating, for instance), then an archaeomagnetic history can be recovered.
The communities often responded to times of drought with rituals of cleansing that involved burning mud granaries. This somewhat tragic series of events for these people was ultimately a boon many hundreds of years later for archaeomagnetism. Just as in the case of the firing and cooling of a pot, the clay in these structures recorded Earth’s magnetic field as they cooled. Because the floors of these ancient huts and grain bins can sometimes be found intact, we can sample them to obtain a record of both the direction and strength of their contemporary magnetic field. Each floor is a small magnetic observatory, with its compass frozen in time immediately after burning.
With our colleagues, we’ve focused our sampling on Iron Age village sites that dot the Limpopo River Valley, bordered today by Zimbabwe to the north, Botswana to the west and South Africa to the south.
Sampling at Limpopo River Valley locations has yielded the first archaeomagnetic history for southern Africa between A.D. 1000 and 1600. What we found reveals a period in the past, near A.D. 1300, when the field in that area was decreasing as rapidly as it is today. Then the intensity increased, albeit at a much slower rate.
The occurrence of two intervals of rapid field decay – one 700 years ago and one today – suggests a recurrent phenomenon. Could the reversed flux patch presently under South Africa have happened regularly, further back in time than our records have shown? If so, why would it occur again in this location?
Over the last decade, researchers have accumulated images from the analyses of earthquakes’ seismic waves. As seismic shear waves move through the Earth’s layers, the speed with which they travel is an indication of the density of the layer. Now we know that a large area of slow seismic shear waves characterizes the core mantle boundary beneath southern Africa.
The fact that the present-day reversed core patch and the edge of the African Large Low Shear Velocity Province are physically so close got us thinking. We’ve come up with a model linking the two phenomena. We suggest that the unusual African mantle changes the flow of iron in the core underneath, which in turn changes the way the magnetic field behaves at the edge of the seismic province, and leads to the reversed flux patches.
We speculate that these reversed core patches grow rapidly and then wane more slowly. Occasionally one patch may grow large enough to dominate the magnetic field of the Southern Hemisphere – and the poles reverse.
The conventional idea of reversals is that they can start anywhere in the core. Our conceptual model suggests there may be special places at the core-mantle boundary that promote reversals. We do not yet know if the current field is going to reverse in the next few thousand years, or simply continue to weaken over the next couple of centuries.
But the clues provided by the ancestors of modern-day southern Africans will undoubtedly help us to further develop our proposed mechanism for reversals. If correct, pole reversals may be “Out of Africa.”» (February 6, 2017, 4.52am, GMT).
John Tarduno.
«John A. Tarduno is Professor of Geophysics in the Department of Earth and Environmental Sciences at the University of Rochester, where he also holds a dual appointment as Professor of Physics & Astronomy. His research centers on the application of paleomagnetism to problems in geodynamics, geomagnetism and environmental change.
He received a BS degree in geophysics from Lehigh University (1983) and an MS and PhD in geophysics from Stanford University (1987). After postdoctoral work at Stanford and ETH-Zurich, he was Assistant Research Geophysicist with Scripps Institution of Oceanography (1990-1993). He joined the Department of Earth and Environmental Sciences at the University of Rochester in 1993, where he founded the paleomagnetism laboratory. He has served as co-chief scientist on an ocean drilling cruise in the Pacific Ocean, and led field research in Australia, Botswana, India, Japan, Lesotho, New Zealand, South Africa, Swaziland, and Zimbabwe. He has also led scientific expeditions to the High Canadian Arctic and the Sahara.
John is the recipient of numerous honours, including election as Fellow of the American Geophysical Union and Fellow of the American Association for the Advancement of Science for "providing large-impact contributions to the study of Earth's paleomagnetic record and for a matching mentoring outreach to students in this geophysical discipline." Most recently, he was awarded the Price Medal of the Royal Astronomical Society, for investigations of outstanding merit in solid-earth geophysics, oceanography, or planetary sciences». (Theconversation.com)
Vincent Hare
Видео: «Hubblecast 77: Hubble and the Bermuda Triangle of space».
More information and download options.
Subscribe to our iTunes channel here.
Credit:
Directed by: Georgia Bladon
Visual design and editing: Martin Kornmesser
Written by: Georgia Bladon
Narration: Sara Mendes da Costa
Images:NASA, ESA
Videos:NASA, ESA
Music: Johan B. Monell (www.johanmonell.com)
Web and technical support: Mathias Andre and Raquel Yumi Shida
Executive producer: Lars Lindberg Christensen». (Опубликовано: 18 сент. 2014 года).
Видео: «Geomagnetic innovations 2015 CO-LABS winner, foundational technology».
«In the category of Foundational Technology, CO-LABS recognized experts from the CIRES and NOAA in the geomagnetism group of NOAA's National Centers for Environmental Information (NCEI) in Boulder won for a suite of recent achievements. Those include a) a newly updated representation of Earth’s magnetic field—the World Magnetic Model - used daily by millions of people (including Google and Apple users) for military, mobile phone and other navigation needs; b) CrowdMag, a citizen science application and experiment that turns smartphones into mobile scientific instruments that measure the magnetic field and send data anonymously back to NOAA to help verify and improve magnetic models; and c) pioneering work to determine if magnetometers could someday help detect tsunamis in real-time. More». (Опубликовано: 13 окт. 2015 года).
Планетарный магнитный переворот.
Магнитными свойствами Земли люди пользовались с древних времен, с тех пор как в Китае был изобретен компас. Правда, в древности и в средневековье считали, что стрелка компаса притягивается к Полярной звезде. Представление о том, что вся наша планета представляет собой магнит, сформировалось к концу XVI века. Рубежом можно считать 1600 год, когда появился труд английского ученого Уильяма Гильберта «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле». Но Гильберт считал, что магнитные полюса Земли (то есть, в современном понимании, места, где линии магнитного поля перпендикулярны земной поверхности) совпадают с географическими полюсами.
Позднее люди заметили, что точки, куда указывают стрелки компаса, не совпадают с северным и южным географическими полюсами. В 1831 году экспедиция британского полярного исследователя Джеймса Кларка Росса нашла Северный магнитный полюс на мысе Аделаида, что на полуострове Бутия в канадской Арктике. Южного магнитного полюса в 1830-х – 1840-х годах безуспешно пытались достигнуть француз Дюмон-Дюрвиль, американец Уилкс и все тот же Росс. Однако его расположение, на антарктической Земле Адели, вычислил участник экспедиции Дюмон-Дюрвиля Венсан-Дюмолен. Люди впервые побывали на Южном магнитном полюсе лишь в 1909 году, это были трое участников британской антарктической экспедиции на судне «Нимрод».
К началу XX века все казалось твердо установленным: магнитные полюса пусть и не совпадали с географическими, но отстояли от них на сравнительно небольшое расстояние. Стоит только уточнить, что Южный магнитный полюс Земли с точки зрения физики следовало бы называть северным и наоборот, так как на южный полюс указывает южный конец стрелки компаса (а северный ее конец на северный магнитный полюс), а одноименные полюса магнита должны отталкиваться, а не притягиваться. Но для простоты этим обычно пренебрегают и называют Северным магнитным полюсом тот, что в Арктике, а Южным – тот, что в Антарктиде.
Однако в 1903 году обнаружился первый сюрприз. Амундсен, путешествовавший по Арктике, обнаружил, что Северный магнитный полюс переместился с места, где он был найден Россом. Так было открыто движение магнитных полюсов. Со временем и Северный и Южный магнитный полюса довольно сильно отдалились от места их первоначального обнаружения.
В 1905 году последовал второй сюрприз. Французский физик Бернар Брюнес исследовал вулканические породы горного массива Канталь на юге Франции возрастом около 750 тысяч лет назад и обнаружил, что вектор их магнитного поля направлен в противоположном направлении по сравнению с современным магнитным полем Земли. Брюнес предположил, что в момент образования горной породы направление магнитного поля Земли было иным. Так впервые была замечена инверсия магнитного поля в прошлом.
Сейчас эта шкала значительно уточнена благодаря исследованиям осадочных пород океанов, проведенных в конце 1960-х годов на специальных буровых судах «Гломар Челленджер» и «Джойдес Резолюшн». Ученые проделали тысячи скважин, получая со дна керны пород общей длиной до полутора километров. Благодаря наличию керна, можно наблюдать за изменениями магнитосферы в течение тысячелетий без перерыва, тогда как вулканические породы фиксируют лишь короткий промежуток времени.
Второе явление, которое часто приводят в качестве свидетельства скорой инверсии магнитных полюсов – общее ослабление магнитного поля Земли. По словам Маунда и Ливермора, его напряженность сейчас падает примерно на пять процентов за столетие. Тардуно и Хар указывают на особо слабое место в современной магнитосфере – Южно-Атлантическую, или Бразильскую аномалию, которая, по их мнению, стала первым предвестником грядущей инверсии.
Что же в итоге? Можно сделать два вывода:
- Магнитное поле Земли многократно меняло полярность в прошлом, и нет никаких оснований думать, что этого не произойдет в будущем. Рано или поздно произойдет.
- Предсказать инверсию магнитного поля даже с точностью до тысячи лет невозможно. Для этого надо было бы обладать существенно большей информацией о том, что происходит в земном ядре.
Следует помнить и о том, что инверсия... длится.., пока магнитные полюса не займут своего нового положения. Все это время напряженность магнитного поля планеты снижена, а вместо двух главных полюсов, возникает несколько временных, в разных точках. Хотя этот период несет угрозу, так как ослабевает магнитная защита Земли от... радиации, его постепенность даст людям время принять меры для защиты как человечества, так и современной техники от электромагнитного излучения». (12 февраля 2017, 21:06).
Файл 3. http://artefact-2007.blogspot.ru/2013/07/1-3.html .
На эту тему:
«Ослабление магнитного поля Земли в 2014 году».
«Магнитный переполох».
«Магнитное поле Земли ожидают катастрофические изменения».
 |
| Обтекание магнитосферы Земли солнечным ветром. Изображение: NASA |
«Геофизики из Рочестерского университета Джон Тардуно и Винсент Хар назвали местоположение аномалии, с которой связан намечающийся переворот магнитного поля Земли. Свои выводы американские ученые изложили в колонке издания "The Conversation".
По их мнению, магнитное поле Земли ослабевает в течение последних 160 лет, а главной причиной этого является Южно-атлантическая аномалия, простирающаяся в Южном полушарии между Зимбабве и Чили. Напряженность магнитного поля в этой области настолько слаба, что, по словам ученых, расположенные выше нее спутники практически не защищены от космической радиации.Источник Южно-атлантической аномалии спрятан в недрах планеты, между ядром и мантией, в районе под Южной Африкой, где направление магнитного поля в настоящее время противоположно его средней (глобальной) ориентации.
Геофизики отмечают, что магнитное поле над Южно-атлантической аномалией продолжает ослабевать, что предвещает глобальный разворот магнитных полюсов планеты. Подобного рода событие, по мнению специалистов, скажется на работоспособности наземных и орбитальных электронных систем и навигационного оборудования, а также заболеваемости раком». (8 февраля 2017, 00:07).
Does an anomaly in the Earth’s magnetic field portend a coming pole reversal?
«The Earth is blanketed by a magnetic field. It’s what makes compasses point north, and protects our atmosphere from continual bombardment from space by charged particles such as protons. Without a magnetic field, our atmosphere would slowly be stripped away by harmful radiation, and life would almost certainly not exist as it does today.
You might imagine the magnetic field is a timeless, constant aspect of life on Earth, and to some extent you would be right. But Earth’s magnetic field actually does change. Every so often – on the order of several hundred thousand years or so – the magnetic field has flipped. North has pointed south, and vice versa. And when the field flips it also tends to become very weak.
 |
| On the left, the Earth’s magnetic field we’re used to. On the right, a model of what the magnetic field might be like during a reversal. (NASA/Gary Glazmaier, CC BY) |
What currently has geophysicists like us abuzz is the realization that the strength of Earth’s magnetic field has been decreasing for the last 160 years at an alarming rate. This collapse is centered in a huge expanse of the Southern Hemisphere, extending from Zimbabwe to Chile, known as the South Atlantic Anomaly. The magnetic field strength is so weak there that it’s a hazard for satellites that orbit above the region – the field no longer protects them from radiation which interferes with satellite electronics.
And the field is continuing to grow weaker, potentially portending even more dramatic events, including a global reversal of the magnetic poles. Such a major change would affect our navigation systems, as well as the transmission of electricity. The spectacle of the northern lights might appear at different latitudes. And because more radiation would reach Earth’s surface under very low field strengths during a global reversal, it also might affect rates of cancer.We still don’t fully understand what the extent of these effects would be, adding urgency to our investigation. We’re turning to some perhaps unexpected data sources, including 700-year-old African archaeological records, to puzzle it out.
Genesis of the geomagnetic field
 |
| Cutaway image of the Earth’s interior |
Earth’s magnetic field is created by convecting iron in our planet’s liquid outer core. From the wealth of observatory and satellite data that document the magnetic field of recent times, we can model what the field would look like if we had a compass immediately above the Earth’s swirling liquid iron core.
These analyses reveal an astounding feature: There’s a patch of reversed polarity beneath southern Africa at the core-mantle boundary where the liquid iron outer core meets the slightly stiffer part of the Earth’s interior. In this area, the polarity of the field is opposite to the average global magnetic field. If we were able to use a compass deep under southern Africa, we would see that in this unusual patch north actually points south.This patch is the main culprit creating the South Atlantic Anomaly. In numerical simulations, unusual patches similar to the one beneath southern Africa appear immediately prior to geomagnetic reversals.
The poles have reversed frequently over the history of the planet, but the last reversal is in the distant past, some 780,000 years ago. The rapid decay of the recent magnetic field, and its pattern of decay, naturally raises the question of what was happening prior to the last 160 years.
Archaeomagnetism takes us further back in time
 |
| Grain bins of the style used centuries ago. (John Tarduno, CC BY-ND) |
Using this kind of data, we have a partial history of archaeomagnetism for the Northern Hemisphere. In contrast, the Southern Hemisphere archaeomagnetic record is scant. In particular, there have been virtually no data from southern Africa – and that’s the region, along with South America, that might provide the most insight into the history of the reversed core patch creating today’s South Atlantic Anomaly.
But the ancestors of today’s southern Africans, Bantu-speaking metallurgists and farmers who began to migrate into the region between 2,000 and 1,500 years ago, unintentionally left us some clues. These Iron Age people lived in huts built of clay, and stored their grain in hardened clay bins. As the first agriculturists of the Iron Age of southern Africa, they relied heavily on rainfall.The communities often responded to times of drought with rituals of cleansing that involved burning mud granaries. This somewhat tragic series of events for these people was ultimately a boon many hundreds of years later for archaeomagnetism. Just as in the case of the firing and cooling of a pot, the clay in these structures recorded Earth’s magnetic field as they cooled. Because the floors of these ancient huts and grain bins can sometimes be found intact, we can sample them to obtain a record of both the direction and strength of their contemporary magnetic field. Each floor is a small magnetic observatory, with its compass frozen in time immediately after burning.
With our colleagues, we’ve focused our sampling on Iron Age village sites that dot the Limpopo River Valley, bordered today by Zimbabwe to the north, Botswana to the west and South Africa to the south.
 |
| What’s happening deep within the Earth, beneath the Limpopo River Valley? (John Tarduno, CC BY-ND) |
Magnetic field in flux
Sampling at Limpopo River Valley locations has yielded the first archaeomagnetic history for southern Africa between A.D. 1000 and 1600. What we found reveals a period in the past, near A.D. 1300, when the field in that area was decreasing as rapidly as it is today. Then the intensity increased, albeit at a much slower rate.
The occurrence of two intervals of rapid field decay – one 700 years ago and one today – suggests a recurrent phenomenon. Could the reversed flux patch presently under South Africa have happened regularly, further back in time than our records have shown? If so, why would it occur again in this location?
Over the last decade, researchers have accumulated images from the analyses of earthquakes’ seismic waves. As seismic shear waves move through the Earth’s layers, the speed with which they travel is an indication of the density of the layer. Now we know that a large area of slow seismic shear waves characterizes the core mantle boundary beneath southern Africa.
 |
| Location of the South Atlantic Anomaly. (Michael Osadicw/John Tarduno, CC BY-ND) |
This particular region underneath southern Africa has the somewhat wordy title of the African Large Low Shear Velocity Province. While many wince at the descriptive but jargon-rich name, it is a profound feature that must be tens of millions of years old. While thousands of kilometers across, its boundaries are sharp. Interestingly, the reversed core flux patch is nearly coincident with its eastern edge.
 |
| John Tarduno. (Photo: University Communications) |
We speculate that these reversed core patches grow rapidly and then wane more slowly. Occasionally one patch may grow large enough to dominate the magnetic field of the Southern Hemisphere – and the poles reverse.
The conventional idea of reversals is that they can start anywhere in the core. Our conceptual model suggests there may be special places at the core-mantle boundary that promote reversals. We do not yet know if the current field is going to reverse in the next few thousand years, or simply continue to weaken over the next couple of centuries.
But the clues provided by the ancestors of modern-day southern Africans will undoubtedly help us to further develop our proposed mechanism for reversals. If correct, pole reversals may be “Out of Africa.”» (February 6, 2017, 4.52am, GMT).
John Tarduno.
«John A. Tarduno is Professor of Geophysics in the Department of Earth and Environmental Sciences at the University of Rochester, where he also holds a dual appointment as Professor of Physics & Astronomy. His research centers on the application of paleomagnetism to problems in geodynamics, geomagnetism and environmental change.
He received a BS degree in geophysics from Lehigh University (1983) and an MS and PhD in geophysics from Stanford University (1987). After postdoctoral work at Stanford and ETH-Zurich, he was Assistant Research Geophysicist with Scripps Institution of Oceanography (1990-1993). He joined the Department of Earth and Environmental Sciences at the University of Rochester in 1993, where he founded the paleomagnetism laboratory. He has served as co-chief scientist on an ocean drilling cruise in the Pacific Ocean, and led field research in Australia, Botswana, India, Japan, Lesotho, New Zealand, South Africa, Swaziland, and Zimbabwe. He has also led scientific expeditions to the High Canadian Arctic and the Sahara.
 |
| Vincent Hare |
Vincent Hare
«Postdoctoral Associate in Earth and Environmental Sciences, University of Rochester.
Vincent is originally from Cape Town, South Africa, and holds degrees in both Physics and Archaeological Science, from the Universities of Cape Town (BSc) and Oxford (MSc, DPhil), where he was Clarendon Scholar. He is fascinated by novel applications of physics to the study of the Earth and its history, with broad interests in dating methods, geomagnetism, and palaeoclimatology». (Theconversation.com) Видео: «Hubblecast 77: Hubble and the Bermuda Triangle of space».
«This Hubblecast tells the story of what happens to Hubble in the mysterious region known as the South Atlantic Anomaly. When satellites pass through this area they are bombarded with swarms of intensely high energy particles. This can produce "glitches" in astronomical data, malfunctioning of on-board electronics, and has even shut down unprepared spacecraft for weeks!
Subscribe to our iTunes channel here.
Credit:
Directed by: Georgia Bladon
Visual design and editing: Martin Kornmesser
Written by: Georgia Bladon
Narration: Sara Mendes da Costa
Images:NASA, ESA
Videos:NASA, ESA
Music: Johan B. Monell (www.johanmonell.com)
Web and technical support: Mathias Andre and Raquel Yumi Shida
Executive producer: Lars Lindberg Christensen». (Опубликовано: 18 сент. 2014 года).
Видео: «Geomagnetic innovations 2015 CO-LABS winner, foundational technology».
«In the category of Foundational Technology, CO-LABS recognized experts from the CIRES and NOAA in the geomagnetism group of NOAA's National Centers for Environmental Information (NCEI) in Boulder won for a suite of recent achievements. Those include a) a newly updated representation of Earth’s magnetic field—the World Magnetic Model - used daily by millions of people (including Google and Apple users) for military, mobile phone and other navigation needs; b) CrowdMag, a citizen science application and experiment that turns smartphones into mobile scientific instruments that measure the magnetic field and send data anonymously back to NOAA to help verify and improve magnetic models; and c) pioneering work to determine if magnetometers could someday help detect tsunamis in real-time. More». (Опубликовано: 13 окт. 2015 года).
Планетарный магнитный переворот.
 |
| Магнитное поле Земли. (Wikimedia Commons) |
«В первые дни февраля большое внимание привлекли заявления ученых о возможности в обозримом будущем смены магнитных полюсов Земли (инверсии магнитного поля). Сначала этой теме посвятили популярную статью геофизики Йон Маунд и Фил Ливермор из Лидского университета, затем о некоторых дополнительных деталях сообщили в другой статье Джон Тардуно и Винсент Хар из Университета Рочестера.
Следует заметить, что идея о скорой, в геологическом масштабе времени, инверсии земного магнитного поля, отнюдь не нова, и с начала 2000-х годов высказывается различными учеными регулярно. Ряд явлений, которые наблюдаются в последние десятилетия, действительно дают основания для таких прогнозов. Но, поскольку никакой регулярности в поведении магнитосферы Земли, так и не было обнаружено, нельзя говорить о том, что инверсия магнитного поля вот-вот начнется. Скорее всего, это событие действительно произойдет в будущем, но предсказать его дату мы не можем.Магнитными свойствами Земли люди пользовались с древних времен, с тех пор как в Китае был изобретен компас. Правда, в древности и в средневековье считали, что стрелка компаса притягивается к Полярной звезде. Представление о том, что вся наша планета представляет собой магнит, сформировалось к концу XVI века. Рубежом можно считать 1600 год, когда появился труд английского ученого Уильяма Гильберта «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле». Но Гильберт считал, что магнитные полюса Земли (то есть, в современном понимании, места, где линии магнитного поля перпендикулярны земной поверхности) совпадают с географическими полюсами.
Позднее люди заметили, что точки, куда указывают стрелки компаса, не совпадают с северным и южным географическими полюсами. В 1831 году экспедиция британского полярного исследователя Джеймса Кларка Росса нашла Северный магнитный полюс на мысе Аделаида, что на полуострове Бутия в канадской Арктике. Южного магнитного полюса в 1830-х – 1840-х годах безуспешно пытались достигнуть француз Дюмон-Дюрвиль, американец Уилкс и все тот же Росс. Однако его расположение, на антарктической Земле Адели, вычислил участник экспедиции Дюмон-Дюрвиля Венсан-Дюмолен. Люди впервые побывали на Южном магнитном полюсе лишь в 1909 году, это были трое участников британской антарктической экспедиции на судне «Нимрод».
К началу XX века все казалось твердо установленным: магнитные полюса пусть и не совпадали с географическими, но отстояли от них на сравнительно небольшое расстояние. Стоит только уточнить, что Южный магнитный полюс Земли с точки зрения физики следовало бы называть северным и наоборот, так как на южный полюс указывает южный конец стрелки компаса (а северный ее конец на северный магнитный полюс), а одноименные полюса магнита должны отталкиваться, а не притягиваться. Но для простоты этим обычно пренебрегают и называют Северным магнитным полюсом тот, что в Арктике, а Южным – тот, что в Антарктиде.
Однако в 1903 году обнаружился первый сюрприз. Амундсен, путешествовавший по Арктике, обнаружил, что Северный магнитный полюс переместился с места, где он был найден Россом. Так было открыто движение магнитных полюсов. Со временем и Северный и Южный магнитный полюса довольно сильно отдалились от места их первоначального обнаружения.
В 1905 году последовал второй сюрприз. Французский физик Бернар Брюнес исследовал вулканические породы горного массива Канталь на юге Франции возрастом около 750 тысяч лет назад и обнаружил, что вектор их магнитного поля направлен в противоположном направлении по сравнению с современным магнитным полем Земли. Брюнес предположил, что в момент образования горной породы направление магнитного поля Земли было иным. Так впервые была замечена инверсия магнитного поля в прошлом.
 |
| Бернар Брюнес |
Сначала эта гипотеза казалась невероятной, но постепенно геофизики находили все больше подтверждений того, что магнитные полюса Земли ранее менялись местами. Так, в 1920-е годы японский исследователь Мотонори Матуяма, изучив образцы базальта, собранные в Японии и Маньчжурии, пришел к сходным выводам. Он определил, что в период с 2,58 млн. до 0,78 млн. лет назад направление линий магнитного поля Земли было обратным (с нынешней точки зрения). Сейчас этот период геомагнитной истории назван именем Матуямы, а переворот, приведший магнитосферу к современному состоянию – переворотом Брюнеса – Матуямы.
 |
| Мотонори Матуяма (справа) на борту исследовательской подводной лодки (1934) |
Узнать, каким было магнитное поле Земли в древности, ученым помогают “записи” магнитных линий в различных горных породах. Дела в том, что магнитные горные породы вулканического происхождения приобретают намагниченность после того, как остынут ниже определенной температуры (так называемой «точки Кюри»). С этого момента они сохраняют направление и напряженность магнитных линий таким, каким оно было в тот момент. Если вторичного нагревания породы не происходит, запись древнего магнитного поля сохраняется тысячи и миллионы лет. Сходное явление происходит при литификации некоторых минералов в осадочных горных породах, поскольку магнитные частицы, оседая на дно водоема, ориентируются в направлении силовых линий магнитного поля, существующего в данное время в данном месте. В вулканических породах такая намагниченность называется термоостаточной, в осадочных – ориентационной.
Способность горных пород хранить данные о древнем магнитном поле Земли во второй половине XX века позволила создать особый раздел геологии – палеомагнитологию. Ученые убедились, что данные о направлении магнитного поля в одни и те же эпохи совпадают в породах из разных мест земного шара. В 1963 году удалось создать первую магнитостратиграфическую шкалу. Она охватила последние 3,5 млн. лет истории Земли и содержала два периода прямой магнитной полярности и один период – обратной, то есть инверсия магнитного поля за это время произошла трижды.Сейчас эта шкала значительно уточнена благодаря исследованиям осадочных пород океанов, проведенных в конце 1960-х годов на специальных буровых судах «Гломар Челленджер» и «Джойдес Резолюшн». Ученые проделали тысячи скважин, получая со дна керны пород общей длиной до полутора километров. Благодаря наличию керна, можно наблюдать за изменениями магнитосферы в течение тысячелетий без перерыва, тогда как вулканические породы фиксируют лишь короткий промежуток времени.
 |
| Исследовательское буровое судно «Гломар Челленджер» |
Теперь геологи знают, что магнитное поле Земли существует не менее трех с половиной миллиардов лет, и за это время оно меняло полярность множество раз. Для последних 165 миллионов лет земной истории построена достаточно точная магнитостратиграфическая шкала. Но никакой закономерности в инверсиях магнитного поля обнаружить так и не удалось. В последние несколько миллионов лет инверсии случались приблизительно раз в 200 – 250 тысяч лет. Однако для более ранних эпох отмечаются периоды стабильности и в 20, и в 40, и в 70 миллионов лет. Бывали и другие периоды, когда магнитные полюса Земли менялись местами раз в 40 тысяч лет.
Поскольку переворот Брюнеса – Матуямы произошел около 780 млн. лет назад и был последней по времени глобальной инверсией, затянувшаяся пауза заставляет задуматься о приближении новой смены полюсов. И в некоторых событиях ученые видят подтверждение этого. Во-первых, они обращают внимание, что скорость перемещения магнитных полюсов Земли, за которыми внимательно следили весь XX век, в последние десятилетия значительно увеличилась. Если в старых учебниках можно прочитать, что магнитные полюса смещаются примерно на десять километров в год, то в 1980-х годах обнаружили, что они значительно ускорились. К 1990-м годам Северный магнитный полюс стал проходить в год по 15 километров, а в 2000-е он разогнался до 50 и более километров за год. Если так пойдет дальше, скоро он переместится в Россию, на Таймыр. Интересно, что Южные магнитный полюс тоже ускорился, но куда менее, чем Северный, и больше 15 километров в год не проходит.Второе явление, которое часто приводят в качестве свидетельства скорой инверсии магнитных полюсов – общее ослабление магнитного поля Земли. По словам Маунда и Ливермора, его напряженность сейчас падает примерно на пять процентов за столетие. Тардуно и Хар указывают на особо слабое место в современной магнитосфере – Южно-Атлантическую, или Бразильскую аномалию, которая, по их мнению, стала первым предвестником грядущей инверсии.
 |
| Южно-Атлантическая аномалия |
Действительно, в геологическом прошлом инверсиям магнитного поля, как правило, предшествовало общее ослабление его напряженности в восемь – десять раз. Но следует упомянуть, что оппоненты сторонников близкой инверсии обращают внимание: изменения напряженности (как уменьшение, так и увеличение) встречаются в геомагнитной истории и сами по себе, без связи с инверсиями. Последние полтора века мы наблюдаем ослабление магнитного поля, но до этого был период его усиления. Так что основанием для прогноза это служить не может. Впрочем, даже те, кто ждет скорую инверсию, говорят о сроке в ближайшие пару тысяч лет – точнее предсказать никто не берется.
А почему вообще инверсии происходили? Ответ следует искать в природе магнитного поля Земли. Оно возникает благодаря наличию у планетарного ядра жидкой части. Раскаленная жидкость внутри Земли совершает движения. У этих движений две причины. Поскольку на границе мантии с жидким ядром температура равна около 3800 кельвинов, а на границы жидкой и твердой частей ядра – целых 6000 кельвинов, такая разница температур вызывает конвекцию. Более горячие потоки поднимаются вверх к мантии, потом остывают и направляют к твердому ядру. Вторая причина – сила Кориолиса, смещающая жидкость благодаря вращению Земли. Поскольку жидкость представляет собой электропроводящие расплавы железа, ее движение порождает электромагнитное поле. Движение заряженных частиц в магнитном поле поддерживается возникающей там силой Лоренца. Но если общий принцип возникновения магнитного поля Земли понятен, то многие детали его ученым неясны. Видимо, периодически сменяющие друг друга периоды прямой и обратной магнитной полярности связаны с тем, что сложная система потоков проводящей жидкости в ядре колеблется между двумя устойчивыми состояниями, которые иногда сменяют друг друга.Что же в итоге? Можно сделать два вывода:
- Магнитное поле Земли многократно меняло полярность в прошлом, и нет никаких оснований думать, что этого не произойдет в будущем. Рано или поздно произойдет.
- Предсказать инверсию магнитного поля даже с точностью до тысячи лет невозможно. Для этого надо было бы обладать существенно большей информацией о том, что происходит в земном ядре.
Следует помнить и о том, что инверсия... длится.., пока магнитные полюса не займут своего нового положения. Все это время напряженность магнитного поля планеты снижена, а вместо двух главных полюсов, возникает несколько временных, в разных точках. Хотя этот период несет угрозу, так как ослабевает магнитная защита Земли от... радиации, его постепенность даст людям время принять меры для защиты как человечества, так и современной техники от электромагнитного излучения». (12 февраля 2017, 21:06).
На эту тему:
«Ослабление магнитного поля Земли в 2014 году».
«Магнитный переполох».
«Магнитное поле Земли ожидают катастрофические изменения».
Геологи нашли в ЮАР возможный центр "переворота" магнитного поля Земли
ОтветитьУдалить"Обожженная глина из хижин средневековых жителей Южной Африки помогли геологам выяснить, что магнитное поле планеты теряло свою силу уже более тысячелетия, а не только в последние годы и что его "переворот" произойдет в будущем в этой точке, заявляют ученые в статье в журнале "Nature Communications": "Antiquity of the South Atlantic Anomaly and evidence for top-down control on the geodynamo". (Published online: 28 July 2015). http://www.nature.com/articles/ncomms8865
"Геологи достаточно давно считали, что инверсии магнитного поля происходят в случайных точках на поверхности Земли. Наше исследование говорит о том, что на самом деле это может быть не так", — заявил Джон Тардуно (John Tarduno) из университета Рочестера (США).
Тардуно и его коллеги нашли предполагаемую точку, где уже происходила и где в следующий раз произойдет перемена полюсов планеты, благодаря совершенно неожиданной вещи – ритуалам, которые древние жители Южной Африки использовали для очистки поселений от "злых духов" (и насекомых).
Как объясняют ученые, местные племена бушменов и прочих народностей периодически сжигали свои хижины, корзины с зерном и краали (загоны для скота), и в ходе таких "пожаров" глиняный пол домов и загонов прогревался до очень высоких температур, превышающих тысячу градусов Цельсия.
Многие породы Земли, в том числе и глина, содержат в себе атомы железа и гранулы содержащих его пород, в которых "записана" информация о том, куда было "повернуто" магнитное поле планеты и какой силой оно обладало в момент их формирования. Если глину нагреть до определенной температуры, "отпечатавшаяся" в ней информация о магнитном поле стирается и перезаписывается данными о текущем состоянии поля.
Этот факт, вместе с традициями ритуального сожжения, помог Тардуно и его коллегам вычислить, какой силой обладало магнитное поле Земли в различные периоды времени с 13 по 16 век, опираясь на данные по следам магнитного поля в обожжённом глиняном полу хижин.
Как оказалось, сила магнитного поля Земли в этом регионе в прошлом была тоже низкой и она падала по мере течения времени, причем делала это быстрее, чем падает сила поля сегодня. Это означает, что текущий тренд снижения силы магнитного поля, который, как считалось ранее, начался в 19 веке, имеет более глубокие корни.
Данный регион, как считают ученые, опираясь на аномально низкую силу магнитного поля в Южной Атлантике и в этой части ЮАР, может служить своеобразной точкой "переворота", заставляющей магнитные полюса Земли периодически менять свое положение.
В пользу этого говорит то, что под данным регионом мира находится особенно плотная и горячая "колонна" из пород мантии высотой в 2-3 тысячи метров и длиной в несколько сотен километров, мешающая нормальному движению потоков расплавленной материи в ядре планеты, которые, собственно, и порождают магнитное поле Земли.
Как подчеркивают ученые, открытие этой зоны не обязательно говорит о том, что инверсия магнитного поля уже началась или произойдет в ближайшем будущем. С другой стороны, оно позволяет с достаточно большой уверенностью говорить, что этот процесс начнется в этой точке на берегу реки Лимпопо". (29.07.2015, 10:56). https://ria.ru/science/20150729/1152515812.html
Что будет с Землей, если магнитные полюса поменяются местами
Удалить"Факт неминуемой смены магнитных полюсов Земли многим ученым представили как данность: доцент климатологи и метерололого-географического факультета МГУ Последние расчеты свидетельствуют о смещении плюсов к экватору. Последние расчеты ученых говорят о том, что магнитные полюса с большой скоростью смещаются в сторону экватора. Расчеты российских ученых подтверждают их американские и европейские коллеги. Последние цифры говорят, что Северный магнитный полюс за 20 лет сместился на 200 км и сейчас двигается в 5 раз быстрее, чем год назад.
Постепенно, но катастрофично
По утверждению некоторых специалистов по изучению магнитного поля Земли, при ускорении движения полюсов оно может одновременно отключиться уже над всей территорией планеты, и человечество тогда останется беззащитным перед космическими угрозами. Так считает главный научный сотрудники Института Океанологи РАН А.М. Городницкий. Над атмосферой есть ионосфера, напоминает Александр Моисеевич. Именно в ней при этой магнитной аномалии возникают гигантские озоновые дыры. И наряду с солнечным ветром жесткая гамма космического излучения также достигает поверхности Земли, причиняя ей урон катастрофических масштабов. Однако возможен и другой вариант. Последние исследования ученых показали: если скорость смещения магнитных полюсов останется прежней, то магнитное поле Земли будет исчезать постепенно. В этом случае человечество столкнется с длинной чередой природных и техногенных катастроф. Стихийных бедствий будет происходить все больше, а катастрофы будут случаться все чаще. И в этом случае гибель человечества наступит не от солнечного ветра, а от постепенного радиоактивного заражения планеты.
Жить и работать по ночам
Но некоторые исследователи считают, что человечество сможет к этому приспособиться. Как считает доктор технических наук В. Д. Дудышев, не исключено, что людям придется работать по ночам, а днем спать: в светлое время суток жестче радиоактивное излучение. Валерий Дмитриевич не исключает возникновение в этой связи на Земле подземных городов, а люди в предлагаемых обстоятельствах будут работать в скафандрах..." (26 мая 2018). https://news.rambler.ru/scitech/39947873-chto-budet-s-zemley-esli-polyusa-pomenyayutsya-mestami/
Земля периодически теряет свой резонансный сектор и происходит инверсия. Чтобы понять это необходимо понять физическую сущность гравитации, но опираясь на "эйнштейновскую физику" это невозможно. Только опираясь на опыт Никола Теслы можно понять как достигается резонанс во вращающемся магнитном поле. Инверсия это Апокалипсис.
ОтветитьУдалитьАпокалипсис или начало Хаоса?
ОтветитьУдалитьSalavat Begushev: "Анализировал сегодня сообщения о странной массовой гибели птиц, насекомых, рыб, китов - в разных частях света, которые появлялись в СМИ в последние 3 года.
Последнее сообщение крайне тревожное - о массовой гибели дельфинов - это морские млекопитающие, в США и в Крыму в этом году. https://www.pravda.ru/news/world/09-11-2013/1181527-delfinyi-0/
Понял особенность, которая связывает все эти факты: погибшие виды использовали в качестве главной системы ориентации в ТРЕХМЕРНОМ пространстве (птицы, как и насекомые и морские млекопитающие обитают в трехмерной среде, а человек - на плоскости - на земной поверхности) - магнитное поле Земли.
Тут же вспомнил сообщение об астрофизических явлениях буквально последнего времени - которое, как обычно, широко не транслировалось в СМИ:
"С 22 октября по настоящее время произошло более 40 вспышек классов М и Х, сообщили сотрудники Института прикладной геофизики имени Федорова. Ученые заявляют, что ежедневно на солнечном диске наблюдалось от 5 до 8 групп пятен.
А уникальность вспышек состоит в том, что при такой активности Солнца за указанный период на Земле не произошло ни одной серьезной магнитной бури, передаёт Gismeteo. Новости..." http://www.zato26.org/news/2918
В первоисточнике информации уточняют :
"Любопытно, но при такой солнечной активности за весь этот период на Земле не произошло ни одной серьезной магнитной бури. Все выбросы корональной массы были не геоэффективными. В лучшем случае, они совершали касательное воздействие. Такое сочетание высокой вспышечной активности Солнца и невозмущенной магнитосферы Земли является редким явлением". https://www.gismeteo.ru/news/sobytiya/prosnuvsheesya-solntse-strelyaet-v-raznye-storony/
Реальная "уникальность" и "редкость" ситуации не в том, что : "при такой активности Солнца за указанный период на Земле не произошло ни одной серьезной магнитной бури", а в том, что: выбросы корональной массы Солнца перестали быть "геоэффективным" фактором для Земли.
Говоря понятным языком : ПРОИЗОШЛО СИЛЬНЕЙШЕЕ - КАЧЕСТВЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ - настолько сильное, что оно не реагирует на стандартные астрофизические факторы, и начало ослеплять целые виды фауны из биосферы Земли - уже морских млекопитающих с высокой социальной организацией, то есть животных, поведению которых генетически присуще взаимодействие и взаимовыручка.
Чем вызвано такое изменение магнитного поля Земли? Вывод достаточно очевиден - процессы в геосфере Земли приобрели новое качество:
"Эти результаты находятся в согласии со статистикой сайта USGS (Геологическая служба США), которая показывает увеличение частоты сильных землетрясений (M 5.0 +). Эти тенденции также демонстрируют, что глубина землетрясения уменьшилась, они происходят ближе к поверхности Земли. Небольшие землетрясения происходят вдоль линий разломов и связаны с накоплением стресса". http://the-day-x.ru/trevozhnaya-tendenciya-k-uvelicheniyu-sily-i-chastoty-zemletryasenij-vo-vsem-mire.html
Что будет следующим этапом? Апокалипсис - то есть исчезновение биосферы Земли как таковой, или Хаос - то есть ускоренная эволюция, основанная на естественном отборе?" (1 июля 2017). https://plus.google.com/u/0/+%D0%A4%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%94%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%B2-2007/posts/5Ps6gnRtKn6
https://www.facebook.com/notes/salavat-begushev/1576308499060365/
По материалам: http://maxpark.com/community/politic/content/2306665
Предложено простое объяснение инверсии магнитных полюсов Земли
ОтветитьУдалить"В настоящее время земное магнитное поле представляет собой магнитный диполь (см. рис. 1). Истинный южный магнитный полюс (отрицательный, где силовые линии магнитного поля «входят» в планету) расположен вблизи Северного географического полюса (в Канадском секторе Арктики), истинный северный магнитный полюс (положительный, где силовые линии «выходят» из Земли) сейчас находится недалеко от Южного географического полюса (в Индийском океане вблизи Антарктиды). Однако условно магнитные полюса Земли принято называть в соответствии с их географическим положением — южный магнитный полюс для удобства договорились считать северным, и наоборот. При этом ось магнитного диполя имеет наклон приблизительно в 11,5 градусов по отношению к земной оси вращения, а центр магнитного диполя смещен от центра Земли приблизительно на 430 км...
Наличие у Земли магнитного поля и его ярко выраженную дипольную структуру принято объяснять с помощью теории так называемого геодинамо. Считается, что главной причиной рождения магнитного поля является наличие у нашей планеты жидкого внешнего ядра (внутреннее ядро с глубины 5120 км и до центра Земли — твердое). Температура нижних слоев внешнего ядра выше, чем на его периферии, поэтому за счет тепловой конвекции происходит перемешивание жидких электропроводящих масс железа. Из-за вращения Земли скорость течения должна была бы во внешней части ядра быть больше, чем во внутренней. Однако поднимающаяся из глубины разогретая жидкость тормозит вращение внешних слоев внешнего ядра, а встречные, более холодные, нисходящие потоки, наоборот, ускоряют внутренние слои. Получается, что внутренняя часть внешнего ядра вращается быстрее внешней и играет роль своеобразного ротора (то есть вращающейся части) генератора, а внешняя — роль статора (неподвижной части). Отсюда и название модели — земное динамо, или геодинамо. Подобные течения порождают кольцеобразные электрические токи, которые производят суммарное магнитное поле дипольного характера..." (14.05.2009). https://elementy.ru/novosti_nauki/431077/Predlozheno_prostoe_obyasnenie_inversii_magnitnykh_polyusov_Zemli
Источник:
François Pétrélis, Stéphan Fauve, Emmanuel Dormy, Jean-Pierre Valet. "Simple Mechanism for Reversals of Earth's Magnetic Field" // Physical Review Letters 102, 144503 (2009). http://studylib.net/doc/18915674/simple-mechanism-for-reversals-of-earth-s-magnetic-field
https://www.researchgate.net/publication/24358260_Simple_Mechanism_for_Reversals_of_Earth's_Magnetic_Field
Инверсии магнитного поля Земли могут быть связаны с субдукцией литосферных плит
Удалить"Практически единственной гипотезой, объясняющей природу магнитного поля Земли, до сих пор является так называемая теория геодинамо, согласно которой магнитные поля порождаются неравномерностью вращения внутренней и внешней частей металлического ядра Земли. Подробно о механизме этой модели рассказано в новости "Предложено простое объяснение инверсии магнитных полюсов Земли" («Элементы», 14.05.2009). Хотя теория геодинамо практически безальтернативна, она вызывает массу нареканий. В частности, исходя из классической магнитогидродинамики, динамо-эффект со временем должен затухать, а ядро планеты — остывать. В любом случае, точного понимания механизмов, благодаря которым Земля поддерживает эффект самогенерации магнитного динамо вместе с наблюдаемыми особенностями вроде инверсии магнитного поля до сих пор нет...
Только совсем недавно были разработаны так называемые полноплитные тектонические модели (full-plate tectonic models, см., например, статьи M. Domeier, T. H. Torvsik, 2018. Full-plate modelling in pre-Jurassic time; C. Verard et al., 2015. Geodynamic evolution of the Earth over the Phanerozoic: Plate tectonic activity and palaeoclimatic indicators — так называемая модель V15; K. J. Matthews et al., 2016. Global plate boundary evolution and kinematics since the late Paleozoic — модель M16). Эти модели, учитывающие границы всех литосферных плит — и континентальных и океанических, — а не только континентальных, как это было в предыдущих тектонических моделях, позволили произвести реконструкцию толщины и возраста океанической литосферы доюрского времени, а также скорости ее погружения в мантию.
В результате выяснилось, что между потоком субдукции и частотой инверсий магнитного поля существует положительная корреляция с временным лагом в 120–130 млн лет (рис. 2)..."
Инверсии магнитного поля Земли могут быть связаны с субдукцией литосферных плит. (Окончание)
Удалить"...Существующие сейсмотомографические модели (геофизические модели, основанные на «просвечивании» Земли с помощью сейсмических волн), предполагают, что субдуцирующей (погружающейся) литосферной плите требуется 150–300 млн лет, чтобы достичь границы мантии и ядра. Авторы считают, что за 120–130 млн лет литосферная плита древней океанической коры уже погрузится до глубины, достаточной для того, чтобы нарушить температурное равновесие глубинных оболочек Земли. В качестве обратной реакции, компенсирующей охлаждающий эффект на границе мантии и ядра, возникнет резкое увеличение притока жидкого железа из центральной части ядра к его периферии, в зону внешнего ядра. Как уже говорилось, согласно существующим воззрениям, именно внешнее ядро — вернее динамо-механизм, связанный с конвекцией жидких металлов в этой зоне, — создает магнитное поле Земли. Поэтому смена направлений потоков жидкого железа внутри внешнего ядра может вызвать инверсию магнитного поля Земли.
Тепловая конвекция в жидком внешнем ядре — это отдельная от мантийной конвекции термодинамическая система. Внутри Земли как бы действуют два больших тепловых двигателя, разделенных границей ядро-мантия. Скорость конвекции и термодиффузии во внешнем ядре на несколько порядков выше, чем в нижней мантии, но именно мантийная конвекция доставляет к внешней границе внешнего ядра более холодный материал с поверхности, являясь ключевым фактором теплового воздействия на процесс геодинамо. Последние результаты цифрового моделирования геодинамо (P. Olson, H. Amit, 2014. Magnetic reversal frequency scaling in dynamos with thermochemical convection) показали, что магнитные инверсии происходят тем чаще, чем выше скорость и гетерогенность теплового потока в мантии на границе с ядром, приводящего к его охлаждению. А важнейшим драйвером конвекции в мантии являются холодные литосферные плиты, погружающиеся вдоль активных континентальных окраин. Эти плиты могут тормозиться в верхней или средней мантии, но, в конечном счете, опускаются через нижнюю мантию до ее границы с ядром, о чем свидетельствует продолжение сейсмических аномалий быстрых сейсмических волн вплоть до границы мантии и ядра.
Результаты исследования позволяют по-новому взглянуть на динамические связи между процессами, происходящими на поверхности Земли, на границе ядра и мантии и в верхнем ядре, связывают в рамках единой геодинамической модели субдукцию, мантийную конвекцию, тепловую эволюцию нижней мантии и процессы геодинамо в ядре, определяющие полярность магнитного поля Земли". (28.06.2018). https://elementy.ru/novosti_nauki/433279/Inversii_magnitnogo_polya_Zemli_mogut_byt_svyazany_s_subduktsiey_litosfernykh_plit
Источник:
Mark W. Hounslow, Mathew Domeier, Andrew J. Biggin. "Subduction flux modulates the geomagnetic polarity reversal rate" // Tectonophysics. 2018. DOI: 10.1016/j.tecto.2018.05.018. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195118301963
Земля как магнит: Геомагнитное поле
Удалить"...Такую схему ученые-геофизики обсуждали лет 80 назад. Они считали, что потоки проводящей жидкости внешнего ядра за счет своей кинетической энергии порождают электрические токи, охватывающие земную ось. Эти токи генерируют магнитное поле преимущественно дипольного типа, силовые линии которого на поверхности Земли вытянуты вдоль меридианов (такое поле называется полоидальным). Этот механизм вызывает ассоциацию с работой динамо-машины, отсюда и произошло его название.
Описанная схема красива и наглядна, но, к сожалению, ошибочна. Она основана на предположении, что движение вещества внешнего ядра симметрично относительно земной оси. Однако в 1933 году английский математик Томас Каулинг доказал теорему, согласно которой никакие осесимметричные потоки не способны обеспечить существование долговременного геомагнитного поля. Даже если оно и появится, то век его окажется недолог, вдесятки тысяч раз меньше возраста нашей планеты. Нужна модель посложнее.
«Мы не знаем точно, когда возник земной магнетизм, однако это могло произойти вскоре после формирования мантии и внешнего ядра, — говорит один из крупнейших специалистов по планетарному магнетизму, профессор Калифорнийского технологического института Дэвид Стивенсон. — Для включения геодинамо требуется внешнее затравочное поле, причем не обязательно мощное. Эту роль, к примеру, могло взять на себя магнитное поле Солнца или поля токов, порожденных в ядре за счет термоэлектрического эффекта. В конечном счете это не слишком важно, источников магнетизма хватало. При наличии такого поля и кругового движения потоков проводящей жидкости запуск внутрипланетной динамомашины становился просто неизбежным».
Вот общепринятое объяснение такого запуска. Пусть для простоты затравочное поле почти параллельно оси вращения Земли (на самом деле достаточно, если оно имеет ненулевую компоненту в этом направлении, что практически неизбежно). Скорость вращения вещества внешнего ядра убывает по мере уменьшения глубины, причем из-за его высокой электропроводности силовые линии магнитного поля движутся вместе с ним — как говорят физики, поле «вморожено» в среду. Поэтому силовые линии затравочного поля будут изгибаться, уходя вперед на больших глубинах и отставая на меньших. В конце концов они вытянутся и деформируются настолько, что дадут начало тороидальному полю, круговым магнитным петлям, охватывающим земную ось и направленным в противоположные стороны в северном и южном полушариях. Этот механизм называется w-эффектом..."
Земля как магнит: Геомагнитное поле. (Окончание)
Удалить"...По словам профессора Стивенсона, очень важно понимать, что тороидальное поле внешнего ядра возникло благодаря полоидальному затравочному полю и, в свою очередь, породило новое полоидальное поле, наблюдаемое у земной поверхности: «Оба типа полей планетарного геодинамо взаимосвязаны и не могут существовать друг без друга».
15 лет назад Гэри Глатцмайер вместе с Полом Робертсом опубликовал очень красивую компьютерную модель геомагнитного поля: «В принципе для объяснения геомагнетизма давно имелся адекватный математический аппарат — уравнения магнитной гидродинамики плюс уравнения, описывающие силу тяготения и тепловые потоки внутри земного ядра. Модели, основанные на этих уравнениях, в первозданном виде очень сложны, однако их можно упростить и адаптировать для компьютерных вычислений. Именно это и проделали мы с Робертсом. Прогон на суперкомпьютере позволил построить самосогласованное описание долговременной эволюции скорости, температуры и давления потоков вещества внешнего ядра и связанной с ними эволюции магнитных полей. Мы также выяснили, что если проигрывать симуляцию на временных промежутках порядка десятков и сотен тысяч лет, то с неизбежностью возникают инверсии геомагнитного поля. Так что в этом отношении наша модель неплохо передает магнитную историю планеты. Однако есть затруднение, которое пока еще не удалось устранить. Параметры вещества внешнего ядра, которые закладывают в подобные модели, все еще слишком далеки от реальных условий. Например, нам пришлось принять, что его вязкость очень велика, иначе не хватит ресурсов самых мощных суперкомпьютеров. На самом деле это не так, есть все основания полагать, что она почти совпадает с вязкостью воды. Наши нынешние модели бессильны учесть и турбулентность, которая несомненно имеет место. Но компьютеры с каждым годом набирают силу, и лет через десять появятся гораздо более реалистичные симуляции».
«Работа геодинамо неизбежно связана с хаотическими изменениями потоков железо-никелевого расплава, которые оборачиваются флуктуациями магнитных полей,– добавляет профессор Стивенсон. — Инверсии земного магнетизма — это просто сильнейшие из возможных флуктуаций. Поскольку они стохастичны по своей природе, вряд ли их можно предсказывать заранее — во всяком случае мы этого не умеем»". (Алексей Левин. «Популярная механика» №9, 2010). http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431165
Стойкость земной магнитосферы
Удалить"...Последний раз геомагнитный переворот произошел около 780 тысяч лет назад (он известен как переворот Брюнеса – Матуямы). Никакой периодичности в инверсиях земного магнитного поля обнаружено не было. В последние несколько миллионов лет инверсии случались приблизительно раз в 200 – 250 тысяч лет. Однако для более ранних эпох отмечаются периоды стабильности и в 20, и в 40, и в 70 миллионов лет. Бывали и другие периоды, когда магнитные полюса Земли менялись местами раз в 40 тысяч лет.
Сейчас напряженность магнитного поля Земли падает примерно на пять процентов за столетие. Особую тревогу у сторонников гипотезы о близкой инверсии вызывает так называемая Южно-Атлантическая аномалия – устойчивая область ослабления земной магнитосферы, которая простирается от Южной Америки до Южной Африки. Там величина магнитного поля на уровне моря такая, как в обычном случае на высоте около тысячи километров (менее 32 тысяч нанотесла). Иногда Южно-Атлантической аномалию называют предвестником глобальной магнитной инверсии.
В новом исследовании профессор Ливерпульского университета Ричард Холмс (Richard Holmes) и его соавторы сосредоточились на детальном изучение так называемых «геомагнитных экскурсов», когда северный и южный магнитные полюса значительно смещаются, как во время инверсии, но потом все-таки возвращаются в прежнее положение.
За последние 50 тысяч лет произошло два экскурса. Первый из них известен как «событие Лашан» (Laschamp event), оно было обнаружено при анализе застывших лавовых потоков Лашан у французского города Клермон-Ферран. В дальнейшем это событие было подтверждено при анализе геомагнитных “летописей” в вулканических породах многих регионов мира. Произошел экскурс около 41400 лет назад. Тогда инверсия магнитного поля Земли почти произошла: на краткое время полюса поменялись местами. Но это длилось всего около 440 лет, причем примерно 250 пришлось на период перехода. Интенсивность магнитного поля при этом снизилась на 75 %. Благодаря этому Земля подверглась большему воздействию космических лучей, что вызвало увеличение концентрации изотопов бериллия-10 и углерода-14 в отложениях того времени. Второй экскурс, случившийся 34 тысячи лет назад, известен как «событие озера Моно». Тогда магнитное поле было близко к инверсии, но восстановило свою первоначальную структуру.
Ричард Холмс и его коллеги также обнаружили два геомагнитных события, при которых напряженность магнитного поля значительно падала, но это не привело ни к полноценной инверсии, ни даже к геомагнитному экскурсу. Это случалось 49 и 46 тысяч лет назад, причем структура интенсивности магнитного поля напоминала Южно-Атлантическую аномалию, но степень снижения напряженность поля была значительно выше. Однако ни в одном из этих случаев инверсии магнитосферы Земли не произошло. По мнению авторов работы, это наблюдение показывает, что и Южно-Атлантическая аномалия не может считаться признаком скорой геомагнитной инверсии. Ричард Холмс полагает более вероятным, что и в нынешнем случае магнитное поле Земли со временем восстановит свою интенсивность.
Итоги исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences". (04 мая 2018, 09:30). http://polit.ru/article/2018/05/04/ps_geomagnetic/
Источник:
"Earth’s magnetic field is probably not reversing". (March 30, 2018). http://www.pnas.org/content/early/2018/04/24/1722110115