Откуда у земли магнитное поле: Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

Содержание

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

https://ria.ru/20190613/1555493880.html

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле — РИА Новости, 13.06.2019

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают:… РИА Новости, 13.06.2019

2019-06-13T08:00

2019-06-13T08:00

2019-06-13T08:04

наука

наса

венера

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/154760/95/1547609587_0:103:3276:1946_1920x0_80_0_0_1802942d2e807a433ba5a2a21ef79391.jpg

МОСКВА, 13 июн — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают: готовится смена полюсов из-за волнений в жидкой части ядра планеты, недоступной прямым наблюдениям. Что именно там происходит, понять трудно, но есть много гипотез. Миссия к «железному миру»В 2022 году NASA собирается отправить аппарат к астероиду Психея, находящемуся между Марсом и Юпитером. Его называют железным миром. По отражению лучей с поверхности, по тому, как быстро она нагревается и остывает, ученые поняли, что это если не полностью, то по большей части металл. Не исключено, что именно оттуда к нам прилетают железные метеориты. Это происходит очень редко, всего известно не более двух сотен таких событий. Предполагается, что Психея — ядро планеты земной группы, которая лишилась внешних оболочек. Вместе с Землей и Венерой эта планета формировалась вблизи Солнца, но затем что-то случилось. Может, катастрофа, а может, всему виной повторные разогревы планетоземали — сгустков материи, из которых образуются планеты. Ученые непременно хотят попасть в «железный мир», и не только ради геологической разведки месторождений в интересах наших потомков. В первую очередь — чтобы вплотную исследовать аналог ядра Земли. Почему ядро железноеЯдро Земли — интереснейший объект. Его состав и температура отражаются на вышележащих слоях и атмосфере. Ядро — источник магнитного поля, благодаря которому возникла жизнь. Там же — ключ к тайне образования планет земной группы. Недра Земли исследуют с помощью сейсмических волн и моделирования. Грубо говоря, планета состоит из верхней оболочки — коры, мантии и ядра. О том, что ядро — железное, свидетельствует несколько фактов. У Земли собственное магнитное поле, словно диполь вставлен по оси вращения. Мантия не может генерировать такое поле, она слишком слабо проводит электрический ток. Согласно модели геодинамо на это способна только проводящая жидкость. Значит, часть ядра — жидкая. Железо — один из самых распространенных элементов в Солнечной системе. Это подтверждается его обилием в метеоритах. Во внешней части ядра не проходят упругие S-волны, значит, она жидкая. Внутренняя часть ядра радиусом примерно 1221 километр слабо распространяет S-волны — соответственно, она либо твердая, либо в состоянии, симулирующем твердость. Граница двух слоев в ядре довольно четкая, как и между ядром и нижней мантией. Считается, что ядро железное, с небольшими примесями никеля (на это указывает состав железных метеоритов), кремния, сульфидов и кислорода. Некоторые особенности прохождения сейсмоволн говорят о том, что внутреннее твердое ядро вращается слегка быстрее, чем мантия и кора, примерно на 0,15 градуса в год. Когда и как образовалось ядро Земли? Каково в нем соотношение химических элементов? Почему оно не однородное? Какая там температура? Где источник энергии? И главное, почему ядро вообще сформировалось внутри планеты? По каждому из этих и множеству других вопросов есть немало гипотез.Кому из близнецов повезлоВенеру считают близнецом Земли — она лишь немного меньше по массе и размерам. Но нынешние условия на ее поверхности совершенно другие. У Земли есть собственное магнитное поле, атмосфера и биосфера.У Венеры из этого списка — только ядовитая атмосфера с облаками из серной кислоты. Следов магнитного поля нет и в геологическом прошлом, хотя они могли и исчезнуть. Вероятно, все дело в происхождении близнецов. Венера и Земля образовались в одной части газопылевой туманности, окружавшей Солнце. Зародыши планет увеличивались, притягивая к себе все больше материала. Когда масса стала критической, начались разогрев, плавление. Вещество разделялось на фракции: тяжелые элементы оседали внутри, легкие поднимались наверх. Как полагают ученые из Германии, Японии и Франции, расслоение таких тел, как Земля, идет равномерно и стабильно, каждый слой — однородный. Чтобы ядро получилось двухслойное и неоднородное, где-то ближе к концу процесса планета должна была испытать очень сильный удар другого массивного тела. Часть вещества «пришельца» осталась в недрах Земли, часть была выбита на орбиту, где затем образовалась Луна. От удара внутренности планеты перемешались, и это привело к частичному плавлению ядра.А вот эволюция Венеры прошла гладко, без ЧП космического масштаба. Расслоение благополучно завершилось с образованием твердого железного ядра, неспособного генерировать магнитное поле. Есть и другая гипотеза: спонтанная кристаллизация железного расплава. Однако для этого ему нужно остыть до тысячи Кельвинов, что невозможно. Значит, зародыши кристаллизации проникли извне, сделали вывод ученые из США. Например, из нижней мантии. Это крупные куски железа размером десятки и сотни метров. Откуда им там взяться — большой вопрос.Один из ответов лежит на поверхности Земли в виде древних железистых кварцитов. Возможно, более трех миллиардов лет назад из этих пород сложилось дно океанов. Из-за движения плит оно погрузилось в мантию и оттуда — в ядро.Создание магнитного щитаСоотношение радиоактивных изотопов свинца указывает на возраст ядра: порядка четырех с половиной миллиардов лет. Когда возникло магнитное поле, неизвестно. Его следы встречаются уже в самых древних горных породах Земли возрастом 3,5 миллиарда лет. В соответствии с моделью геодинамо для магнитного поля Земли нужна проводящая жидкость, вращение которой сопровождается перемешиванием. Проблема в том, что магнитное поле у быстро вращающихся жидкостей рано или поздно затухает. Судя по геологическим данным, на видимом нам отрезке времени интенсивность магнитного поля Земли не менялась. Должен быть какой-то постоянный мощный источник энергии.На эту роль есть два кандидата. Температурная конвекция, возможная, если внутреннее ядро горячее внешнего, и композиционная конвекция, то есть перемещение элементов из одной части в другую. Это означает, что твердая часть ядра увеличивается. Но бояться полного застывания не стоит. На это понадобится не один миллиард лет.

https://ria.ru/20180820/1526749995.html

https://ria.ru/20190415/1552557085.html

https://ria.ru/20180322/1516957617.html

https://ria.ru/20190129/1550035242.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/154760/95/1547609587_273:0:3004:2048_1920x0_80_0_0_9f56f605b2d18ef61f2b25095694cb36.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

наса, венера

МОСКВА, 13 июн — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают: готовится смена полюсов из-за волнений в жидкой части ядра планеты, недоступной прямым наблюдениям. Что именно там происходит, понять трудно, но есть много гипотез.

Миссия к «железному миру»

В 2022 году NASA собирается отправить аппарат к астероиду Психея, находящемуся между Марсом и Юпитером. Его называют железным миром.

По отражению лучей с поверхности, по тому, как быстро она нагревается и остывает, ученые поняли, что это если не полностью, то по большей части металл. Не исключено, что именно оттуда к нам прилетают железные метеориты. Это происходит очень редко, всего известно не более двух сотен таких событий.

Предполагается, что Психея — ядро планеты земной группы, которая лишилась внешних оболочек. Вместе с Землей и Венерой эта планета формировалась вблизи Солнца, но затем что-то случилось. Может, катастрофа, а может, всему виной повторные разогревы планетоземали — сгустков материи, из которых образуются планеты.

Ученые непременно хотят попасть в «железный мир», и не только ради геологической разведки месторождений в интересах наших потомков. В первую очередь — чтобы вплотную исследовать аналог ядра Земли.

20 августа 2018, 08:00НаукаАлмазное дно: обнаружен сверхглубокий источник драгоценных минералов

Почему ядро железное

Ядро Земли — интереснейший объект. Его состав и температура отражаются на вышележащих слоях и атмосфере. Ядро — источник магнитного поля, благодаря которому возникла жизнь. Там же — ключ к тайне образования планет земной группы.

Недра Земли исследуют с помощью сейсмических волн и моделирования. Грубо говоря, планета состоит из верхней оболочки — коры, мантии и ядра.

О том, что ядро — железное, свидетельствует несколько фактов. У Земли собственное магнитное поле, словно диполь вставлен по оси вращения. Мантия не может генерировать такое поле, она слишком слабо проводит электрический ток. Согласно модели геодинамо на это способна только проводящая жидкость. Значит, часть ядра — жидкая. Железо — один из самых распространенных элементов в Солнечной системе. Это подтверждается его обилием в метеоритах.

Во внешней части ядра не проходят упругие S-волны, значит, она жидкая. Внутренняя часть ядра радиусом примерно 1221 километр слабо распространяет S-волны — соответственно, она либо твердая, либо в состоянии, симулирующем твердость. Граница двух слоев в ядре довольно четкая, как и между ядром и нижней мантией.

Считается, что ядро железное, с небольшими примесями никеля (на это указывает состав железных метеоритов), кремния, сульфидов и кислорода.

Некоторые особенности прохождения сейсмоволн говорят о том, что внутреннее твердое ядро вращается слегка быстрее, чем мантия и кора, примерно на 0,15 градуса в год.

Когда и как образовалось ядро Земли? Каково в нем соотношение химических элементов? Почему оно не однородное? Какая там температура? Где источник энергии? И главное, почему ядро вообще сформировалось внутри планеты? По каждому из этих и множеству других вопросов есть немало гипотез.

15 апреля 2019, 08:00Наука»Садиться туда — наверняка катастрофа». Чем опасна экспедиция на Венеру

Кому из близнецов повезло

Венеру считают близнецом Земли — она лишь немного меньше по массе и размерам. Но нынешние условия на ее поверхности совершенно другие. У Земли есть собственное магнитное поле, атмосфера и биосфера.

У Венеры из этого списка — только ядовитая атмосфера с облаками из серной кислоты. Следов магнитного поля нет и в геологическом прошлом, хотя они могли и исчезнуть. Вероятно, все дело в происхождении близнецов.

Венера и Земля образовались в одной части газопылевой туманности, окружавшей Солнце. Зародыши планет увеличивались, притягивая к себе все больше материала. Когда масса стала критической, начались разогрев, плавление. Вещество разделялось на фракции: тяжелые элементы оседали внутри, легкие поднимались наверх.

Как полагают ученые из Германии, Японии и Франции, расслоение таких тел, как Земля, идет равномерно и стабильно, каждый слой — однородный. Чтобы ядро получилось двухслойное и неоднородное, где-то ближе к концу процесса планета должна была испытать очень сильный удар другого массивного тела. Часть вещества «пришельца» осталась в недрах Земли, часть была выбита на орбиту, где затем образовалась Луна. От удара внутренности планеты перемешались, и это привело к частичному плавлению ядра.22 марта 2018, 08:00НаукаПочему Луна не из чугуна? Ученые спорят о происхождении спутника Земли

А вот эволюция Венеры прошла гладко, без ЧП космического масштаба. Расслоение благополучно завершилось с образованием твердого железного ядра, неспособного генерировать магнитное поле.

Есть и другая гипотеза: спонтанная кристаллизация железного расплава. Однако для этого ему нужно остыть до тысячи Кельвинов, что невозможно.

Значит, зародыши кристаллизации проникли извне, сделали вывод ученые из США. Например, из нижней мантии. Это крупные куски железа размером десятки и сотни метров. Откуда им там взяться — большой вопрос.

Один из ответов лежит на поверхности Земли в виде древних железистых кварцитов. Возможно, более трех миллиардов лет назад из этих пород сложилось дно океанов. Из-за движения плит оно погрузилось в мантию и оттуда — в ядро.

Создание магнитного щита

Соотношение радиоактивных изотопов свинца указывает на возраст ядра: порядка четырех с половиной миллиардов лет. Когда возникло магнитное поле, неизвестно. Его следы встречаются уже в самых древних горных породах Земли возрастом 3,5 миллиарда лет.

В соответствии с моделью геодинамо для магнитного поля Земли нужна проводящая жидкость, вращение которой сопровождается перемешиванием.

Проблема в том, что магнитное поле у быстро вращающихся жидкостей рано или поздно затухает. Судя по геологическим данным, на видимом нам отрезке времени интенсивность магнитного поля Земли не менялась. Должен быть какой-то постоянный мощный источник энергии.

На эту роль есть два кандидата. Температурная конвекция, возможная, если внутреннее ядро горячее внешнего, и композиционная конвекция, то есть перемещение элементов из одной части в другую. Это означает, что твердая часть ядра увеличивается. Но бояться полного застывания не стоит. На это понадобится не один миллиард лет.

29 января 2019, 08:00НаукаМагнитный полюс Земли стремится в Россию. Что это значит для нас?

Притягательная планета Интересные сведения о магнитном поле Земли: Наука и техника: Lenta.ru

В последние дни на научных информационных сайтах появилось большое количество новостей, посвященных магнитному полю Земли. Например, новость о том, что в последнее время оно существенно изменяется, или о том, что магнитное поле способствует утечке кислорода из земной атмосферы и даже про то, что вдоль линий магнитного поля ориентируются коровы на пастбищах. Что представляет собой магнитное поле и насколько важны все перечисленные новости?

Магнитное поле Земли – это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы. Вопрос о происхождении магнитного поля до сих пор окончательно не решен. Однако большинство исследователей сходятся в том, что наличием магнитного поля Земля хотя бы отчасти обязана своему ядру. Земное ядро состоит из твердой внутренней и жидкой наружной частей. Вращение Земли создает в жидком ядре постоянные течения. Как читатель может помнить из уроков физики, движение электрических зарядов приводит к появлению вокруг них магнитного поля.

Одна из самых распространенных теорий, объясняющих природу поля, — теория динамо-эффекта — предполагает, что конвективные или турбулентные движения проводящей жидкости в ядре способствуют самовозбуждению и поддержанию поля в стационарном состоянии.

Землю можно рассматривать как магнитный диполь. Его южный полюс находится на географическом Северном полюсе, а северный, соответственно, на Южном. На самом деле, географический и магнитный полюса Земли не совпадают не только по «направлению». Ось магнитного поля наклонена по отношению к оси вращения Земли на 11,6 градуса. Из-за того что разница не очень существенная, мы можем пользоваться компасом. Его стрелка точно указывает на южный магнитный полюс Земли и почти точно на Северный географический. Если бы компас был изобретен 720 тысяч лет назад, то он бы указывал и на географический и на магнитный северный полюс. Но об этом чуть ниже.

Магнитное поле защищает жителей Земли и искусственные спутники от губительного воздействия космических частиц. К таким частицам относятся, например, ионизированные (заряженные) частицы солнечного ветра. Магнитное поле изменяет траекторию их движения, направляя частицы вдоль линий поля. Необходимость наличия магнитного поля для существования жизни сужает круг потенциально обитаемых планет (если мы исходим из предположения, что гипотетически возможные формы жизни похожи на земных обитателей).

Ученые не исключают, что часть планет земного типа не имеют металлического ядра и, соответственно, лишены магнитного поля. До сих пор считалось, что планеты, состоящие из твердых скальных пород, как и Земля, содержат три основных слоя: твердую кору, вязкую мантию и твердое или расплавленное железное ядро. В недавней работе ученые из Массачусетского технологического института предложили сразу два возможных механизма образования «скалистых» планет без ядра. Если теоретические выкладки исследователей подтвердятся наблюдениями, то формулу для расчета вероятности встретить во Вселенной гуманоидов или хотя бы что-то, напоминающее иллюстрации из учебника биологии, придется переписать.

Земляне тоже могут лишиться своей магнитной защиты. Правда, точно сказать, когда это произойдет, геофизики пока не могут. Дело в том, что магнитные полюса Земли непостоянны. Периодически они меняются местами. Не так давно исследователи установили, что Земля «помнит» о смене полюсов. Анализ таких «воспоминаний» показал, что за последние 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз. Последний раз это событие произошло около 720 тысяч лет назад.

Смена полюсов сопровождается изменением конфигурации магнитного поля. Во время «переходного периода» на Землю проникает существенно больше космических частиц, опасных для живых организмов. Одна из гипотез, объясняющих исчезновение динозавров, утверждает, что гигантские рептилии вымерли именно во время очередной смены полюсов.

Кроме «следов» плановых мероприятий по смене полюсов исследователи заметили в магнитном поле Земли опасные подвижки. Анализ данных о его состоянии за несколько лет показал, что в последние месяцы в нем начали происходить опасные изменения. Настолько резких «движений» поля ученые не регистрировали уже очень давно. Вызывающая беспокойства исследователей зона находится в южной части Атлантического океана. «Толщина» магнитного поля в этом районе не превышает трети от «нормальной». Исследователи давно обратили внимание на эту «прореху» в магнитном поле Земли. Собранные за 150 лет данные показывают, что за этот период поле здесь ослабло на десять процентов.

На данный момент трудно сказать, чем это грозит человечеству. Одним из последствий ослабления напряженности поля может стать увеличение (пусть и незначительное) содержания кислорода в земной атмосфере. Связь между магнитным полем Земли и этим газом была установлена с помощью системы спутников Cluster – проекта Европейского космического агентства. Ученые выяснили, что магнитное поле ускоряет ионы кислорода и «выбрасывает» их в космическое пространство.

Несмотря на то, что магнитное поле нельзя увидеть, обитатели Земли хорошо его чувствуют. Перелетные птицы, например, отыскивают дорогу, ориентируясь именно на него. Существует несколько гипотез, объясняющих, как именно они ощущают поле. Одна из последних предполагает, что птицы воспринимают магнитное поле визуально. Особые белки – криптохромы – в глазах перелетных птиц способны менять свое положение под воздействием магнитного поля. Авторы теории считают, что криптохромы могут выполнять роль компаса.

Кроме птиц магнитное поле Земли вместо GPS используют морские черепахи. И, как показал анализ спутниковых фотографий, представленных в рамках проекта Google Earth, коровы. Изучив фотографии 8510 коров в 308 районах мира, ученые заключили, что эти животные предпочтительно ориентируют свои тела с севера на юг (или с юга на север). Причем «реперными точками» для коров служат не географические, а именно магнитные полюса Земли. Механизм восприятия коровами магнитного поля и причины именно такой реакции на него остаются неясными.

Кроме перечисленных замечательных свойств магнитное поле способствует появлению полярных сияний. Они возникают в результате резких изменений поля, происходящих в удаленных регионах поля.

Магнитное поле не обошли своим вниманием сторонники одной из «теорий заговора» – теории о лунной мистификации. Как уже упоминалось выше, магнитное поле защищает нас от космических частиц. «Собранные» частицы скапливаются в определенных частях поля – так называемых радиационных поясах Ван Алена. Скептики, не верящие в реальность высадок на Луну, считают, что во время пролета сквозь радиационные пояса астронавты получили бы смертельную дозу радиации.

Магнитное поле Земли — удивительное следствие законов физики, защитный щит, ориентир и создатель полярных сияний. Если бы не оно, жизнь на Земле, возможно, выглядела бы совсем иначе. В общем, если бы магнитного поля не было — его необходимо было бы придумать.

Ученые узнали, при каких условиях у Земли могло появиться мощное магнитное поле — Наука

ТАСС, 25 февраля. Физики просчитали свойства силикатных пород при сверхвысоких температурах и давлениях и пришли к выводу, что они должны проводить электричество почти так же хорошо, как это делают металлы. Это объясняет существование мощного магнитного поля в первые эпохи жизни планеты, пишут ученые в статье для научного журнала Nature Communications.

«Магнитное поле Земли существует уже как минимум 3,4 млрд. лет, однако мы до сих пор не знаем, как оно возникло. Ядро юной планеты было окружено океаном из расплавленных силикатов, которые оставались в подобном виде более миллиарда лет. Наши расчеты показывают, что это море магмы было главным источником магнитного поля Земли в архейскую эру», – пишут ученые.

В последние годы планетологи и геологи активно пытаются понять, когда наша планета обзавелась мощным магнитным полем. Оно защищает Землю от действия солнечного ветра, частицы которого «обдирают» атмосферу планеты и помогают влаге из нее испаряться в космос, а также мешает достигать поверхности космическим лучам, которые повреждают ДНК клеток и мешают формированию сложных молекул, которые нужны для зарождения жизни.

Точно определить время появления магнитного поля у Земли практически невозможно, так как породы того времени практически не сохранились в ее недрах. Пять лет назад геологи нашли намеки на то, что достаточно сильный «магнитный щит» у нашей планеты появился очень рано, фактически с момента ее возникновения, примерно 4,2 млрд. лет назад. Подобные открытия не убедили скептиков, и споры вокруг времени появления магнитного поля Земли продолжаются до сих пор.

Эти дискуссии во многом связаны с тем, что физики и геологи долгое время предполагали, что мощное магнитное поле у Земли существует благодаря тому, что в ее жидком расплавленном ядре есть твердая внутренняя часть. Она возникла, по разным оценкам ученых, не раньше, чем 3,6 млрд. лет назад, или даже значительно позже, около 1 млрд. лет назад.

Магнитные океаны магмы

Просчитывая свойства различных горных пород, из которых состояла первичная материя Земли в то время, когда она еще не успела застыть и превратиться в привычную нам земную кору и мантию, физики из Великобритании и США нашли возможное объяснение тому, как мощное магнитное поле Земли могло существовать до появления твердого ядра.

Ученых интересовало то, как сильно изменятся физические характеристики этих соединений при экстремально высоких давлениях и температурах, близких к тем, которые сейчас наблюдаются внутри ядра и на его границе с мантией. Чтобы просчитать подобные свойства, геологи использовали алгоритмы, опирающиеся на законы квантовой механики. Они могут очень точно просчитывать то, как меняются свойства различных материалов при изменении условий среды.

Расчеты указали, что у силикатных пород очень высокая электропроводность при температурах примерно в 4-5 тыс. °С и давлениях больше атмосферного в сотни тысяч раз. Они несколько уступают в этом отношении железу и другим металлам, однако превосходят современные породы мантии и коры в сотни и тысячи раз.

Подобного уровня электропроводности, как показывают выкладки исследователей, вполне хватает для того, чтобы породить магнитное поле той мощности, следы которого «отпечатались» в породах архейской эпохи возрастом в 3,4 млрд. лет. В этом случае источником поля мог быть круговорот силикатных пород, которые циркулировали внутри недр планеты по примерно по таким же принципам, что и потоки железа в современном ядре Земли.

Как отмечают исследователи, конфигурация такого магнитного поля должна была несколько отличаться от его современной структуры. В частности, разница в его силе на экваторе и в приполярных регионах может быть значительно менее выражена. Кроме того, у древнего магнитного поля могло быть не два, а больше полюсов.

Вдобавок, ученые предполагают, что магнитные поля аналогичного рода могут существовать у крупных двойников Земли у далеких звезд, чьи магматические океаны будут застывать значительно дольше из-за того, что они гораздо больше. Поиски и открытие таких планет, как надеются ученые, смогут дополнительно подтвердить их теории.

Протоны, вызывающие магнитные бури, отследили с помощью спутников

Магнитное поле защищает Землю от потоков заряженных частиц от Солнца – солнечного ветра. Область, в которой движение заряженных частиц определяется магнитным полем планеты, называется ее магнитосферой. Потоки солнечного ветра «сдувают» геомагнитное поле Земли так, что с освещенной стороны оно сжимается, а с ночной образует «хвост». Часть солнечного ветра обтекает Землю, а часть захватывается в геомагнитную ловушку и образует в околоземном космическом пространстве так называемый радиационный пояс. Из-за малой концентрации вещества в магнитосфере частицы практически не сталкиваются друг с другом, поэтому космическая плазма (ионизированный газ), захваченная в геомагнитную ловушку, может сохраняться в ней несколько суток.
 
При увеличении солнечной активности деформации геомагнитного поля резко нарастают и вызывают магнитные бури. Заряженные частицы попадают в верхние слои атмосферы, в том числе в ее ионизированный слой — ионосферу. Этот процесс называют высыпаниями. При столкновениях заряженных частиц с атомами и молекулами газов в атмосфере происходит ионизация и возбуждение, то есть повышение энергетического состояния последних. В результате концентрация плазмы в ионосфере растет, а возбужденные атомы испускают часть полученной энергии в виде света — так появляются полярные сияния.
 
Сотрудники лаборатории магнитосферно-ионосферных взаимодействий Полярного геофизического института (ПГИ, Апатиты) исследовали динамику высыпаний протонов в зависимости от геомагнитной активности и параметров солнечного ветра. Исследования велись с помощью низкоорбитальных спутников NOAA/POES (National Oceanic and Atmospheric Administration Polar Orbiting Environmental Satellite; Национальное управление океанических и атмосферных исследований США). Эти спутники находятся на круговых орбитах на высоте около 700 км. Каждый спутник облетает Землю примерно за два часа, а их орбиты расположены так, что покрывают всю поверхность планеты. Использовав данные за полгода, ученые построили глобальную карту высыпаний и подсчитали, как вероятность их появления и интенсивность зависят от широты и местного времени. Также они учитывали геомагнитную активность в момент наблюдения: слабое, среднее или сильное возмущение магнитного поля Земли по данным магнитных станций. Ученые связывают высыпания протонов с развитием так называемой ионно-циклотронной неустойчивости, которая приводит к появлению в плазме электромагнитных волн на определенных частотах.
 
«Наши исследования – один из аспектов глобальной проблемы изучения магнитных бурь и радиационных поясов, – рассказал руководитель проекта Андрей Демехов, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории магнитосферно-ионосферных взаимодействий ПГИ. – Электромагнитные волны, возбуждаемые в результате ионно-циклотронной неустойчивости, играют также большую роль в динамике электронов радиационных поясов. Получается, что многие явления в околоземном космосе тесно взаимосвязаны».
 
В мировом научном сообществе нет единого мнения о том, влияют ли магнитные бури на здоровье и самочувствие людей, однако их важно учитывать при проектировании как спутников, так и наземных технических средств, например линий электропередачи или трубопроводов. Нежелательные проявления «космической погоды» могут вызвать нарушение связи, поломки и сбои в работе навигационных и энергетических систем, остановку энергоснабжения, что приводит к большим экономическим потерям и в экстремальных случаях может даже вызвать гуманитарную катастрофу. Поэтому сложные взаимосвязи космической погоды привлекают большое внимание исследователей.

Тюменский индустриальный университет » Профессор Аркадий Дмитриев о природе магнитного поля Земли

Профессор Аркадий Дмитриев о природе магнитного поля Земли

26.04.2021

В Год науки и технологий мы продолжаем рассказывать об известных профессорах и молодых учёных ТИУ, чьи имена прославляют университет на весь мир, об их уникальных разработках. Согласно плану научных мероприятий и заявленной темой апреля «Освоение космоса», мы публикуем в рубрике «Интеллектуальный марафон «Люди, посвятившие себя науке» статью о профессоре Аркадии Дмитриеве и его исследованиях по созданию термоэлектрической модели магнитного поля Земли.

В научных кругах Аркадий Дмитриев известен как специалист в области наук о Земле. В середине восьмидесятых годов ХХ века он разработал технологию поиска месторождений нефти и газа геофизическим методом. Эта технология ему помогла открыть северо-восточную часть нефтяного Приобского месторождения. Также он предложил  элементы теории электрохимического образования сульфидных руд, повысив тем самым эффективность поисков и расшифровку генезиса гидротермальных месторождений. Метод Дмитриева стал основополагающим и был рекомендован для распространения по всему Советскому Союзу.

Последние пять лет доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры Прикладной геофизики ТИУ Аркадий Дмитриев работает над научно-экспериментальными исследованиями по созданию термоэлектрической модели магнитного поля Земли и других планет Солнечной системы.

Термоэлектрическая модель магнитного поля Земли Дмитриева

В 1915 году Альберт Энштейн выделил пять вопросов, важных для учёных всего мира, один из них – изучение магнитного поля Земли. Если кто-то изучит, освоит, поймёт это явление – это будет невероятное событие в науке, говорил он.

Впервые объяснить существование магнитных полей Земли и Солнца попытался Дж. Лармор в 1919 году, предложив концепцию динамо, согласно которой поддержание магнитного поля небесного тела происходит под действием гидродинамического движения электропроводящей среды.

Сорок с лишним лет Аркадий Дмитриев изучал все модели, предложенные американскими, европейскими, японскими специалистами в области магнитного поля. Термоэлектрическая модель Дмитриева, по его словам, достаточно проста, теория базируется на эффекте Зеебека и предусматривает направленное движение электрических токов в металлическом ядре Земли.

«Я взял в проработку все физические процессы, которые присутствуют в космосе. Наткнулся на эффект Зеебека, который заключается в том, что если к металлу (пруту) приложить с одной стороны свечку, с другой холод, то по нему побежит электрический ток, — рассказывает Аркадий Николаевич. — Я начал размышлять. Необходимые условия создаются в ядре Земли, состоящем в основном из железа и никеля при температуре порядка 4-6 тысяч кельвинов. Прикладываем эффект Зеебека – раз металл есть, значит, при разности температур электроны должны двигаться направленно от горячо нагретой части ядра к его  более холодной, вследствие чего возникает электрический ток, который и приводит к возникновению магнитного поля».

Совмещение Закона термодинамики и эффекта Зеебека позволило учёному вывести и предложить первоначальную модель, на разработку механизма которой  было потрачено еще много лет. Многие промежуточные достижения он подтверждал открытиями других учёных.

 Откуда у Земли магнит

Магнитное поле защищает поверхность Земли от солнечного ветра и вредного космического излучения. При отсутствии магнитного поля наша атмосфера разрушилась бы. Как формируется магнитное поле и откуда в Земле магнит, профессор Дмитриев поясняет: «Меня всегда интересовали физические поля нашей планеты, тем более я как геофизик обязан применять гравитационное,  магнитное, тепловое поля на практике с помощью приборов. В 70-е годы прошлого столетия меня заинтересовала книга японского астрофизика по электромагнитному полю Земли. Итальянский учёный Анзелини открыл интересное явление – теоретически рассчитал и обнаружил, что внутреннее ядро, состоящее из двух частей: внешнего – расплавленного и внутреннего – твёрдого, постепенно остывает. Другие учёные подтвердили динамику температуры. Ядро находится в динамическом температурном режиме, следовательно, обязательно должны появиться термоэлектрические токи в ядре, причем направленные».

Почему на Земле меняются полюса магнитного поля

Земля меняет свои магнитные полюса местами – северный становится южным, и наоборот. Инверсии магнитного поля происходили через интервалы времени от десятков тысяч лет до огромных промежутков спокойного магнитного поля в десятки миллионов лет, когда инверсии не происходили. В настоящее время северный полюс, по словам профессора Дмитриева, стремительно движется от Канады в сторону России, в то время как южный остаётся малоподвижным.

«Эти процессы циклические и неуправляемые. Всё зависит от внутренних свойств планеты. В представлении обывателя ось жёсткая, следовательно, полюсы должны стоять на месте, — говорит Аркадий Николаевич. — Я доказал обратное. Магнитная ось не является жёсткой, она гибкая и связана с неоднородным распределением электронов за счёт асимметрии центробежной силы. Наша Земля наклонена к орбите, и если посмотреть на ее разрезы, параллельные эклиптике, то можно заметить, что западная часть северного полушария и восточная часть южного полушария более подвержены влиянию центробежной силы. Таким образом,  происходит оттягивание электронов от оси вращения планеты, в результате чего образуется смещенная примерно на 110 «пустота» — некоторое разреженное от электронов пространство. Этот канал обеспечивает более легкий выход наружу планеты полоидальному (внешнему, дипольному) магнитному полю, порождаемому тороидальным магнитным полем (внутренним), создаваемым внутри ядра термоэлектрическими токами Земли. Следовательно, полоидальное поле и есть магнитное поле нашей Земли.

Проблему смены полюсов Дмитриев объяснил через реверс токов, который происходит от холодной части ядра к более нагретой и, наоборот, за счет их поочередного перегрева джоулевым теплом. Тем самым, он нашёл ответы на вопросы, на которые теория магнитогидродинамо, разрабатываемая на протяжении ста лет, не может доказательно ответить. Также за счет гибкости магнитной оси удается объяснить и ее другие механизмы – экскурсы, джерки.

Материалы на тему научно-экспериментальных исследований по созданию термоэлектрической модели магнитного поля Земли и других планет Солнечной системы Аркадий Дмитриев начал публиковать с 2016 года, больше в зарубежных изданиях. Обоснованность этой модели привлекает ученых, в связи с чем к нему поступают запросы на публикацию статей от редакций ряда журналов Японии, Швейцарии, Швеции, Испании, Финляндии.

«На ближайшее будущее планирую провести лабораторные исследования этого планетарного события. Надеюсь на  содружество с научными коллективами, занимающимися подобными задачами и имеющими техническую базу для реализации лабораторного проекта», — отметил Аркадий Дмитриев.

1 мая Аркадий Дмитриев отметит свой 83 день рождения. Он полон сил и идей. Пожелаем же ему крепкого здоровья, долгих лет жизни и новых достижений на благо отечественной науки!

 

Отдел медиа и внешних коммуникаций

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Планета Земля: природный электрический мотор – генератор и альтернативная чистая энергетика на его основе — Энергетика и промышленность России — № 1 (53) январь 2005 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 1 (53) январь 2005 года

Почему вращается Земля и как извлечь из этого вращения энергию?

На эти вечные вопросы правильные ответы ученые нашли сравнительно недавно.

Давно известно, что Земля — природный электромагнит в виде магнитного диполя с магнитными полюсами, почти противоположными географическим полюсам. Земля обладает и собственным электрическим зарядом и электрическим полем. В различных сферах планеты и в недрах и в Океане и в атмосфере давно зафиксированы электрические круговые токи. Однако вывод о том, что наша планета является, как ни парадоксально, – именно природной электрической машиной, которая и вращает планету, сделан сравнительно недавно.

Согласно теории Земля является природной индуктивноемкостной электрической машиной, причем одновременно и мотором и генератором.

Виды природных электрических машин нашей планеты их взаимосвязи

Перечислим их ниже в порядке нисходящей иерархии:

1. Околоземный магнитогазодинамический генератор (далее – МГД-генератор), преобразующий энергию потока солнечной плазмы и магнитного поля Земли (МПЗ) в природное электричество;

2. Околоземный МГД-двигатель, вращающий ионизированные слои атмосферы;

3. Планетарный электростатический природный высоковольтный мотор-генератор, работающий на принципе электродинамической индукции и взаимодействии электрического потенциала ионосферы с электропроводящими сферами и круговыми электрическими токами планеты;

4. Планетарный униполярный электромагнитный моторгенератор Фарадея;

5. Океанический и подземный магнитогидродинамические генераторы — двигатели, создающие смещение движущихся зарядов и перемещающих массы природного водного электролита в виде океанических течений и расплавленные электропроводящие породы внутри Земли;

6. Геомагнитная машина холода планеты – на ее магнитных полюсах.

Для всех этих совмещенных в разных геосферах электрических машин Земли характерны взаимосвязанность и саморегуляции их работы.

Иерархия уровней этой энергосистемы и взаимосвязь работы ее отдельных звеньев электромеханического преобразования солнечной энергии в кинетическую энергию вращения планеты пояснена кратко ниже.

Откуда, почему и как возникает природное электричество?

Как известно из электрофизики, возникновение электродвижущей силы (эдс) обусловлено такими физическими эффектами как электромагнитная, электродинамическая индукция, эффект Холла и некоторыми иными. Основным поставщиком природного электричества планеты является солнечный ветер.

Его исходно превращает в электрическое и магнитное поле планеты околоземный природный МГД-генератор.

Конкретно, он преобразует в рамках магнитосферы планеты весь поток солнечной плазмы посредством эффекта Холла и МПЗ в разность потенциалов и в природное околоземное геоэлектричество, путем сортировки и противоположного отклонения разноименных зарядов солнечной плазмы Определенный вклад в процесс вносит и ионосферная плазма.

В результате, возникает электрический заряд и электрическое поле планеты.

а) униполярной электромагнитный мотор–генератор планеты

Явление униполярной электромагнитной индукции открыто М. Фарадеем еще в 1831 г. Им же предложены раздельно с большим интервалом во времени первые униполярные мотор и генератор. Но Фарадей не исследовал их совместную работу, тем более в сочетании с электростатическим мотор-генератором. Известно, что работа униполярного электрического генератора основана на явлении униполярной электромагнитной индукции Для ее возникновения необходимо относительное перемещение силовых магнитных линий относительное ее электропроводящих сред. Есть ли такое их взаимное перемещение на нашей красивой планете? Накопленная естествознанием и всей наукой информация свидетельствует о том, что ось геомагнитного диполя неподвижна в пространстве за суточный оборот планеты вокруг своей оси. Значит, индуцированные токи от униполярной индукции Земли должны наводиться.

Рассмотрим физику этого процесса подробнее. Вследствие орбитального вращения планеты силовые магнитные линии пересекают ее поверхность и все ее электропроводящие среды. В результате в электропроводящих средах планеты (в ионизированной высотной атмосфере, в морях, в ее недрах) возникают электродвижущие силы от униполярной электромагнитной индукции. Поэтому в этих электропроводящих средах планеты, включая ее расплавленное ядро планеты генерируется эдс униполярной индукции и протекают индуцированные от этой эдс – круговые электрические токи.

Они также усиливает и самоподдерживает магнитное поле Земли – т.е. Земля по сути представляет собою оригинальный природный электрический самовозбуждающийся униполярный генератор Фарадея.

Отметим, что униполярный электромагнитный генератор Земли наводит дополнительную разность природных электрических потенциалов по ее меридианам между магнитными полюсами и магнитным экватором планеты с общим напряжением порядка 250-400 кВ.

Режим работы этого природного планетарного униполярного генераторов различен даже в течение суток, потому что околоземное магнитное поле планеты в освещенной и теневой части орбиты несколько различны. Как известно, магнитосфера Земли сплюснута давлением солнечной плазмы в освещенной части и вытянута солнечным ветром в теневой ее части орбиты осевого вращения, т.е. оно весьма неоднородно даже на одной широте Земли, особенно с удалением от планеты, возрастает, что существенно влияет на работу природных электрогенераторов. Порожденные явлениями электромагнитной индукций, электрические токи протекают повсюду на планете и приводят к возникновению электромагнитных силы и момента вращения планеты,

б) магнитогидродинамический мотор-генератор планеты

Взаимодействие индуцированных круговых околопланетных токов в природном электролите — водах Мирового океана, с силовыми линиями ГМПЗ порождают силы Лоренца в них и как следствие возникает эффект магнитогидродинамического двигателя. Именно этот природный планетарный МГД-двигатель порождает мощные глобальные теченияциркуляции природного электролита в Океане, и глобальную циркуляцию высотных слоев ионизированной атмосферы и ядро планеты. Образованный этой униполярной индукцией суммарный индуцированный электрический ток всех сред планеты путем его электромагнитного взаимодействия с ГМПЗ электромеханический момент вращения планеты и ее отдельных электропроводящих сред совпадает с направлением вращения планеты и океанических течений.

в) природный электростатический мотор-генератора планеты

Явление электродинамической индукции открыто в России в 2000 г. Суть явления состоит в возникновении эдс в проводнике от изменения потока электрической индукции вследствие взаимного
перемещения проводника и источника внешнего электрического поля. Обнаруженное явление проявляется и на планете Земля, поскольку имеется и внешнее электрическое поле в виде суммарного заряда ионосферы и естественные проводники электропроводящих сфер планеты. В результате эффекта электродинамической индукции осуществляется генерация и трансформация
природного электричества во все электропроводящие сферы планеты, и, в частности, зарядка подземных конденсаторов планеты. Далее электрическое поле путем эффекта электродинамической индукции образует в ионосфере и иных электропроводящих слоях мощный круговой ток. Этот ток создает суммарное магнитное поле планеты. Путем электродинамической индукции электрический заряд ионосферы и энергия полей планеты трансформируются в виде наведенной эдс и электроэнергии емкостных токов внутрь Земли.

В результате, происходит электрическая зарядка всех подземные и наземных природных электрических конденсаторов.

Электростатический планетарный генератор своими эдс порождают индуцированные круговые электрические токи во всех электропроводящих сферах планеты. Взаимодействие этих круговых токов с электрическим полем планеты порождает ее электромеханический момент вращения электростатического планетарного двигателя, который частично обеспечивает двигательный режим планеты.

Изменение солнечной активности и режимы работы планетного мотор-генератора

При изменении солнечной активности изменяются его напряжение, следовательно, изменяется и электромеханический момент вращения электростатического двигателя. Режимы этой совмещенной природной электрической машины изменчивы как в краткосрочном суточном цикле ее вращения так и в годовом и более длительных циклах. Это вызвано тем, что параметры магнитного и электрического полей планеты различны также в зависимости от положения планеты на ее эллипсной орбите относительно Солнца и от самой активности светила.

От этих параметров изменяется поток солнечной плазмы, пронизывающей магнитосферу планеты, что приводит к различным динамическим процессам и изменению момента вращения, напряжения и мощности этого природного униполярного мотор-генератора Земля. Циклические изменения магнитного поля планеты, ее орбитальной скорости вращения в периоды солнечной активности и разные геологические эпохи уже давно зарегистрированы учеными. В рамках предлагаемой теории электромеханического преобразования энергии планетой эта зависимость скорости вращения природного униполярного мотор-генератора от величин эдс и момента является логичной и вполне понятна. В полном соответствии с теорией униполярных электрических машин, можно смело утверждать, что в процессе инверсии геомагнитного поля, который уже начался, геомагнитное поле и далее будет снижаться, что приведет к замедлению суточного вращения планеты и в последующем к реверсу направления вращения планеты.

Поскольку многократная инверсия МПЗ уже доказана геофизиками, то за всю историю существования планеты, она уже многократно меняла свое направление осевого вращения в связи с реверсом МПЗ.

Таким образом, планета Земля – уникальная природная электрическая машина, которая и обеспечивает планете ее непрерывное ее вращение и протекание всех природных явлений. По конструкции и режиму работы она представляет собою совмещенный природный электрический индуктивноемкостной мотор-генератор.

Солнечный ветер является ее первичным источником энергии, а динамика солнечной активности существенно влияет на ее работу. Осевое вращение планеты обусловлено сразу двумя электромеханическими моментами (электромагнитным и электростатическим, действующими на нее тангенциально и согласно.

Благодаря возникновению силы Лоренца и эффекта МГД-двигателя существует целая совокупность взаимосвязанных электромеханических явлений переноса и глобального круговорота атмосферы и океанических вод и т.д.).

Метод преобразования энергии Земли в полезную электроэнергию

Как полезно использовать эту огромную возобновляемую энергию планеты и естественные природные процессы генерации природного электричества на планете для выработки дешевой электроэнергии? По мере более полного понимания геомагнитных электромеханических эффектов на планете и процессов генерации ею природного электричества и в связи с энергетическими и экологическими проблемами цивилизации эта научно- практическая задача использования этой чистой энергии в целях энергетики становится все более актуальной.

Использование природного электричества в целях энергетики

Предложен способ использования природного электричества, образующего вокруг планеты естественный околоземный постоянно подзаряжаемый электрический конденсатор «ионосфераЗемля» путем подключения одного конца электрической нагрузки к ионосфере планеты, заряженной положительно относительно поверхности планеты, через ионизирующий луч, направленный с поверхности Земли в ионосферу, причем другой конец электрической нагрузки надежно заземляют — Земля). В состав установки входит рентгеновский лазер с изолятором, кольцевой электрод, разрядник.

Благодаря огромному запасу электроэнергии природного электричества электрогенераторов планеты и наличию механизма его постоянного естественного возобновления данный способ может обеспечить электроэнергией либо отдельный электропотребитель ограниченной мощности либо вообще всю цивилизацию при условии безопасного размещения таких установок в пустынных безлюдных местах без ущерба для окружающей среды. В качестве источника ионизирующего излучения целесообразно использовать рентгеновский лазер. После надежного электрического пробоя ионосферы на нагрузку ионизирующий источник может быть отключен. Способ проверен в лабораторных условиях. Настоящий способ получения электроэнергии из природного электричества является экологически чистым и может служить альтернативой существующим энергозатратным способам традиционного получения электроэнергии.

Альтернативная контурная геомагнитная электроэнергетика

Поскольку магнитное и электрическое поле планеты неподвижны в пространстве, а поверхность планеты вращается относительно геомагнитных и геоэлектрических силовых линий, то униполярная и электродинамическая эдс наводится во всех токопроводящих контурах планеты, пересекающих геомагнитные силовые линии.

Вполне понятно, что в любом искусственном электропроводном проводнике и контуре также будет наводиться униполярная эдс. Ее величина зависит от протяжности проводника, параметров геомагнитного поля в месте его размещения и от ориентации проводника относительно геомагнитных силовых линий.

Оценочные расчет показывает, что в проводнике длиной 1 км., сооринтированном в направлении восток-запад, униполярная эдс от ГМПЗ составит десятки вольт в зависимости от широты планеты. В таком замкнутом контуре из дух проводников длиною 100 км и минимальным внутренним сопротивлением, размещенным перпендикулярно силовым геомагнитным линиям, с магнитным экранирование второго параллельного проводника, генерируемая мощность составит уже десятки Мвт. Принцип функционирования такой альтернативной энергетики уже вполне ясен и состоит в наведении униполярной индукции от ГМПЗ в любом искусственном электропроводящем контуре, который пересекают силовые геомагнитные линии. Проблема практической реализации такой нетрадиционной наземной контурной энергетики состоит в решении двух условий:
1. В необходимости правильной ориентации этих генераторных контуров средних широтах перпендикулярно геомагнитным силовым линиям и соответствующих устройств;
2. В магнитном экранировании обратного проводника этого замкнутого контура для исключения наведения в нем эдс от ГМПЗ.

В случае выполнения этих двух условий вполне реально получать электроэнергию в них путем электромеханического преобразования огромной кинетической энергии вращения планеты посредством униполярной электромагнитной индукции.

Для этого их необходимо размещать этот частично экранированный двойной токовый контур, перпендикулярно силовым геомагнитным линиям, т.е. с ориентацией плоскости этого контура в направлении восток-запад, поскольку силовые геомагнитные линии в средних широтах идут практически параллельно поверхности планеты.

Варианты выполнения и размещения геомагнитных контуров на планете

Эти искусственные генераторные электропроводные контура могут быть самых разных размеров и конструкций. Например, их можно выполнить в виде полых металлических труб, заливаемый водою, то одновременно от электротермического нагрева этих треб наведенными индукционными токами можно получить и тепловую энергию и горячую воду и пар. Регулирование электрической мощности осуществляем изменением сопротивления нагрузок, включенной в эти контура, или углом поворота контура.

Вполне пригодятся в качестве устройств контурной гэеомагнитоэлектроэнергетики, особенно в начальной период их внедрения и реализации, правильно спроектированные линии электропередач и даже магистральные трубопроводы.

Конструирование, проектирование и изготовление таких необычных и простых контурных геомагнитных электростанций не вызовет больших трудностей , потому что все основные параметры геомагнитного поля и самой планеты давно известны, и накоплен опыт проектирования униполярных
электромашин.

Перспективы и предельные мощности контурной геомагнитной энергетики

Поскольку кинетическая энергия вращения планеты во многие миллиарды раз больше всей вырабатываемой электроэнергии цивилизацией, то суммарная мощность такой контурной геомагнитной энергетики может в принципе быть огромной.

Поэтому в перспективе такая контурная геоэлектроэнергетика может покрыть практически все текущие потребности цивилизации в электроэнергии без угрозы ощутимого торможения осевого вращения планеты. Усиление эффекта естественной генерации электроэнергии в искусственных контурах возможно путем размещения их в зонах магнитных аномалий планеты.

(PDF) Геоинформатика и наблюдения магнитного поля Земли: Российский сегмент

ФИЗИКА ЗЕМЛИ № 2 2015

ГЕОИНФОРМАТИКА И НАБЛЮДЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ 19

6. ГЦ РАН должен завершить работу по созда

нию национального центра сбора и обработки

магнитных данных по территории РФ с последу

ющим приданием ему шестого узла (GIN) ИН

ТЕРМАГНЕТ.

7. Указанной ассоциации институтов и коор

динационному комитету, ГЦ РАН, ИФЗ им.

О.Ю. Шмидта РАН в сотрудничестве с ИПГ им.

Е.К. Фёдорова (Росгидромет) подготовить раз

вернутые предложения о проведении аэромаг

нитной съемки территории РФ.

8. Следует сделать приоритетным производство

российских магнитометров всех необходимых ви

дов (вариометров, протонных и абсолютных магни

тометров) и постепенное импортозамещение зару

бежных инструментов с увеличением локализации.

Работа выполнена при поддержке Программы

Президиума РАН № 44 “Поисковые фундамен

тальные научные исследования в интересах раз

вития Арктической зоны Российской Федера

ции” 2014 года и проекта РФФИ № 120500583а

“Оценка геомагнитной активности в режиме ре

ального времени методами дискретного математи

ческого анализа”. Авторы благодарны Б.А. Дзебо

еву и Р.И. Красноперову за помощь в подготовке

статьи к печати.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Акасофу С.И., Чепмен С.

Солнечноземная физика.

Пер. с англ. М.: Мир. 1975. 512 с.

Березко А.Е., Соловьев А.A., Гвишиани А.Д., Жалков&

ский Е.А., Красноперов Р.И., Смагин С.А., Болотский Э.С.

Интеллектуальная географическая информационная

система “Данные наук о Земле по территории России” //

Инженерная экология. 2008. № 5. С. 32–40.

Богоутдинов Ш.Р., Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Соло&

вьев А.А., Кин Э.

Распознавание возмущений с задан

ной морфологией на временных рядах. I. Выбросы на

магнитограммах всемирной сети ИНТЕРМАГНЕТ //

Физика Земли. 2010. № 11. С. 99–112.

Веселовский И.С., Кропоткин А.П.

Физика межпланет

ного и околоземного пространства. Учебное пособие.

М.: Университетская книга. 2010. 116 с.

Гвишиани А.Д., Диаман М., Михайлов В.О., Гальдеано А.,

Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Граева Е.М.

Алгоритмы

искусственного интеллекта для кластеризации магнит

ных аномалий // Физика Земли. 2002а. № 7. C. 13–28.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р.

О новом

подходе к кластеризации // Кибернетика и системный

анализ. 2002б. № 2. С. 104–122.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Злотни&

ки Ж., Боннин Ж.

Математические методы геоинфор

матики. III. Нечеткие сравнения и распознавание ано

малий на временных рядах // Кибернетика и систем

ный анализ. 2008. Т. 44. № 3. С. 3–18.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Леде&

нев А.В., Злотники Ж., Боннин Ж.

Математические ме

тоды геоинформатики. II. Алгоритмы нечеткой логики

в задачах выделения аномалий на временных рядах //

Кибернетика и системный анализ. 2003. № 4. С. 103–111.

Гвишиани А.Д., Жалковский Е.А., Березко А.Е., Соло&

вьев А.А., Хохлов А.В., Снакин В.В., Митенко Г.В.

Атлас

Главного магнитного поля Земли // Геодезия и карто

графия. 2010а. № 4. С. 33–38.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Соло&

вьев А.А.

Дискретный математический анализ и геоло

гогеофизические приложения // Вестник КРАУНЦ.

Науки о Земле. 2010б. № 2. Вып. 16. С. 109–125.

Клейменова Н.Г.

Геомагнитные пульсации. Модели

космоса / ред. Панасюк М.И. М.: МГУ. 2007. Т. 1.

С. 511–627.

Лайонс Л., Уильямс Д.

Физика магнитосферы. Количе

ственный подход. М.: Мир. Пер. с англ. 1987. 312 с.

Лукьянова Р.Ю.

Включение обсерваторских данных в

систему цитирования DOI // Вестник ОНЗ РАН. 2013.

Т. 5. NZ9001, doi: 10.2205/2013NZ000120.

Моисеенко У.И., Смыслов А.А.

Температура земных

недр. Л.: Недра. 1986. 180 с.

Нишида А.

Геомагнитный диагноз магнитосферы. Пер.

с англ. М.: Мир. 1980. 300 с.

Паркинсон У.

Введение в геомагнетизм. Пер. с англ.

М.: Мир. 1986. 528 с.

Распопов О.М., Копытенко Ю.А., Эфендиева М.А., Ме&

щеряков В.В.

Развитие геомагнитных исследований в

России от начала наблюдений до 1918 г. // История на

ук о Земле. 2009. Т. 2. № 1. С. 18–43.

Распопов О.М., Мещеряков В.В.

XVI столетие – первые

определения элементов геомагнитного поля на рос

сийской территории: Кольский полуостров и Архан

гельский регион // Вестник Кольского научного цен

тра РАН. № 1. 2011. С. 74–84.

Сидоров Р.В., Соловьев А.А., Богоутдинов Ш.Р.

Приме

нение алгоритма SP к магнитограммам ИНТЕРМАГ

НЕТ в условиях неспокойной геомагнитной обстанов

ки // Физика Земли. 2012. № 5. С. 53–57.

Соловьев А.А., Агаян С.М., Гвишиани А.Д., Богоутди&

нов Ш.Р., Шулья А.

Распознавание возмущений с за

данной морфологией на временных рядах. II. Выбросы

на секундных магнитограммах // Физика Земли.

2012а. № 5. С. 37–52.

Соловьев А.А., Хохлов А.В., Жалковский Е.А., Березко А.Е.,

Лебедев А.Ю., Харин Е.П., Шестопалов И.П., Мандеа М.,

Кузнецов В.Д., Бондарь Т.Н., Нечитайленко В.А., Рыб&

кина А.И., Пятыгина О.О., Шибаева А.А.

Атлас магнит

ного поля Земли / Под ред. А. Д. Гвишиани, А.В. Фро

лова, В.Б. Лапшина. 2012б. Публ. ГЦ РАН. Москва.

364 с. doi: 10.2205/2012Atlas_MPZ.

Харгривс Д.К.

Верхняя атмосфера и солнечноземные

связи. Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 351 с.

Харин Е.П., Сергеева Н.А.

Золотой фонд наук о Земле //

Земля и Вселенная. 2007. № 4. С. 66–71.

Яновский Б.М.

Земной магнетизм. Л.: ЛГУ. 1978. 592 c.

Finlay C.C. et al.

International Geomagnetic Reference

Field: The eleventh generation. Geophysical Journal Inter

national. 2010. V. 183. P. 1216–1230.

Friis&Christensen E., L

ü

hr H., Hulot G.

Swarm: A constellation

to study the Earth’s magnetic field // Earth Planets Space (spe

cial issue on Swarm). 2005. V. 58. №. 4. P. 351–358.

2*

Магнитное поле Земли

Магнитосфера защищает поверхность Земли от заряженных частиц солнечного ветра и генерируется электрическими токами, расположенными во многих различных частях Земли. Он сжимается на дневной (солнечной) стороне за счет силы приходящих частиц и расширяется на ночной стороне. (Изображение не в масштабе.) Разница между магнитным севером и «истинным» севером.

Магнитное поле Земли (и поверхностное магнитное поле ) приблизительно представляет собой магнитный диполь с S-полюсом магнитного поля вблизи географического северного полюса Земли (см. Северный магнитный полюс) и другим северным полюсом магнитного поля рядом с географическим географическим полюсом Земли. южный полюс (см. Южный магнитный полюс).Благодаря этому компас можно использовать для навигации. Причину возникновения поля можно объяснить теорией динамо. Магнитное поле распространяется бесконечно, но ослабевает по мере удаления от источника. Магнитное поле Земли, также называемое геомагнитным полем , которое эффективно распространяется на несколько десятков тысяч километров в космос, формирует магнитосферу Земли. Палеомагнитное исследование австралийского красного дацита и подушечного базальта оценило возраст магнитного поля как минимум 3,5 миллиарда лет. [1] [2]

Предметное значение

Моделирование взаимодействия магнитного поля Земли с межпланетным магнитным полем.

Земля в значительной степени защищена от солнечного ветра, потока энергичных заряженных частиц, исходящих от Солнца, своим магнитным полем, которое отклоняет большинство заряженных частиц. Некоторые из заряженных частиц солнечного ветра — это , захваченные в радиационном поясе Ван Аллена.Меньшему количеству частиц солнечного ветра удается перемещаться, как по линии передачи электромагнитной энергии, в верхние слои атмосферы и ионосферу Земли в зонах полярных сияний. Единственный раз, когда солнечный ветер наблюдается на Земле, — это когда он достаточно силен, чтобы вызывать такие явления, как полярное сияние и геомагнитные бури. Яркие полярные сияния сильно нагревают ионосферу, заставляя ее плазму расширяться в магнитосферу, увеличивая размер плазменной геосферы и вызывая утечку атмосферного вещества в солнечный ветер.Геомагнитные бури возникают, когда давление плазмы, содержащейся внутри магнитосферы, достаточно велико, чтобы раздуваться и тем самым искажать геомагнитное поле.

Солнечный ветер отвечает за общую форму магнитосферы Земли, и колебания ее скорости, плотности, направления и увлекаемого магнитного поля сильно влияют на локальную космическую среду Земли. Например, уровни ионизирующего излучения и радиопомех могут варьироваться от сотен до тысяч раз; а форма и расположение магнитопаузы и головной ударной волны перед ней могут изменяться на несколько радиусов Земли, подвергая геосинхронные спутники прямому солнечному ветру.Эти явления собирательно называются космической погодой. Механизм атмосферного разрыва вызван захватом газа пузырьками магнитного поля, которые срываются солнечными ветрами. [3] Изменения напряженности магнитного поля коррелировали с изменением количества осадков в тропиках. [4]

Магнитные полюса и магнитный диполь

Основные статьи: Северный магнитный полюс и Южный магнитный полюс Магнитное склонение от истинного севера в 1700

Положение магнитных полюсов можно определить как минимум двумя способами [5] .

Часто магнитный (наклонный) полюс рассматривается как точка на поверхности Земли, где магнитное поле полностью вертикально. Другими словами, угол наклона поля Земли составляет 90 ° на северном магнитном полюсе и -90 ° на южном магнитном полюсе. На магнитном полюсе компас, удерживаемый в горизонтальной плоскости, указывает случайным образом, в то время как в противном случае он указывает почти на северный магнитный полюс или от Южного магнитного полюса, хотя существуют местные отклонения. Два полюса перемещаются независимо друг от друга и не находятся в прямо противоположных положениях на земном шаре.Магнитный полюс падения может быстро перемещаться, для Северного магнитного полюса [6] проводились наблюдения до 40 км в год.

Магнитное поле Земли можно точно описать полем магнитного диполя, расположенного рядом с центром Земли. Ориентация диполя определяется осью. Два положения, в которых ось диполя, которая лучше всего соответствует геомагнитному полю, пересекает поверхность Земли, называются Северным и Южным геомагнитными полюсами. Для наилучшего соответствия диполь, представляющий геомагнитное поле, должен быть размещен примерно в 500 км от центра Земли.Это заставляет внутренний радиационный пояс опускаться ниже в южной части Атлантического океана, где поверхностное поле является самым слабым, создавая то, что называется южноатлантической аномалией.

Если бы магнитное поле Земли было идеально дипольным, геомагнитный и магнитный полюса падения совпадали. Однако важные недиполярные члены в точном описании геомагнитного поля приводят к тому, что положения двух типов полюсов находятся в разных местах.

Характеристики поля

Напряженность поля у поверхности Земли составляет менее 30 микротеслов (0.3 гаусса) на территории, включающей большую часть Южной Америки и Южной Африки, до более чем 60 микротеслов (0,6 гаусс) вокруг магнитных полюсов в северной Канаде и на юге Австралии, а также в части Сибири. Средняя напряженность магнитного поля во внешнем ядре Земли составила 25 Гаусс, что в 50 раз сильнее, чем магнитное поле на поверхности. [9] [10]

Поле аналогично полю стержневого магнита. Магнитное поле Земли в основном вызвано электрическими токами в жидком внешнем ядре.Ядро Земли горячее, чем 1043 К, температура точки Кюри, выше которой ориентация спинов в железе становится случайной. Такая рандомизация приводит к потере намагниченности вещества.

Конвекция расплавленного железа во внешнем жидком ядре, наряду с эффектом Кориолиса, вызванным общим вращением планеты, имеет тенденцию организовывать эти «электрические токи» в валки, выровненные вдоль полярной оси север-юг. Когда проводящая жидкость течет через существующее магнитное поле, индуцируются электрические токи, которые, в свою очередь, создают другое магнитное поле.Когда это магнитное поле усиливает исходное магнитное поле, создается динамо-машина, которая поддерживает себя. Это называется теорией динамо, и она объясняет, как поддерживается магнитное поле Земли.

Еще одна особенность, которая магнитно отличает Землю от стержневого магнита, — это ее магнитосфера. На больших расстояниях от планеты преобладает поверхностное магнитное поле. Электрические токи, индуцированные в ионосфере, также создают магнитные поля. Такое поле всегда создается вблизи того места, где атмосфера находится ближе всего к Солнцу, вызывая ежедневные изменения, которые могут отклонять поверхностные магнитные поля на величину до одного градуса.Типичные суточные колебания напряженности поля составляют около 25 нанотесла (нТл) (т.е. ~ 1: 2 000), с вариациями в течение нескольких секунд, как правило, около 1 нТл (т.е. ~ 1: 50 000). [11]

Вариации магнитного поля

Геомагнитные вариации с момента последнего обращения.

Токи в ядре Земли, создающие ее магнитное поле, возникли по крайней мере 3 450 миллионов лет назад. [12] [13]

Магнитометры обнаруживают мельчайшие отклонения в магнитном поле Земли, вызванные железными артефактами, печами, некоторыми типами каменных построек и даже канавами и мусором в археологической геофизике.С помощью магнитных инструментов, адаптированных на основе бортовых детекторов магнитных аномалий, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок, были нанесены на карту магнитные вариации на дне океана. Базальт — богатая железом вулканическая порода, составляющая дно океана — содержит сильно магнитный минерал (магнетит) и может локально искажать показания компаса. Искажение было признано исландскими мореплавателями еще в конце 18 века. Что еще более важно, поскольку присутствие магнетита придает базальту измеримые магнитные свойства, эти магнитные вариации предоставили еще один способ изучения глубоководного дна океана.Когда вновь образованная порода охлаждается, такие магнитные материалы регистрируют магнитное поле Земли.

Часто магнитосфера Земли поражается солнечными вспышками, вызывающими геомагнитные бури, вызывающие проявления полярных сияний. Кратковременная нестабильность магнитного поля измеряется с помощью K-индекса.

Недавно в магнитном поле были обнаружены утечки, которые взаимодействуют с солнечным ветром Солнца способом, противоположным первоначальной гипотезе. Во время солнечных бурь это может привести к крупномасштабным отключениям электроэнергии и сбоям в работе искусственных спутников. [14]

См. Также Магнитная аномалия

Инверсия магнитного поля

Основная статья: Геомагнитная инверсия

Основываясь на изучении лавовых потоков базальта во всем мире, было предложено, что магнитное поле Земли меняет направление на противоположное. с интервалами от десятков тысяч до многих миллионов лет, со средним интервалом примерно 300 000 лет. [15] Однако последнее подобное событие, получившее название инверсия Брюнес – Матуяма, произошло примерно 780 000 лет назад.

Нет четкой теории относительно того, как могли произойти геомагнитные инверсии. Некоторые ученые создали модели ядра Земли, в которых магнитное поле лишь квазистабильно, а полюса могут спонтанно перемещаться из одной ориентации в другую в течение от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Другие ученые предполагают, что геодинамо сначала отключается либо самопроизвольно, либо в результате какого-либо внешнего воздействия, такого как удар кометы, а затем перезапускается с магнитным «северным» полюсом, указывающим либо на север, либо на юг.Внешние события вряд ли будут обычными причинами инверсий магнитного поля из-за отсутствия корреляции между возрастом ударных кратеров и временем инверсий. Независимо от причины, когда магнитный полюс переключается из одного полушария в другое, это называется инверсией, тогда как временные изменения наклона диполя, которые перемещают ось диполя через экватор, а затем возвращаются к исходной полярности, известны как отклонения.

Исследования потоков лавы на горе Стинс, штат Орегон, показывают, что магнитное поле могло смещаться со скоростью до 6 градусов в день в какой-то момент истории Земли, что значительно бросает вызов популярному пониманию того, как работает магнитное поле Земли. . [16]

Палеомагнитные исследования, подобные этим, обычно состоят из измерений остаточной намагниченности вулканических пород. Осадки, отложенные на дне океана, ориентируются в соответствии с местным магнитным полем, сигнал, который может быть записан по мере их затвердевания. Хотя залежи магматических пород в основном парамагнитны, они действительно содержат следы ферри- и антиферромагнитных материалов в виде оксидов железа, что дает им способность обладать остаточной намагниченностью.Фактически, эта характеристика довольно часто встречается во многих других типах горных пород и отложений, обнаруженных по всему миру. Одним из наиболее распространенных оксидов, обнаруживаемых в естественных отложениях горных пород, является магнетит.

В качестве примера того, как это свойство магматических пород позволяет нам определить, что поле Земли в прошлом менялось, рассмотрим измерения магнетизма на океанских хребтах. Прежде чем магма выйдет из мантии через трещину, она имеет чрезвычайно высокую температуру, превышающую температуру Кюри любого оксида железа, который она может содержать.Лава начинает остывать и затвердевать, когда попадает в океан, позволяя этим оксидам железа в конечном итоге восстановить свои магнитные свойства, в частности, способность удерживать остаточную намагниченность. Если предположить, что единственное магнитное поле, присутствующее в этих местах, связано с самой Землей, эта затвердевшая порода становится намагниченной в направлении геомагнитного поля. Несмотря на то, что напряженность поля довольно мала, а содержание железа в типичных образцах горных пород невелико, относительно небольшая остаточная намагниченность образцов находится в пределах разрешающей способности современных магнитометров.Затем можно измерить возраст и намагниченность застывших образцов лавы, чтобы определить ориентацию геомагнитного поля в древние эпохи.

Обнаружение магнитного поля

Отклонения модели магнитного поля от данных измерений, данных, созданных спутниками с чувствительными магнитометрами

Напряженность магнитного поля Земли была измерена Карлом Фридрихом Гауссом в 1835 году и с тех пор неоднократно измерялась, показывая относительное уменьшение около 10% за последние 150 лет. [17] Спутник Magsat и более поздние спутники использовали 3-осевые векторные магнитометры для исследования трехмерной структуры магнитного поля Земли. Более поздний спутник Эрстеда позволил провести сравнение, показывающее динамическое геодинамо в действии, которое, по-видимому, порождает альтернативный полюс под Атлантическим океаном к западу от Южной Африки. [18]

Правительства иногда используют подразделения, специализирующиеся на измерении магнитного поля Земли. Это геомагнитные обсерватории, обычно входящие в состав национальной геологической службы, например, обсерватория Эскдалемуир Британской геологической службы.Такие обсерватории могут измерять и прогнозировать магнитные условия, которые иногда влияют на связь, электроэнергию и другую деятельность человека. (См. Магнитную бурю.)

Международная сеть магнитных обсерваторий в реальном времени с более чем 100 взаимосвязанными геомагнитными обсерваториями по всему миру с 1991 года регистрирует магнитное поле Земли.

Военные определяют характеристики местного геомагнитного поля по порядку для обнаружения аномалий на естественном фоне, которые могут быть вызваны значительным металлическим объектом, например, затопленной подводной лодкой.Как правило, эти детекторы магнитных аномалий используются в самолетах, таких как британский Nimrod, или буксируются в качестве инструмента или набора инструментов с надводных кораблей.

В коммерческих целях геофизические разведочные компании также используют магнитные детекторы для выявления естественных аномалий рудных тел, таких как Курская магнитная аномалия.

Животные, включая птиц и черепах, могут обнаруживать магнитное поле Земли и использовать это поле для навигации во время миграции. [19] Коровы и дикие олени склонны выстраивать свои тела с севера на юг во время отдыха, но не тогда, когда животные находятся под высоковольтными линиями электропередачи, что заставляет исследователей полагать, что причиной этого является магнетизм. Дайсон, П.Дж. (2009). «Биология: электрические коровы». Природа 458 (7237): 389. DOI: 10.1038 / 458389a. PMID 19325587.

Внешние ссылки


  • Уильям Дж. Брод, Будет ли компас указывать на юг? . New York Times, 13 июля 2004 г.
  • John Roach, Почему меняется магнитное поле Земли? . National Geographic, 27 сентября 2004 г.
  • Когда север идет на юг . Проекты в области научных вычислений, 1996.
  • Трехмерный имитатор заряженных частиц в магнитном поле Земли . Инструмент, предназначенный для трехмерного моделирования заряженных частиц в магнитосфере. [Требуется подключаемый модуль VRML]
  • Великий Магнит, Земля , История открытия магнитного поля Земли Дэвидом П. Стерном.
  • Исследование магнитосферы Земли , Образовательный веб-сайт Дэвида П. Стерна и Маурисио Передо

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли похоже на что из стержневого магнита наклонен на 11 градусов от ось вращения Земля.Эта проблема с этой картинкой заключается в том, что температура Кюри железо около 770 С. Ядро Земли горячее, чем это, и, следовательно, не магнитный. Так как же Земля получила свое магнитное поле?

Магнитные поля окружают электрические токи, поэтому мы предполагаем, что циркулирующие электрические токи в расплавленном металлическом ядре Земли являются источником магнитного поля. Токовая петля дает поле, подобное земному. Величина магнитного поля, измеренная на поверхности Земли, составляет около половины Гаусса и падает в сторону Земли в северном полушарии.Величина колеблется по поверхности Земли в пределах от 0,3 до 0,6 Гаусса.

Магнитное поле Земли объясняется динамо-эффектом циркулирующего электрического тока, но оно не является постоянным по направлению. Образцы горных пород разного возраста в одинаковых местах имеют разные направления постоянной намагниченности. Сообщалось о 171 инверсии магнитного поля за последние 71 миллион лет.

Хотя детали динамо-эффекта подробно не известны, вращение Земли играет роль в генерировании токов, которые, как предполагается, являются источником магнитного поля. Маринер 2 обнаружил, что Венера не имеет такого магнитного поля, хотя содержание железа в ее ядре должно быть таким же, как и на Земле. Период вращения Венеры в 243 земных дня слишком медленный, чтобы вызвать эффект динамо.

Взаимодействие магнитного поля Земли с частицами солнечного ветра создает условия для явлений полярных сияний вблизи полюсов.

Северный полюс стрелки компаса — это северный магнитный полюс. Его привлекает географический Северный полюс, который является южным магнитным полюсом (притягиваются противоположные магнитные полюса).

Что создает магнитное поле Земли?

Путешествие, чтобы увидеть северное или южное сияние, вошло в список желаний почти каждого. Но неизвестно большинству, эти прекрасные проявления света вызваны опасными космическими лучами, которые были отклонены магнитным полем нашей Земли.

Магнитные поля вокруг планет ведут себя так же, как стержневой магнит. Но при высоких температурах металлы теряют свои магнитные свойства. Итак, ясно, что горячее железное ядро ​​Земли не является тем, что создает магнитное поле вокруг нашей планеты.

Напротив, магнитное поле Земли вызвано динамо-эффектом.

Эффект работает так же, как динамо-светильник на велосипеде. Магниты в динамо-машине начинают вращаться при нажатии на педали велосипеда, создавая электрический ток.Затем электричество используется для включения света.

Этот процесс также работает в обратном порядке. Если у вас есть вращающийся электрический ток, он создаст магнитное поле.

На Земле течение жидкого металла во внешнем ядре планеты генерирует электрические токи. Вращение Земли вокруг своей оси заставляет эти электрические токи образовывать магнитное поле, которое распространяется вокруг планеты.

Магнитное поле чрезвычайно важно для поддержания жизни на Земле. Без этого мы были бы подвержены воздействию большого количества солнечной радиации, и наша атмосфера могла бы свободно просачиваться в космос.

Это, вероятно, то, что случилось с атмосферой на Марсе. Поскольку в ядре Марса нет текучего жидкого металла, он не производит такого же динамо-эффекта. Это оставило планету с очень слабым магнитным полем, из-за чего ее атмосфера была унесена солнечными ветрами, оставив ее непригодной для жизни.

Магнитное поле Земли, подобное магнитному полю стержневого магнита, наклоненного на 11 градусов от оси вращения Земли. Предоставлено: Dea / D’Arco Editor / Getty Images

.

Королевский институт Австралии имеет образовательный ресурс, основанный на этой статье. Вы можете получить к нему доступ здесь.

Вишну Варма Р Веджаян

Вишну Варма Р Веджаян — студент-физик из Лондонского университета королевы Марии, интересующийся научными работами и исследованиями в области физики. Стажировался в «Космосе» в начале 2017 года.

Читайте научные факты, а не беллетристику …

Никогда еще не было более важного времени, чтобы объяснять факты, ценить знания, основанные на фактах, и демонстрировать последние научные, технологические и инженерные достижения.»Космос» издается Королевским институтом Австралии, благотворительной организацией, призванной связывать людей с миром науки. Финансовые взносы, какими бы большими они ни были, помогают нам предоставлять доступ к достоверной научной информации в то время, когда она больше всего нужна миру. Пожалуйста, поддержите нас, сделав пожертвование или купив подписку сегодня.

Когда север уходит на юг: меняется ли магнитное поле Земли?

Что-то странное происходит с магнитным полем Земли.За последние 200 лет он медленно ослабевает и смещает свой северный магнитный полюс (куда указывает компас, не путать с географическим северным полюсом) из канадской Арктики в сторону Сибири. Однако в последние десятилетия этот медленный сдвиг на юг ускорился, достигнув скорости более 30 миль в год (48 километров в год). Можем ли мы оказаться на грани геомагнитного разворота, когда северный и южный магнитные полюса поменяются местами?

Магнитное поле Земли создается конвекцией расплавленного железа в ядре планеты, примерно в 1 800 милях (2896 км) под нашими ногами.Эта перегретая жидкость генерирует электрические токи, которые, в свою очередь, создают электромагнитные поля. В то время как процессы, которые приводят к смене полюсов, сравнительно менее изучены, компьютерное моделирование планетарной динамики показывает, что перевороты возникают спонтанно. Это подтверждается наблюдениями за магнитным полем Солнца, которое меняется примерно каждые 11 лет.

Наше собственное магнитное поле возникло по крайней мере 4 миллиарда лет назад, и с тех пор магнитные полюса Земли много раз менялись местами.Только за последние 2,6 миллиона лет магнитное поле переключалось десять раз, и, поскольку последнее произошло 780 000 лет назад, некоторые ученые считают, что нам уже пора сделать еще один. Но развороты непредсказуемы и уж точно не периодичны.

Картирование магнитных полей

Исследователи составляют карту древней истории магнитного поля Земли, используя вулканические породы. Когда лава охлаждается, содержащееся в ней железо намагничивается в направлении магнитного поля.Изучая эти породы и используя методы радиометрического датирования, можно реконструировать прошлое поведение магнетизма планеты, когда оно усиливало, ослабляло или изменяло полярность.

Чтобы отслеживать более свежие магнитные изменения, ученые обращаются к магнитным свойствам археологических артефактов. Когда наши предки нагревали древний очаг или печь, содержащую железо, до достаточно высоких температур, он перестраивал свой магнетизм с магнитным полем Земли при охлаждении. Точка, в которой это происходит, называется точкой Кюри.Исследования даже включали некоторые сегменты этажа здания железного века в Иерусалиме, которое вавилонская армия сожгла в 586 году до нашей эры.

Но проводить измерения на этих археологических артефактах сложно. Во-первых, магнетизм древних предметов очень слаб — его недостаточно, чтобы сдвинуть стрелку компаса. А если какие-то предметы нагревали и охлаждали несколько раз, несколько магнитных узоров будут наложены друг на друга. Наконец, их надежность зависит от объектов, оставшихся в том же месте, где происходил обогрев.

Несмотря на эти трудности, исследователи в основном нанесли на карту современные изменения магнитного поля под Западной Европой и Ближним Востоком.

Черепахи, лосось и киты, о боже!

Ученые не могут быть уверены в точных последствиях, которые будет иметь разворот — свидетельства предыдущих обращений остаются неясными — но они могут быть серьезными. Например, многие животные используют магнитное поле Земли для навигации во время миграции.

Молодые логгерхеды выкапывают себе путь из подземных гнезд на пляжах Флориды, заходят в море и уходят далеко в Атлантический океан (иногда полностью пересекая его).Затем, спустя много лет, они возвращаются на те же пляжи Флориды, на которых родились. Они проходят это безликое, безликое, 9000 миль (14 494 км) путешествие, определяя силу и направление магнитного поля. Что касается лосося, китов, птиц и других существ, которые также используют земной магнетизм для навигации, их жизнь будет серьезно нарушена из-за переворота магнитного поля.

Кроме того, Землю постоянно бомбардируют потоком заряженных частиц, приходящих от Солнца, и космическими лучами, в основном протонами и атомными ядрами, из глубокого космоса.В период, предшествующий инверсии, магнитное поле становится слабее и значительно менее эффективно защищает нас от этих частиц. Хотя некоторые геологи отмечают, что массовые вымирания, похоже, коррелируют с этими периодами времени, люди или наши предки были на Земле в течение нескольких миллионов лет. За это время произошло много обратных событий, и нет очевидной корреляции с человеческим развитием.

Тревожное время для техники

Прямое воздействие на человечество могло быть незначительным, но не на технологии.Мы используем искусственные спутники для навигации, телевещания, прогнозирования погоды, мониторинга окружающей среды и связи всех видов. Без защиты магнитного поля эти спутники могут быть серьезно повреждены солнечным ветром или космическими лучами, сталкивающимися с электронными цепями. Слабое магнитное поле в южной части Атлантического океана, известное как «Южноатлантическая аномалия», уже оказывает неблагоприятное воздействие на спутники и может указывать на то, что должно произойти.

Недавние геологические исследования предложили возможную причину аномалии.Широко распространено мнение, что наша Луна образовалась, когда Земля столкнулась с планетой Тейя 4,5 миллиарда лет назад, но останки Тейи так и не были найдены. Теперь выясняется, что останки Тейи могут лежать у нас под ногами.

Глубоко под землей погребены два огромных объема горных пород, каждый в миллионы раз больше, чем Эверест (и расширяющийся), более плотный и горячий, чем остальная часть мантии Земли. Ученые предполагают, что эти горные массы являются недостающими останками Тейи и что они мешают конвекции расплавленного железа, вызывая слабое магнитное поле в Южной Атлантике.

В любом случае серьезность разворота магнитного поля будет зависеть от того, сколько времени потребуется для его завершения. Если он будет медленно сдвигаться в течение многих тысяч лет, возможно, мигрирующие существа, а также человечество, смогут адаптироваться. А пока нам нужно многое узнать о том, что происходит в глубине нашей планеты.

Кризис последовал в последний раз, когда магнитные полюса Земли перевернулись, говорят исследователи: NPR

Гигантское дерево каури растет в лесу Вайпуа в Нортленде, Новая Зеландия.Такие деревья, как это, которые давно упали и хранились тысячи лет, помогают исследователям различать колебания магнитных полюсов Земли. Ким Вестерсков / Getty Images скрыть подпись

переключить подпись Ким Вестерсков / Getty Images

Гигантское дерево каури растет в лесу Вайпуа в Нортленде, Новая Зеландия.Такие деревья, как это, которые давно упали и хранились тысячи лет, помогают исследователям различать колебания магнитных полюсов Земли.

Ким Вестерсков / Getty Images

Древнее, хорошо сохранившееся дерево, которое было живым во время последнего переворота магнитных полюсов Земли, помогло ученым более точно определить время этого события, которое произошло около 42000 лет назад.

Эта новая информация побудила их связать перевороты полюсов с ключевыми моментами в доисторической летописи, такими как внезапное появление наскального искусства и загадочное исчезновение крупных млекопитающих и неандертальцев.Они утверждают, что ослабление магнитного поля Земли на короткое время изменило бы мир, изменив его климат и позволив проникнуть гораздо большему количеству ультрафиолетового света.

Их провокационный анализ, опубликованный в журнале Science , несомненно, заставит исследователей заговорить. До сих пор ученые в основном предполагали, что инверсия магнитного поля не имеет большого значения для жизни на Земле — хотя некоторые геологи отмечали, что вымирание крупных млекопитающих, по-видимому, происходило в периоды, когда магнитное поле Земли было слабым.

Земля представляет собой гигантский магнит, потому что ее ядро ​​- твердое железо, а вокруг него кружится океан расплавленного металла. Это перемешивание создает огромное магнитное поле, которое охватывает планету и защищает ее от заряженных космических лучей, приходящих из космоса.

Иногда по причинам, до конца не понятным ученым, магнитное поле становится нестабильным, и его северный и южный полюса могут меняться. Последний крупный поворот, хотя и был недолгим, произошел около 42000 лет назад.

Этот разворот называется экскурсией Лашана в честь потоков лавы во Франции, содержащих куски железа, которые в основном направлены в неправильную сторону. Вулканическая активность тогда, во время переворота, создала эту отличительную черту железа, когда расплавленная лава остыла и зафиксировала железо на месте. Молекулы железа, внедренные в отложения по всему миру, также зафиксировали запись этого магнитного колебания, которое длилось около тысячи лет.

«Несмотря на то, что он был коротким, Северный полюс все же блуждал по Северной Америке, прямо в сторону Нью-Йорка, а затем обратно в Орегон», — говорит Алан Купер, биолог-эволюционист из Blue Sky Genetics и южно-австралийского Музей. Он объясняет, что «затем он очень быстро пролетел вниз через Тихий океан к Антарктиде и продержался там около 400 лет, а затем снова устремился вверх через Индийский океан к Северному полюсу».

Эти изменения сопровождались ослаблением магнитного поля, по его словам, примерно до 6% от его нынешней силы.

Он и его коллега Крис Терни, ученый-геолог из Университета Нового Южного Уэльса, нашли новый способ изучить точное время всего этого, используя необычные деревья в Новой Зеландии.

Гигантские деревья каури могут жить тысячи лет и могут хорошо сохраняться в болотах. «Сами деревья уникальны», — говорит Купер. «Они представляют собой капсулу времени, которую невозможно найти больше нигде в мире».

Внутри деревьев, которые жили во время последнего магнитного переворота, исследователи и их коллеги искали форму углерода, образовавшуюся при попадании космических лучей в верхние слои атмосферы.Когда магнитное поле слабое, больше этих лучей проникает, поэтому уровень этого углерода повышается.

Деревья с их набором колец, подобным календарю, впитали этот углерод и положили его как дерево. Это позволило исследователям точно увидеть, когда уровни поднимались и достигли пика, а затем снова упали. В частности, одно дерево имело 1700-летний рекорд, охватывающий период величайших изменений.

Создав точную временную шкалу, исследовательская группа смогла сравнить ослабление магнитного поля с другими хорошо установленными временными шкалами в археологических и климатических записях.

«Мы действительно думаем, что здесь происходят довольно значительные удары», — говорит Купер.

Они также обратились к передовому моделированию климата, чтобы попытаться понять, как магнитные изменения повлияли бы на условия на планете. В частности, пострадал бы озоновый слой.

«Если вы повредите озоновый слой, как мы выяснили, вы измените способ воздействия солнечного тепла на Землю», — говорит Купер.«И как только вы начинаете это делать, вы меняете погодные условия, потому что направление ветра и нагрев уходит в самоволку, повсюду».

Если бы Солнце пережило одно из своих периодических столкновений, когда сила магнитного поля Земли уменьшилась, по его словам, солнечная вспышка или шторм послали бы всплеск радиации, который мог иметь огромные последствия для людей, живущих в прошлом. тогда.

«Мы думаем, что именно это привело их в пещеры», — говорит Купер.«Вы бы не хотели выходить на улицу в светлое время суток».

Он признает, что трудно провести четкую связь между всеми этими различными событиями «на данном этапе. Но я думаю, что это всегда верно, когда вы выдвигаете такую ​​радикально новую теорию». Он отмечает, что идея об астероиде, убивающем динозавров, когда-то тоже казалась надуманной.

Другие исследователи говорят, что их действительно поразил тот факт, что ученые смогли построить такую ​​подробную запись времени магнитных изменений, глядя на эти деревья.

«Эта временная запись с высоким разрешением, я думаю, довольно впечатляющая», — говорит Брэд Сингер, геолог из Университета Висконсин-Мэдисон, который изучает историю магнитного поля Земли, но не является частью исследовательской группы. «Это лишь небольшое количество образцов, которые они измерили, но результаты выглядят достаточно воспроизводимыми на разных деревьях, и я думаю, что это довольно впечатляющий набор данных».

Он думает, что этот отчет привлечет внимание людей к работе, которая могла бы проверить это предположение о том, что инверсия магнитного поля Земли может нарушить ее жизнь.

Джеймс Ченнелл, геолог из Университета Флориды, задался вопросом, поддерживают ли другие виды исторических данных, такие как ледяные керны, идею глобального климатического кризиса около 42000 лет назад. По его словам, он работает в основном в Северной Атлантике и не знает, что в то время там происходит что-то очень драматичное.

Тем не менее, он ранее писал о возможности того, что ослабление магнитного поля было связано с вымиранием крупных млекопитающих, поэтому он был «взволнован», увидев, что кто-то еще связывает эти две вещи.Он отмечает, что крупные млекопитающие долгожители и восприимчивы к повреждениям от длительного воздействия ультрафиолетового излучения, которое усиливалось в периоды, когда магнитное поле было слабым.

«Судя по тому, что мы знаем о напряженности поля во времени, за последние сто тысяч лет, — говорит Ченнелл, — действительно существует связь между вымираниями и низкой напряженностью геомагнитного поля».

ESA Science & Technology — Background Science

Фон науки

Силовые линии магнитного поля Земли

Все магнитные объекты создают невидимые силовые линии, проходящие между полюсами объекта.Земля похожа на гигантский стержневой магнит с силовыми линиями магнитного поля, расходящимися с юга на северный магнитный полюс. Заряженные частицы захватываются этими силовыми линиями, образуя магнитосферу Земли.

Силовые линии магнитного поля, создаваемые внутренним магнитным полем Земли, и ориентация поля.
Кредит: П. Рейд, SCI-FUN

Составное изображение Солнца и художественный вид магнитосферы Земли в форме пули.
Авторы и права: Стил Хилл, НАСА

Однако силовые линии магнитного поля Земли не симметричны относительно ее магнитной оси, в отличие от силовых линий стержневого магнита. Воздействие непрерывного потока солнечных частиц (солнечный ветер) вызывает сжатие линий, обращенных к Солнцу. Силовые линии, направленные от Солнца, растягиваются и удлиняются, образуя хвост магнитосферы Земли. Магнитный пузырь в форме пули, образованный силовыми линиями земного магнитного поля, называется магнитосферой Земли.Магнитосфера простирается в космический вакуум в среднем примерно на 60 000 километров к Солнцу и уходит более чем на 300 000 километров от Солнца в хвосте магнитосферы.

Районы околоземного космического пространства

В основном пустом пространстве между планетами преобладает солнечный ветер — поток электрически заряженных частиц (в основном электронов и протонов), которые со сверхзвуковой скоростью выбрасываются Солнцем. К счастью, магнитное поле Земли достаточно сильное, чтобы защитить нашу планету от этого солнечного шторма, обычно не позволяя ей удариться об атмосферу или поверхность.Однако ряд узнаваемых слоев и границ можно наблюдать в околоземном пространстве, где встречаются солнечный ветер и магнитное поле Земли. Эти регионы будут детально исследованы Cluster.

Отпечаток художника, показывающий
основных областей / границ
магнитосферы Земли, которые будут изучены кластером

Первым признаком любого взаимодействия между солнечным ветром и магнитным полем Земли является ударная волна в космосе на поверхности Земли. Сторона Земли, обращенная к Солнцу.Этот носовой удар скорее похож на звуковой удар, вызванный, когда сверхзвуковой самолет замедляется и проходит через звуковой барьер. Ударная волна Земли создается, когда сверхзвуковой солнечный ветер внезапно замедляется по мере приближения к магнитному экрану планеты: магнитосфере.

Край магнитосферы известен как магнитопауза. Когда Солнце более активно, повышенное давление солнечного ветра сдавливает магнитосферу. В такие моменты магнитопауза перемещается намного ближе к Земле, пока она не окажется над планетой всего на 35 000 километров вместо средних 60 000 километров.

Однако у защиты Земли есть два слабых места. Эти куспиды возникают над северным и южным магнитными полюсами планеты. Частицы солнечного ветра, которые просачиваются в магнитосферу, спускаются к Земле по спирали вдоль силовых линий магнитного поля. Когда они сталкиваются с атомами в верхних слоях атмосферы, они вызывают мерцающие цветные слои, известные как полярные сияния (северное и южное сияние).

Последнее обновление: 1 сентября 2019 г.

Магнитное поле Земли может измениться дольше, чем считалось ранее | Наука

Вращение и конвекция расплавленного железа в центре планеты создают динамо-эффект, генерирующий магнитное поле Земли.alxpin / iStock

Вращаясь вокруг твердого внутреннего ядра нашей планеты, более чем на 1800 миль под поверхностью, горячее жидкое железо генерирует магнитное поле, которое простирается за пределы атмосферы. Это поле предоставляет нам все, от направления компаса до защиты от космических лучей, поэтому неудивительно, что ученые были встревожены в начале этого года, когда заметили, что северный магнитный полюс быстро дрейфует в сторону Сибири. В то время как геофизики пытались выпустить обновленную модель магнитного поля Земли раньше пятилетнего графика, мигрирующий полюс поставил насущный вопрос: готовится ли магнитное поле Земли к изменению?

Магнитное состояние нашего мира постоянно меняется, при этом северный и южный магнитные полюса меняются на несколько градусов каждые столетие или около того.Иногда магнитное поле испытывает полное изменение полярности, в результате чего северный и южный магнитные полюса меняются местами, хотя никто точно не знает, что вызывает этот поворот. (Фактически, северный полюс планеты сейчас является магнитным южным полюсом, но он все еще называется «магнитным севером», чтобы соответствовать нашим географическим измерениям.)

В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science Advances , исследователи сообщают о новом предполагаемом графике последнего изменения полярности, названного изменением полярности Брюнес-Матуяма, которое произошло около 780 000 лет назад.Используя комбинацию образцов лавы, океанических отложений и ледяных кернов, они смогли отследить развитие этого разворота и продемонстрировать, что его структура была более длинной и сложной, чем предполагалось в предыдущих моделях. Полученные данные могут помочь лучше понять, как развивается магнитная среда нашей планеты, и, мы надеемся, послужить основой для прогнозов следующего крупного возмущения.

«[Изменение полярности] — одно из немногих геофизических явлений, которые являются поистине глобальными», — говорит Брэд Сингер, профессор геолого-геофизических наук в Университете Висконсина-Мэдисона и ведущий автор исследования.«Это процесс, который начинается в самых глубоких частях Земли, но он проявляется в горных породах по всей поверхности планеты и оказывает очень важное влияние на атмосферу. … Если мы сможем установить хронологию для определения времени разворота, у нас будут маркеры, которые мы сможем использовать для датировки горных пород по всей планете и определения общих временных точек по всей Земле ».

Генерация магнитного поля Земли начинается в самом ее центре. Тепло от твердого внутреннего ядра, производимое радиоактивным распадом, нагревает окружающее жидкое железо, заставляя его циркулировать, как горшок с водой на плите.Движение жидкости или конвекция утюга создает электрический ток, который создает магнитное поле. Когда Земля вращается, магнитное поле примерно совпадает с осью вращения, создавая магнитные северный и южный полюса.

За последние 2,6 миллиона лет магнитное поле Земли изменилось 10 раз и почти 20 раз во время событий, называемых экскурсиями. Некоторые исследователи полагают, что изменение полярности вызвано нарушением баланса между вращением Земли и температурой ядра, что изменяет движение жидкости в жидком железе, но точный процесс остается загадкой.

Схематическое изображение невидимых силовых линий магнитного поля, генерируемых Землей, представленных в виде дипольного магнитного поля. На самом деле, наш магнитный экран прижат ближе к Земле на стороне, обращенной к Солнцу, и чрезвычайно удлинен на ночной стороне из-за солнечного ветра. Питер Рид / НАСА

Сингер и его коллеги получили более точные хронологические оценки последнего изменения полярности, используя новые методы датировки застывшей лавы. Базальтовая лава, извергающаяся около 1100 градусов по Цельсию (2 012 градусов по Фаренгейту), содержит магнетит, оксид железа, внешние электроны которого ориентируются вдоль магнитного поля Земли.Когда лава остывает до 550 градусов по Цельсию (1022 градуса по Фаренгейту), «направление намагничивания блокируется, буквально встраивается в поток», — говорит Сингер. В результате история магнитного поля запечатлена в затвердевшей лаве, которую Сингер и его команда смогли прочитать с помощью специального процесса для измерения изотопов аргона в образцах распавшейся лавы.

К несчастью для геологов (но к счастью для всех нас), вулканы не извергаются постоянно, поэтому лава становится рекордсменом эволюции магнитного поля.Чтобы соединить недостающие даты, исследовательская группа объединила новые измерения из семи различных источников лавы по всему миру с прошлыми записями намагниченных элементов в океанских отложениях и кернах антарктического льда. В отличие от лавы, океан обеспечивает непрерывную запись намагничивания, поскольку частицы магнитного материала постоянно оседают на морском дне и выравниваются с полем планеты. «Но эти записи сглаживаются и деформируются из-за уплотнения, а на дне морского дна обитает множество тварей… так что запись немного разрушается», — говорит Сингер.

Антарктический лед предлагает третий способ раскрыть историю магнитного поля Земли, поскольку он содержит образцы изотопа бериллия, который образуется при сильном взаимодействии космического излучения с верхними слоями атмосферы — именно то, что происходит, когда магнитное поле ослабевает во время экскурсии или поворота.

Объединив все три этих источника, исследователи составили подробный рассказ о том, как магнитное поле эволюционировало во время его последнего обращения. В то время как предыдущие исследования предполагали, что все обращения проходят три фазы за промежуток времени не более 9000 лет, команда Зингера обнаружила гораздо более сложный процесс обращения, для завершения которого потребовалось более 22000 лет.

«Мы можем увидеть гораздо больше нюансов нарастания и убывания сильных сторон и направленного поведения в течение этого 22 000-летнего периода, чем когда-либо прежде», — говорит Сингер. «И это не соответствует [трехфазному] шаблону … поэтому я думаю, им придется вернуться к чертежной доске».

Полученные данные ставят под сомнение, будут ли будущие инверсии полей проявлять аналогичные сложности и длительность. «Это важный документ, поскольку он документирует новые вулканические данные и объединяет вулканические и осадочные данные, относящиеся к нестабильности геомагнитного поля до последнего изменения полярности», — говорит Джеймс Ченнелл, геофизик из Университета Флориды, который не участвовал в новом исследовании, по электронной почте.«Является ли эта пред-инверсионная нестабильность характерной для всех смен полярностей? Пока что нет никаких свидетельств этого от более старых обращений ».

Соавторы исследования Роб Коу и Тревор Дуарте ориентируют ядра из участка лавового потока, регистрирующего изменение полярности магнитного поля Матуяма-Брюнес в национальном парке Халеакала, Гавайи, в 2015 году. Брэд Сингер

Даже с тремя наборами измерений остается вопрос, дает ли объединенная история достаточно информации о том, сколько времени занимает разворот и в каком именно состоянии находится поле, когда происходят такие перевороты.«До тех пор, пока нет полной записи, свидетельствующей о сложной последовательности событий, описанной авторами, я не уверен, что неопределенность возрастов позволяет нам различать более двух различных фаз», — говорит Жан-Пьер Вале, геофизик из Парижского института физики Земли, который не участвовал в исследовании, в электронном письме. Валет также сомневается в продолжительности инверсии, утверждая, что неточности в данных предполагают, что весь процесс мог длиться от 13 000 до 40 000 лет — все еще дольше, чем предыдущие оценки.

Получение дополнительных сведений о процессах, ведущих к смене полярности, может иметь решающее значение для будущих цивилизаций, поскольку смещение магнитного поля может иметь далеко идущие последствия для планеты.

«Когда [магнитное] поле слабое, то есть во время инверсий, главное дипольное поле коллапсирует до величины порядка десяти процентов от его нормальной силы», — говорит Сингер. Этот коллапс может создать проблемы для жизни на Земле, поскольку магнитное поле стабилизирует молекулы озона, защищая планету от ультрафиолетового излучения.Сингер указывает, что недавняя работа предполагает, что современные люди адаптировались к защитным генам после того, как неандертальцы пострадали от радиации во время экскурсии, которая ухудшила магнитное поле.

«Давно обсуждается, влияют ли инверсии магнитного поля на биоту на поверхности Земли», — говорит он. «Большинство ранних заявлений отчасти абсурдны, потому что хронология не была достаточно точной, чтобы знать, что открытие окаменелостей неандертальцев, например, соответствовало экскурсии.Но теперь мы знаем это время гораздо лучше ».

Последние 200 или более лет магнитное поле Земли ослабевает со скоростью пять процентов каждое столетие. Если это ослабление и недавняя миграция северного магнитного полюса указывают на надвигающееся изменение поля, это может иметь серьезные последствия для технологий, которые полагаются на спутники, которые могут быть повреждены космическим излучением. Тем не менее, Сингер предупреждает, что в ближайшие пару тысячелетий изменение ситуации не произойдет.

«То, что мы наблюдаем сейчас при быстром движении северного полюса, на самом деле вполне нормально, — говорит Сингер. «Существуют публикации, основанные на гораздо более бедных записях, чем те, с которыми мы работаем, которые предполагают, что изменение может произойти менее, чем за время жизни человека, и это просто не подтверждается подавляющим большинством документов. … Реальный разворот, окончательный разворот занимает несколько тысяч лет ».

Это должно дать человечеству время, чтобы лучше защитить свои технологии от радиации при следующем обращении.А пока не беспокойтесь, если ваш компас сдвинется на градус или два.

наука о планете Земля Ядро Земли Геология Физика

Рекомендуемые видео

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *