Ο πλανήτης μας έχει ένα μαγνητικό πεδίομπορεί να παρατηρηθεί, για παράδειγμα, με μια πυξίδα. Σχηματίζεται κυρίως στον πολύ καυτό λιωμένο πυρήνα του πλανήτη και πιθανότατα υπήρχε στο μεγαλύτερο μέρος της ζωής της Γης. Το πεδίο είναι δίπολο, δηλαδή, έχει έναν βόρειο και έναν νότιο μαγνητικό πόλο. Σε αυτά, η βελόνα πυξίδας θα δείχνει κατευθείαν προς τα κάτω ή προς τα πάνω, αντίστοιχα. Είναι σαν το πεδίο ενός μαγνήτη στο ψυγείο. Ωστόσο, το γεωμαγνητικό πεδίο της Γης υφίσταται πολλές μικρές αλλαγές, γεγονός που καθιστά την αναλογία αβάσιμη. Σε κάθε περίπτωση, μπορούμε να πούμε ότι επί του παρόντος υπάρχουν δύο πόλοι στην επιφάνεια του πλανήτη: ένας στο βόρειο ημισφαίριο και ένας στο νότο.
Η αντιστροφή του γεωμαγνητικού πεδίου είναι μια διαδικασίαστο οποίο ο νότιος μαγνητικός πόλος μετατρέπεται σε βορρά και αυτός, με τη σειρά του, γίνεται νότος. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι το μαγνητικό πεδίο μπορεί μερικές φορές να υποβληθεί σε εκδρομή αντί για αντιστροφή. Σε αυτήν την περίπτωση, υφίσταται μεγάλη μείωση της συνολικής αντοχής της, δηλαδή της δύναμης που κινεί τη βελόνα πυξίδας. Κατά τη διάρκεια της εκδρομής, το χωράφι δεν αλλάζει κατεύθυνση, αλλά αποκαθίσταται με την ίδια πολικότητα, δηλαδή, βόρεια παραμένει βόρεια και νότια - νότια.
Όπως αποδεικνύεται από το γεωλογικό αρχείο,Το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας έχει αντιστρέψει την πολικότητά του πολλές φορές. Αυτό φαίνεται από τα μοτίβα που βρίσκονται στα ηφαιστειακά πετρώματα, ειδικά αυτά που εξάγονται από τον πυθμένα του ωκεανού. Κατά τα τελευταία 10 εκατομμύρια χρόνια, κατά μέσο όρο, υπήρξαν 4 ή 5 αντιστροφές ανά εκατομμύριο χρόνια. Σε άλλα σημεία της ιστορίας του πλανήτη μας, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της Κρητιδικής περιόδου, υπήρχαν μεγαλύτερες περίοδοι αλλαγής των πόλων της Γης. Είναι αδύνατο να προβλεφθούν και δεν είναι κανονικά. Επομένως, μπορούμε να μιλήσουμε μόνο για το μέσο διάστημα αναστροφής.
Μετρήσεις των γεωμαγνητικών χαρακτηριστικών τουπλανήτες κρατούνται λίγο πολύ συνεχώς από το 1840. Ορισμένες μετρήσεις χρονολογούνται ακόμη και από τον 16ο αιώνα, για παράδειγμα, στο Greenwich (Λονδίνο). Αν κοιτάξετε τις τάσεις της ισχύος του μαγνητικού πεδίου κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, μπορείτε να δείτε τη μείωση του. Η προβολή των δεδομένων προς τα εμπρός αποφέρει μηδενική διπολική ροπή σε περίπου 1500-1600 χρόνια. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους ορισμένοι πιστεύουν ότι το πεδίο μπορεί να βρίσκεται στα πρώτα στάδια μιας αντιστροφής. Από μελέτες μαγνητισμού των ορυκτών σε αρχαία πήλινα αγγεία, είναι γνωστό ότι στις μέρες της αρχαίας Ρώμης ήταν διπλάσιο από το σημερινό.
Ωστόσο, η τρέχουσα ισχύς του πεδίου δεν είναι ιδιαίτεραχαμηλή όσον αφορά το εύρος των τιμών της τα τελευταία 50.000 χρόνια, και έχουν περάσει σχεδόν 800.000 χρόνια από την τελευταία αλλαγή των πόλων της Γης. Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη όσα ειπώθηκαν νωρίτερα σχετικά με την εκδρομή και γνωρίζοντας τις ιδιότητες των μαθηματικών μοντέλων, δεν είναι καθόλου σαφές εάν είναι δυνατόν να παρεκταθούν τα δεδομένα παρατήρησης για 1500 χρόνια.
Πλήρης εγγραφή ιστορικού τουλάχιστον ενός spreadαπουσιάζει, επομένως όλες οι δηλώσεις που μπορούν να γίνουν βασίζονται κυρίως σε μαθηματικά μοντέλα και εν μέρει σε περιορισμένα στοιχεία από πετρώματα που έχουν διατηρήσει το αποτύπωμα ενός αρχαίου μαγνητικού πεδίου από το σχηματισμό τους. Για παράδειγμα, οι υπολογισμοί υποδηλώνουν ότι μια πλήρης αλλαγή των πόλων της Γης μπορεί να διαρκέσει από ένα έως αρκετές χιλιάδες χρόνια. Είναι γρήγορο από γεωλογικά πρότυπα, αλλά αργά από την κλίμακα της ανθρώπινης ζωής.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, έχουμεπεριορισμένα δεδομένα γεωλογικής μέτρησης σχετικά με τα μοτίβα των αλλαγών πεδίου κατά την αναστροφή. Με βάση μοντέλα που υπολογίζονται σε υπερυπολογιστές, θα περίμενε κανείς μια πολύ πιο περίπλοκη δομή στην επιφάνεια του πλανήτη, με περισσότερους από έναν νότο και έναν βόρειο μαγνητικό πόλο. Η γη περιμένει την "περιπλάνηση" από την παρούσα θέση τους προς και πέρα από τον ισημερινό. Η συνολική ισχύς πεδίου σε οποιοδήποτε σημείο του πλανήτη δεν μπορεί να υπερβαίνει το ένα δέκατο της τρέχουσας τιμής του.
Χωρίς μαγνητική ασπίδα, η σύγχρονη τεχνολογία θα το κάνειπερισσότερο σε κίνδυνο έκθεσης σε ηλιακές καταιγίδες. Οι πιο ευάλωτοι είναι οι δορυφόροι. Δεν έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν ηλιακές καταιγίδες απουσία μαγνητικού πεδίου. Έτσι, εάν οι δορυφόροι GPS σταματήσουν να λειτουργούν, τότε όλα τα αεροπλάνα θα προσγειωθούν στο έδαφος.
Φυσικά στα αεροπλάνα ως αντίγραφο ασφαλείαςτα μέσα έχουν πυξίδες, αλλά σίγουρα δεν θα είναι ακριβή κατά τη μετατόπιση του μαγνητικού πόλου. Έτσι, ακόμη και η πιθανότητα αποτυχίας των δορυφόρων GPS θα είναι αρκετή για την προσγείωση αεροπλάνων - αλλιώς θα μπορούσαν να χάσουν την πλοήγηση κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Τα πλοία θα αντιμετωπίσουν τα ίδια προβλήματα.
Αναμένεται ότι κατά τη διάρκεια αναστροφής μαγνητικού πεδίουΤο στρώμα του όζοντος της Γης θα εξαφανιστεί εντελώς (και θα επανεμφανιστεί μετά από αυτό). Μεγάλες ηλιακές καταιγίδες κατά την αναστροφή μπορούν να καταστρέψουν τη στιβάδα του όζοντος. Ο αριθμός των περιπτώσεων καρκίνου του δέρματος θα τριπλασιαστεί. Οι επιπτώσεις σε όλα τα ζωντανά πλάσματα είναι δύσκολο να προβλεφθούν, αλλά μπορεί επίσης να είναι καταστροφικές.
Σε μια μελέτη, τεράστιες ηλιακές καταιγίδεςέχουν χαρακτηριστεί ως η πιθανή αιτία της πολικής αντιστροφής. Σε μια άλλη, η υπερθέρμανση του πλανήτη θα είναι ο ένοχος αυτής της εκδήλωσης και μπορεί να οφείλεται στην αυξημένη δραστηριότητα του Ήλιου. Κατά τη διάρκεια της αντιστροφής, το μαγνητικό πεδίο δεν θα προστατευτεί και εάν προκύψει ηλιακή καταιγίδα, η κατάσταση θα επιδεινωθεί ακόμη περισσότερο. Η ζωή στον πλανήτη μας δεν θα επηρεαστεί στο σύνολό της, και κοινωνίες που δεν εξαρτώνται από την τεχνολογία θα είναι επίσης μια χαρά. Αλλά η Γη του μέλλοντος θα υποφέρει τρομερά εάν η αντιστροφή συμβεί γρήγορα. Τα ηλεκτρικά δίκτυα θα σταματήσουν να λειτουργούν (μπορούν να απενεργοποιηθούν από μια μεγάλη ηλιακή καταιγίδα και η αντιστροφή θα επηρεάσει πολύ περισσότερο). Ελλείψει ηλεκτρικής ενέργειας, δεν θα υπάρχει παροχή νερού και αποχέτευση, τα βενζινάδικα θα σταματήσουν να λειτουργούν και τα τρόφιμα θα σταματήσουν. Η λειτουργικότητα των υπηρεσιών έκτακτης ανάγκης θα είναι υπό αμφισβήτηση και δεν θα είναι σε θέση να επηρεάσει τίποτα. Εκατομμύρια θα πεθάνουν και δισεκατομμύρια θα αντιμετωπίσουν μεγάλες δυσκολίες. Μόνο όσοι έχουν αποθηκεύσει εκ των προτέρων τρόφιμα και νερό θα είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν την κατάσταση.
Το γεωμαγνητικό πεδίο μας είναι υπεύθυνο για τον αποκλεισμόπερίπου το 50% των κοσμικών ακτίνων. Επομένως, απουσία του, το επίπεδο της κοσμικής ακτινοβολίας θα διπλασιαστεί. Παρά το γεγονός ότι αυτό θα οδηγήσει σε αύξηση των μεταλλάξεων, αυτό δεν θα έχει θανατηφόρες συνέπειες. Από την άλλη πλευρά, μία από τις πιθανές αιτίες της μετατόπισης πόλων είναι η αύξηση της ηλιακής δραστηριότητας. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση του αριθμού των φορτισμένων σωματιδίων που φτάνουν στον πλανήτη μας. Σε αυτήν την περίπτωση, η Γη του μέλλοντος θα βρίσκεται σε μεγάλο κίνδυνο.
Φυσικές καταστροφές, κατακλυσμοί είναι απίθανο.Το γεωμαγνητικό πεδίο βρίσκεται σε μια περιοχή του χώρου που ονομάζεται μαγνητόσφαιρα, που σχηματίζεται από τη δράση του ηλιακού ανέμου. Η μαγνητόσφαιρα δεν εκτρέπει όλα τα υψηλής ενέργειας σωματίδια που εκπέμπονται από τον Ήλιο με τον ηλιακό άνεμο και άλλες πηγές του Γαλαξία. Μερικές φορές το αστέρι μας είναι ιδιαίτερα ενεργό, για παράδειγμα, όταν υπάρχουν πολλά σημεία σε αυτό, και μπορεί να στείλει σύννεφα σωματιδίων προς την κατεύθυνση της Γης. Κατά τη διάρκεια τέτοιων ηλιακών εκλάμψεων και εκτοξεύσεων στεφανιαίας μάζας, οι αστροναύτες σε τροχιά χαμηλής Γης μπορεί να χρειαστούν πρόσθετη προστασία για να αποφύγουν υψηλότερες δόσεις ακτινοβολίας. Επομένως, γνωρίζουμε ότι το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας παρέχει μόνο μερική και όχι πλήρη προστασία από την κοσμική ακτινοβολία. Επιπλέον, τα σωματίδια υψηλής ενέργειας μπορούν ακόμη και να επιταχυνθούν στη μαγνητόσφαιρα.
Στην επιφάνεια της Γης, η ατμόσφαιρα ενεργείένα πρόσθετο προστατευτικό στρώμα που σταματά όλα εκτός από την πιο ενεργή ηλιακή και γαλαξιακή ακτινοβολία. Ελλείψει μαγνητικού πεδίου, η ατμόσφαιρα θα απορροφήσει ακόμη το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας. Το κέλυφος αέρα μας προστατεύει τόσο αποτελεσματικά όσο ένα στρώμα σκυροδέματος 4 μέτρων.
Τα ανθρώπινα όντα και οι πρόγονοί τους ζούσαν στη Γηπάνω από αρκετά εκατομμύρια χρόνια, κατά τη διάρκεια των οποίων υπήρξαν πολλές αντιστροφές, και δεν υπάρχει προφανής συσχέτιση μεταξύ αυτών και της ανάπτυξης της ανθρωπότητας. Ομοίως, οι χρόνοι των αντιστροφών δεν συμπίπτουν με τις περιόδους εξαφάνισης του είδους, όπως αποδεικνύεται από τη γεωλογική ιστορία.
Μερικά ζώα, όπως περιστέρια και φάλαινες,χρησιμοποιήστε το γεωμαγνητικό πεδίο για πλοήγηση. Υποθέτοντας ότι η αναστροφή διαρκεί αρκετές χιλιάδες χρόνια, δηλαδή διαρκεί πολλές γενιές κάθε είδους, τότε αυτά τα ζώα μπορούν να προσαρμοστούν καλά στο μεταβαλλόμενο μαγνητικό περιβάλλον ή να αναπτύξουν άλλες μεθόδους πλοήγησης.
Η πηγή του μαγνητικού πεδίου είναι πλούσιαο σίδηρος είναι ο υγρός εξωτερικός πυρήνας της Γης. Εκτελεί πολύπλοκες κινήσεις που προκύπτουν από τη μεταφορά θερμότητας βαθιά μέσα στον πυρήνα και την περιστροφή του πλανήτη. Η ροή υγρού είναι συνεχής και δεν σταματά ποτέ, ακόμη και κατά τη στροφή. Μπορεί να σταματήσει μόνο μετά την εξάντληση της πηγής ενέργειας. Η θερμότητα παράγεται εν μέρει με τη μετατροπή ενός υγρού πυρήνα σε έναν συμπαγή πυρήνα που βρίσκεται στο κέντρο της γης. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται συνεχώς για δισεκατομμύρια χρόνια. Στο πάνω μέρος του πυρήνα, το οποίο βρίσκεται 3000 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια κάτω από τον βραχώδη μανδύα, το υγρό μπορεί να κινείται οριζόντια με ταχύτητα δεκάδων χιλιομέτρων ετησίως. Η κίνησή του στις υπάρχουσες γραμμές δύναμης παράγει ηλεκτρικά ρεύματα και αυτά, με τη σειρά τους, δημιουργούν μαγνητικό πεδίο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται advection. Προκειμένου να εξισορροπηθεί η ανάπτυξη του χωραφιού και να σταθεροποιηθεί έτσι το λεγόμενο "Geodynamo", η διάχυση είναι απαραίτητη, στην οποία υπάρχει "διαρροή" του πεδίου από τον πυρήνα και την καταστροφή του. Τελικά, η ροή ρευστού δημιουργεί ένα περίπλοκο μοτίβο του μαγνητικού πεδίου στην επιφάνεια της Γης με πολύπλοκες αλλαγές με την πάροδο του χρόνου.
Προσομοίωση Geodynamo σε υπερυπολογιστέςαπέδειξε την περίπλοκη φύση του πεδίου και τη συμπεριφορά του με την πάροδο του χρόνου. Οι υπολογισμοί έδειξαν επίσης αντιστροφή πολικότητας όταν αλλάζουν οι πόλοι της Γης. Σε τέτοιες προσομοιώσεις, η ισχύς του κύριου διπόλου εξασθενεί στο 10% της κανονικής τιμής (αλλά όχι στο μηδέν), και οι υπάρχοντες πόλοι μπορούν να περιπλανηθούν σε όλο τον κόσμο μαζί με άλλους προσωρινούς βόρειους και νότιους πόλους.
Ο συμπαγής σίδηρος εσωτερικός πυρήνας του πλανήτη μαςΣε αυτά τα μοντέλα παίζει σημαντικό ρόλο στη διαχείριση της διαδικασίας αντιστροφής. Λόγω της στερεάς του κατάστασης, δεν μπορεί να δημιουργήσει μαγνητικό πεδίο μέσω της πρόσληψης, αλλά οποιοδήποτε πεδίο που σχηματίζεται στο υγρό του εξωτερικού πυρήνα μπορεί να διαχέεται ή να εξαπλωθεί στον εσωτερικό. Η εξωτερική εξάρτηση πυρήνα φαίνεται να προσπαθεί τακτικά να αντιστρέφει. Όσο όμως το πεδίο, παγιδευμένο στον εσωτερικό πυρήνα, δεν διαχέεται αρχικά, δεν θα υπάρξει πραγματική αντιστροφή των μαγνητικών πόλων της Γης. Ουσιαστικά, ο εσωτερικός πυρήνας αντιστέκεται στη διάδοση οποιουδήποτε «νέου» πεδίου και ίσως μόνο μία στις δέκα προσπάθειες σε μια τέτοια αντιστροφή είναι επιτυχής.
Πρέπει να τονιστεί ότι παρόλο που αυτά τα αποτελέσματα καιείναι συναρπαστικά από μόνα τους, δεν είναι γνωστό εάν μπορούν να αποδοθούν στην πραγματική Γη. Ωστόσο, έχουμε μαθηματικά μοντέλα του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη μας τα τελευταία 400 χρόνια, με πρώιμα δεδομένα που βασίζονται σε παρατηρήσεις ναυτικών ναυτικών. Η παρέκταση τους στην εσωτερική δομή του πλανήτη δείχνει την ανάπτυξη με την πάροδο του χρόνου των περιοχών αντίστροφης ροής στο όριο του πυρήνα-μανδύα. Σε αυτά τα σημεία, η βελόνα πυξίδας είναι προσανατολισμένη, σε σύγκριση με τις γύρω περιοχές, προς την αντίθετη κατεύθυνση - προς τα μέσα ή έξω από τον πυρήνα. Αυτές οι περιοχές αντίστροφης ροής στο Νότιο Ατλαντικό ευθύνονται κυρίως για την αποδυνάμωση του κύριου πεδίου. Είναι επίσης υπεύθυνοι για μια ελάχιστη ένταση που ονομάζεται βραζιλιάνικη μαγνητική ανωμαλία, με επίκεντρο τη Νότια Αμερική. Σε αυτήν την περιοχή, τα σωματίδια υψηλής ενέργειας μπορούν να κινηθούν πιο κοντά στη Γη, προκαλώντας αυξημένο κίνδυνο ακτινοβολίας στους δορυφόρους σε χαμηλή τροχιά της Γης.
Υπάρχουν ακόμη πολλά που πρέπει να γίνουν για περισσότερακατανοώντας τις ιδιότητες της βαθιάς δομής του πλανήτη μας. Αυτός είναι ένας κόσμος όπου οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες είναι παρόμοιες με αυτές της επιφάνειας του Ήλιου και η επιστημονική μας κατανόηση φτάνει στα όριά της.
