Магнитное поле Земли может изменить полярность

Фил Ливермор и Йон Маунд – ученые-геофизики из Лидского университета – высказали предположение о том, что через несколько тысяч лет магнитное поле нашей планеты может перевернуться.

Основная роль магнитного поля сводится к защите планеты от космического излучения, которое представляет для Земли огромную опасность. Магнитное поле отклоняет от планеты заряженные частицы. С другой стороны, это поле не постоянно. За весь период существования нашей планеты, утверждают ученые, произошло несколько сотен случае инверсии магнитного поля, когда южный и северный полюса менялись местами.

Меняя полярность, магнитное поле, принимая сложную форму, слабеет. В это время значение магнитного поля может снизиться до 10 процентов от изначальной величины. Более того, может сформироваться не два полюса, а намного больше, даже на экваторе. По словам ученых, магнитное поле переворачивается примерно один раз на миллион лет, но интервал между инверсиями не отличается постоянством.

Помимо геомагнитного переворота в истории нашей планеты происходили также неполные инверсии – в этот период магнитные полюса перемещались в боле низкие широты, могли пересекать экватор, а потом возвращаться обратно. Последний переворот магнитного поля, известный как явление Брюнес-Матуяма, произошел примерно 780 тысяч лет назад. Временная инверсия – или событие Лашамп произошел около 41 тысячи лет назад. Его длительность достигала тысячи лет, и в этот период примерно на 250 лет магнитное поле планеты изменило свое направление.

Во время инверсии в магнитном поле происходят изменения, которые ослабляют защиты Земли от космического излучения, способствуя повышению уровня радиации на планете. В том случае, если бы магнитная инверсия случилась в настоящее время, это могло бы привести к возрастанию рисков для качественной работы авиации, околоземных спутников, а также наземной электрической инфраструктуры.

При резком возрастании солнечной активности возникают геомагнитные бури, которые позволяют ученым примерно оценить угрозы, с которыми Земля может встретиться в случае ослабления магнитного поля.

В 2003 году произошли солнечная буря, которая спровоцировала обесточивание электросетей в Швеции и заставила внести некоторые изменения в авиамаршруты, позволившие избежать временных проблем со связью и уменьшить радиационные риски для наземной инфраструктуры и спутников. В то же время, по словам экспертов, данная буря незначительна по сравнению с геомагнитной бурей, которая произошла в 1859 году и известна, как событие Кэррингтона. В этот период полярное сияние можно было увидеть даже в окрестностях Карибских островов.

С другой стороны, необходимо отметить, ученые пока не сумели установить, какое именно влияние может оказать масштабный шторм на электронную современную инфраструктуру. Вполне очевидно, что с экономической точки зрения отключение от систем отопления, геопозиционирования и кондиционирования, электроэнергии и Интернета нанесет существенный ущерб – порядка 40 миллиардов долларов ежедневно.

Переворот магнитного поля может оказать прямое влияние на людей и живых существ, но прогнозировать его крайне сложно, поскольку за всю историю своего существования человеку не приходилось сталкиваться ни с чем подобным. Существуют определенные исследования, авторы которых пытаются связать вулканическую активность и магнитные инверсии с массовым вымиранием людей. Впрочем, по словам Ливермора и Маунда, в настоящее время никаких признаков активизации вулканизма не наблюдается, поэтому человечество вынуждено будет иметь дело только с воздействием электромагнитного поля.

Науке известно, что некоторые виды животных способны чувствовать изменения магнитного поля планеты. Это так называемая магниторецепция, которую животные используют в периоды длительных миграций. Современная наука пока не знает, какое воздействие магнитная инверсия способна оказать на таких животных. Известно, что древние люди успешно сумели пережить событие Лашамп, к тому же живые организмы за время своего существования не одну сотню раз сталкивались с полными инверсиями электромагнитного поля.

Несколько важных обстоятельств, в частности, отдаленность во времени явления Брюнес-Матуяма и ослабление магнитного поля планеты в среднем на 5 процентов за столетие, которое наблюдается в наше время, дают возможность ученым сделать предположения, что переворот магнитного поля может случиться в ближайшие несколько тысяч лет. Назвать более точные сроки эксперты затрудняются. Генерируется магнитное поле железокаменным ядром и подчиняется тем же физическим законам, что и атмосфера и гидросфера.

Но несмотря на это, человечество научилось прогнозировать изменения погоды всего лишь на несколько дней вперед. Если же говорить о ядре, которое находится на расстоянии примерно трех тысяч километров от земной поверхности, здесь ситуация более сложная, в первую очередь ввиду почти полного отсутствия информации о тех процессах, которые происходят в недрах Земли. Ученые располагают лишь примерной информацией о структуре и составе ядра, а также глобальной сетью орбитальных спутников и геофизических обсерваторий, которые дают возможность провести измерения изменений магнитного поля и проследить таким образом за движением земного ядра.

О ядре Земли исследователям и правда известно очень мало. Так, в частности, относительно недавно японские исследователи в рамках лабораторных экспериментов, которые имитировали условия внутри планеты, смогли точно установить, что третий основной компонент ядра – это кремний, на который приходится примерно пять процентов массы земного ядра. На никель и железо, соответственно, приходится 10 и 85 процентов. Впрочем, как очень часто случается, некоторые ученые придерживаются альтернативной теории о том, что третьим компонентом является вовсе не кремний, а кислород.

Также немного известно ученым и о земной мантии. Всего лишь несколько лет назад они установили, что между верхней и нижней мантией, в переходном слое, на глубине примерно 410-660 километров, существуют значительные запасы воды. Эта информация впоследствии была неоднократно подтверждена. Благодаря дальнейшему анализу ученые смогли предположить, что вода может содержаться также на глубине около тысячи километров. Однако до сих пор остается неизвестным, распределена ли она по всему слою или же локализирована на определенных участках.

Помимо этого, ученым пришлось столкнуться и с еще одной проблемой – происхождением и природой тектоники литосферных плит. Землю принято считать единственной планетой в Солнечной системе, у которой имеется тектоника, однако пока неизвестно, почему и когда она появилась. В том случае, если бы ученые сумели ответить на эти вопросы, они сумели бы отследить не только прошлое, но и будущее континентов, в том числе, и современный период цикла Уилсона.

В настоящее время наибольшей геофизической проблемой является установление природы магнитного поля. Ученым точно известно, что помимо Земли, Меркурия и четырех так называемых газовых гигантов, магнитосфера имеется у Ганимеда – самого большого спутника Юпитера, однако о том, каким образом планете удается поддерживать свою магнитосферу, известно очень и очень мало. Ученые на данный момент располагают практически единственной гипотезой о геодинамо. Данная гипотеза утверждает, что в недрах планеты расположено ядро из металла с твердым центром и жидкой оболочкой. Когда происходит распад радиоактивных элементов, выделяется тепло, которое приводит к образованию конвективных течений проводящей жидкости. Благодаря этим течениям и генерируется магнитное поле планеты.

Несмотря на то, что теория геодинамо практически не имеет альтернатив, в то же время, она провоцирует возникновение множества затруднений. Из классической магнитогидродинамики известно, что эффект динамо должен затухать, я планетное ядро – твердеть и остывать. Но до сих пор нет ни точного понимания тех механизмов, за счет которых наша планета поддерживает эффект самогенерации динамо, ни наблюдений особенностей магнитного поля с геомагнитными аномалиями, инверсией полюсов и миграцией.

По словам Маунда и Ливермора, открытие внутри земного ядра железной струи может указывать о том, что возможности современной науки в исследовании динамики тех процессов, которые происходят в недрах планеты, растут. Эта железная струя сформировалась во внешнем, жидком земной ядре в том районе, который расположен под Северным полюсом. В настоящее время ширина его достигает 420 километров. Этих размеров струя достигала, начиная с 2000-го года, увеличиваясь с каждым годом на 40 километров.

Ученые-геофизики полагают, что железная струя, которую они открыли, является одним их элементов, которые создают магнитное поле планеты. Специалисты отмечают, что в сочетании с лабораторными исследованиями и методами это открытие может в значительной мере ускорить прогресс в данной области геофизики. Не исключено, что в скором времени ученые научатся прогнозировать поведение земного ядра.