У нашей планеты есть магнитное поле, которое можно наблюдать, например, с помощью компаса. Оно в основном образуется в очень горячем расплавленном ядре планеты и, вероятно, имелось большую часть времени существования Земли. Поле представляет собой диполь, т. е. у него есть один северный и один южный магнитный полюс. В них стрелка компаса будет указывать прямо вниз или вверх, соответственно. Это похоже на поле магнита на холодильник. Однако геомагнитное поле Земли претерпевает множество небольших изменений, что делает аналогию несостоятельной. В любом случае, можно сказать, что в настоящее время есть два полюса, наблюдаемые на поверхности планеты: один в северном полушарии и один в южном.
Инверсией называется процесс, при котором южный магнитный полюс превращается в северный, а тот, в свою очередь, становится южным. Интересно отметить, что магнитное поле может иногда подвергаться экскурсии, а не развороту. В этом случае оно претерпевает большое снижение его общей силы, то есть силы, которая перемещает стрелку компаса. Во время экскурсии поле не меняет своего направления, а восстанавливается с той же полярностью, то есть север остается севером и юг югом.
Как часто происходит смена полюсов Земли?
Как свидетельствует геологическая летопись, магнитное поле нашей планеты меняло полярность много раз. В этом можно убедиться по закономерностям, обнаруженным в вулканических породах, особенно извлеченных со дна океана. За последние 10 млн лет в среднем происходило 4 или 5 разворотов в миллион лет. В другие моменты истории нашей планеты, например, во время мелового периода, были более длительные периоды смены полюсов Земли. Их невозможно предсказать, и они не носят регулярный характер. Поэтому можно говорить только о среднем интервале инверсии.
Разворачивается ли магнитное поле Земли в настоящее время? Как это проверить?
Измерения геомагнитных характеристик нашей планеты проводились более или менее постоянно с 1840 года. Некоторые измерения даже датированы XVI веком, например, в Гринвиче (Лондон). Если посмотреть на тенденции изменения поля за этот период, то можно увидеть ее снижение. Проецирование данных вперед во времени дает нулевой через примерно 1500-1600 лет. Это является одной из причин того, почему некоторые считают, что поле может находиться на ранних стадиях инверсии. Из исследований намагниченности минералов в древних глиняных горшках известно, что во времена Древнего Рима оно было в два раза сильнее, чем сейчас.
Тем не менее, текущая сила поля не является особо низкой с точки зрения диапазона ее значений за последние 50 000 лет, а с момента, когда произошла последняя смена полюсов Земли, прошло почти 800 000 лет. Кроме того, принимая во внимание сказанное ранее об экскурсии, и зная о свойствах математических моделей, далеко не ясно, можно ли экстраполировать данные наблюдений на 1500 лет.
Как быстро происходит инверсия полюсов?
Полная запись истории хотя бы одного разворота отсутствует, поэтому все утверждения, которые можно сделать, в основном базируются на математических моделях и частично на ограниченных доказательствах, полученных из горных пород, которые сохранили отпечаток древнего магнитного поля со времени их формирования. Например, расчеты дают основание предположить, что полная смена полюсов Земли может занять от одной до нескольких тысяч лет. Это быстро по геологическим меркам, но медленно в масштабе человеческой жизни.
Что происходит во время разворота? Что мы видим на поверхности Земли?
Как уже было сказано выше, у нас имеются ограниченные данные геологических измерений о закономерностях изменения поля во время инверсии. Основываясь на моделях, рассчитанных на суперкомпьютерах, можно было бы ожидать гораздо более сложной структуры на поверхности планеты, при которой имеется не один южный и один северный магнитный полюс. Землю ожидает их «странствие» от своего нынешнего положения по направлению к экватору и через него. Общая напряженность поля в любой точке планеты может составить не более одной десятой ее значения в настоящее время.
Опасность для навигации
Без магнитного щита современные технологии будут больше подвержены риску воздействия солнечных бурь. Наиболее уязвимыми являются спутники. Они не рассчитаны выдерживать солнечные штормы в отсутствие магнитного поля. Так что, если спутники GPS прекратят работу, то все самолеты будут посажены на землю.
Конечно, в самолетах в качестве резервного средства есть компасы, но они, безусловно, не будут точными во время магнитного сдвига полюсов. Таким образом, даже самой возможности выхода из строя спутников GPS будет достаточно, чтобы посадить самолеты - в противном случае они могут потерять навигацию в ходе полета.
Суда столкнутся с теми же проблемами.
Озоновый слой
Ожидается, что во время инверсии магнитного поля Земли полностью исчезнет (и снова появится после этого). Крупные солнечные бури во время разворота могут вызвать истощение озонового слоя. Количество заболеваний раком кожи возрастет в 3 раза. Воздействие на все живые существа трудно предсказать, но также может иметь катастрофические последствия.
Смена магнитных полюсов Земли: последствия для энергосистем
В одном исследовании массивные были названы вероятной причиной полярной инверсии. В другом - виновником этого события станет глобальное потепление, а оно может быть вызвано повышенной активностью Солнца. Во время разворота зашиты магнитного поля не будет, и если произойдет солнечная буря, ситуация ухудшится еще больше. Жизнь на нашей планете не будет затронута в целом, и общества, которые не зависят от технологии, также будут в полном порядке. Но Земля будущего ужасно пострадает, если разворот произойдет быстро. Электрические сети перестанут функционировать (их может вывести их из строя большая солнечная буря, а инверсия повлияет намного больше). При отсутствии электричества не будет водоснабжения и канализации, заправочные станции перестанут работать, остановятся поставки продовольствия. Работоспособность окажется под вопросом, и они не смогут на что-то влиять. Погибнут миллионы, а миллиарды столкнутся с большими трудностями. Только те, кто заранее запасся пищей и водой, смогут справиться с ситуацией.
Опасность космического излучения
Наше геомагнитное поле отвечает за блокирование примерно 50% Поэтому при его отсутствии уровень удвоится. Несмотря на то, что это приведет к увеличению мутаций, летальных последствий это иметь не будет. С другой стороны, одной из возможных причин сдвига полюсов является увеличение солнечной активности. Это может привести к увеличению числа заряженных частиц, достигающих нашей планеты. В таком случае Земля будущего подвергнется большой опасности.
Сохранится ли жизнь на нашей планете?
Природные катастрофы, катаклизмы маловероятны. Геомагнитное поле находится в области пространства, называемой магнитосферой, формируемой действием солнечного ветра. Магнитосфера отклоняет не все высокоэнергетические частицы, которые излучает Солнце с солнечным ветром и другие источники в Галактике. Иногда наше светило особенно активно, например, когда на нем много пятен, и оно может посылать облака частиц в направлении Земли. Во время таких и корональных выбросов массы, космонавтам на околоземной орбите, возможно, потребуется дополнительная защита, чтобы избежать более высоких доз радиации. Поэтому мы знаем, что магнитное поле нашей планеты обеспечивает лишь частичную, а не полную защиту от космического излучения. Кроме того, высокоэнергетические частицы могут даже ускоряться в магнитосфере.
На поверхности Земли атмосфера действует как дополнительный защитный слой, останавливающий все, кроме наиболее активного солнечного и галактического излучения. При отсутствии магнитного поля атмосфера будет по-прежнему поглощать большую часть излучения. Воздушная оболочка защищает нас так же эффективно, как слой бетона толщиной 4 м.
Без последствий
Человеческие существа и их предки жили на Земле в течение нескольких миллионов лет, за которые произошло немало инверсий, и нет никакой очевидной корреляции между ними и развитием человечества. Точно так же время разворотов не совпадает с периодами вымирания видов, о чем свидетельствует геологическая история.
Некоторые животные, такие как голуби и киты, используют геомагнитное поле для навигации. Предполагая, что разворот занимает несколько тысяч лет, то есть длится многие поколения каждого вида, тогда эти животные могут хорошо адаптироваться к изменяющейся магнитной среде или развить другие методы навигации.
Более техническое описание
Источником магнитного поля является богатое железом жидкое внешнее ядро Земли. Оно совершает сложные движения, являющиеся результатом конвекции тепла глубоко внутри ядра и вращения планеты. Движение жидкости непрерывно и никогда не останавливается, даже во время разворота. Оно может прекратиться только после исчерпания источника энергии. Тепло производится частично из-за преобразования жидкого ядра в твердое, расположенного в центре Земли. Этот процесс совершается непрерывно в течение миллиардов лет. В верхней части ядра, которая расположена в 3000 км ниже уровня поверхности под скалистой мантией, жидкость может перемещаться в горизонтальном направлении со скоростью десятков километров в год. Ее движение поперек существующих силовых линий производит электрические токи, а они, в свою очередь, генерируют магнитное поле. Этот процесс носит название адвекции. Для того, чтобы сбалансировать рост поля, и тем самым стабилизировать т. н. «геодинамо», необходима диффузия, при которой происходит «утечка» поля из ядра и его разрушение. В конечном счете, поток жидкости создает сложную картину магнитного поля на поверхности Земли со сложным изменением во времени.
Компьютерные расчеты
Моделирование геодинамо на суперкомпьютерах продемонстрировало сложный характер поля и его поведения с течением времени. Расчеты также показали инверсию полярности, когда происходит смена полюсов Земли. В таких симуляциях сила основного диполя ослабевает до 10% от нормального значения (но не до нуля), а существующие полюса могут странствовать по всему земному шару совместно с другими временными северными и южными полюсами.
Твердое железное внутреннее ядро нашей планеты в этих моделях играет важную роль в управлении процессом разворота. Из-за своего твердого состояния оно не может генерировать магнитное поле адвекцией, но любое поле, которое образуется в жидкости внешнего ядра может диффундировать, или распространяться во внутреннее. Адвекция во внешнем ядре, кажется, регулярно пытается инвертировать. Но пока поле, запертое во внутреннем ядре, сначала не диффундирует, реальная смена магнитных полюсов Земли не произойдет. По существу, внутреннее ядро сопротивляется диффузии любого «нового» поля и, возможно, только одна из каждых десяти попыток такого разворота является успешной.
Магнитные аномалии
Следует подчеркнуть, что, хотя эти результаты и являются увлекательными сами по себе, неизвестно, можно ли их отнести к реальной Земле. Тем не менее, у нас есть математические модели магнитного поля нашей планеты за последние 400 лет с ранними данными, основанными на наблюдениях моряков торгового и военно-морского флота. Их экстраполяция на внутреннюю структуру земного шара показывает рост с течением времени областей обратного потока на границе ядра и мантии. В этих точках стрелка компаса ориентирована, по сравнению с прилегающими районами, в противоположном направлении - внутрь или из ядра. Эти участки с обратным потоком в южной части Атлантического океана в первую очередь несут ответственность за ослабление главного поля. Они также отвечают за минимальную напряженность, называемую Бразильской магнитной аномалией, центр которой расположен под Южной Америкой. В этой области частицы с высокими энергиями могут приблизиться к Земле более близко, вызывая повышенный радиационный риск для спутников на низкой околоземной орбите.
Предстоит еще многое сделать для большего понимания свойств глубинного строения нашей планеты. Это мир, где значения давления и температуры аналогичны параметрам поверхности Солнца, и наше научное понимание достигает своего предела.
Естественно, если магнитные полюса поменяются местами, произойдут некоторые изменения.
Однако ученые уверяют, что даже если это случится, последствия будут далеки от апокалипсиса.
С чего все началось?
Магнитное поле нашей планеты создается потоками расплавленного железа, которое расположено вокруг ядра . Смену мест полюсов может обеспечить в некотором роде завихрение этих потоков. Плотность магнитного поля начала снижаться в 1989 году, точнее в этом году это стало особенно заметно, когда в Канаде без электричества на почти девять часов остался Квебек. Поломке электросетей поспособствовало проникновение солнечного ветра сквозь магнитный слой. Интересный факт: 99% всей аккумулируемой магнитной энергии остается в ядре, но тот процент, что проникает наружу, вызывает опасный солнечный ветер.
Процесс смещения магнитных полюсов протекает в течение всего геологического времени. Существует несколько гипотез, почему это происходит, но точного ответа геофизики пока дать не могут. Возможно, все дело в турбулентности внутри ядра.
Обратимся к истории
Ученые выяснили, что за последние 20 млн лет полный разворот полюсов происходит один раз в 20-30 тысяч лет, а последний был 781 тысячу лет назад. На своем пути он затронул вулканические породы, что позволило геофизикам исследовать путь смещения. Как раз именно вулканические породы, сформировавшись, «заморозили» магнитное поле на одном месте.
Смещение полюсов – это совершенно естественный процесс, который всегда был и будет. Не стоит поддаваться панике, услышав или прочитав о неминуемых катаклизмах в псевдонаучных источниках. Полный разворот полюсов может занять до 5000 лет.
Риски и последствия
Ученые владеют информацией о жизни флоры и фауны во времена смены полюсов, и установлено, что в этот период привычный ритм жизни не нарушался. Благодаря этому можно предположить, что даже если мы в своем веке вдруг застанем это явление, то последствия не окажут никакого влияния. Возможно, это затронет работу электросетей, и нужно будет находить решение по восстановлению. За объем повреждения электросетей будет отвечать космическая погода, однако биологическая жизнь останется неизменной.
Образцы пород, взятые в весьма удаленных друг от друга районах, имевшие близкий возраст, демонстрировали одинаковую, но «обратную» нынешней полярность. Когда произвели датировку таких пород, то выяснилось, что за последние пять миллионов лет магнитные полюса Земли менялись местами не менее двадцати пяти раз, то есть в среднем каждые двести тысяч лет! Но это лишь в среднем. Последний подобный случай был целых 730 тысяч лет назад. Выходит, планета нарушила свое расписание, и, видимо, нового обращения земного магнитного поля можно ожидать теперь уже весьма скоро.
Надо сказать, что подобное событие влечет за собой немалые последствия. Тут дело не только в туристах, которые могут заблудиться, поверив изменившему себе компасу. Что случится с магнитными системами ориентировки и наведения, скажем, морских, воздушных, космических кораблей? Да и в биологии: за последние годы открыто, что по магнитно-силовым линиям Земли ориентируются птицы, рыбы, насекомые, бактерии...
А климат планеты? В обычное время заряженные частицы, извергаемые Солнцем, в основном не достигают земной поверхности, их удерживает в сотнях тысяч километров от нас незримый магнитный щит Земли. Многие из них, попадая в нашу магнитосферу, захватываются ее силовыми линиями и кочуют по ним от одного полюса к другому и обратно. Если же, готовясь к перемене мест полюсов, магнитное поле временно ослабеет, заряженные частицы смогут пронзить его щит, ворваться в верхнюю атмосферу и стать там ядрами конденсации для ледяных кристаллов. Возникнет небывалая масса снежных и дождевых облаков, несущих избыток влаги и холода.
О земном магнетизме ученые думали давно. Важный шаг в его исследовании сделал Карл Фридрих Гаусс, великий теоретик и экспериментатор одновременно. В тридцатые годы прошлого века он разослал многим путешественникам магнитометры собственной конструкции и попросил повсюду производить измерения. Собрав сведения, он использовал математический анализ, чтобы прийти к выводу: Земля должна обладать не одним, а многими диполями (то есть телом, имеющим два магнитных полюса) - одним главным, пересекающим всю планету, и несколькими меньшими, каждый из которых простирается от ее ядра до того или иного района на поверхности.
Только в наши дни, когда околоземный космос бороздят спутники, снабженные магнитометрами, мы полностью убедились, до какой степени был прав «Карл Великий» от физики. Действительно, около девяноста процентов силы и направленности магнитного поля Земли зависит как бы от гигантского магнитного бруска, лежащего вдоль оси вращения планеты. Остальное составляют меньшие поля, окружающие от шести до восьми малых подобных магнитов, которые, вместо того чтобы смотреть на полюс, указывают в различные районы Монголии, Западной Европы, Центральной Канады, Центральной Африки, южной части Индийского океана, Южной Атлантики...
Ни те, ни другие, правда, просто магнитами не являются. Сейчас большинство геофизиков считает, что все магнитные поля Земли генерируются движением расплавленных масс железа в ядре планеты, где температура наивысшая. Из глубинных недр к поверхности вздымаются потоки жидкого железа; подойдя снизу к земной коре, они остывают и начинают погружаться, образуя воронки диаметром примерно в сотню-другую километров.
Согласно наиболее распространенной среди геофизиков гипотезе, эти воронки и порождают могучие магнитные поля. При этом теоретики исходят из предположения: внутренняя область планеты в свое время получила дозу магнитных свойств от внешнего источника: от Солнца или от какого-либо другого небесного тела. Далее, .расплавленное железо, как и любой электропроводник, двигаясь в магнитном поле, генерирует электричество, которое усиливает это поле, а оно в свою очередь усиливает электричество, и так далее. На этом принципе построена, например, и маленькая динамо-машина, приводимая в движение колесом и дающая ток фаре велосипеда. Отсюда и название - «динамо-теория земного магнетизма».
При кажущейся простоте динамо-теория не на все вопросы отвечает с равной уверенностью. Например, как это столь многочисленные воронки расплавленного железа (по некоторым подсчетам, их может быть до пятидесяти!), вращающиеся каждая в своем направлении, могут создавать магнитные поля, в подавляющем большинстве указывающие в одном направлении,- грубо говоря, параллельно оси Север - Юг?
Среди геофизиков распространено мнение, согласно которому само вращение планеты вносит порядок во всю систему изогнутых струй расплавленного железа, вовлеченного в воронки. Недаром верхушечная часть таких потоков - их аркообразная струя, проходящая под самой поверхностью Земли,- обычно имеет направление Север - Юг, а не Запад - Восток. Если бы не вращение Земли, преимущественного направления и не было бы, а было бы случайное. А уж магнитное поле послушно следует указаниям железной струи.
Однако полностью отделаться от влияния случайных сил нельзя. Земной диполь обычно не точно совпадает с осью вращения планеты, а как бы кружит около нее. Кончик диполя в результате перемещается по поверхности Земли со скоростью около восьми километров в год. Иногда его направление может совпасть с осью вращения, иногда отклониться от нее на десять - пятнадцать градусов. Сейчас, вот уже несколько десятилетий, разница между ними составляет примерно одиннадцать градусов.
Палеомагнитологи заметили: в обломках древней глиняной посуды, в осадочных геологических породах, возраст которых составляет более десяти тысяч лет, суммарные отклонения оси диполя от оси вращения сводятся к нулю. И все же это не объясняет, почему геомагнитное поле вдруг должно не просто слегка колебаться вокруг полюсов, а менять свое направление на 180 градусов. Здесь требовался совсем иной ответ. Он, очевидно, кроется в характере поведения железных воронок земных недр. Если верхний слой данной воронки течет в основном на Север, то и магнитное поле, образуемое ею, указывает на Север, а если верхушка воронки движется в южном направлении, то ее поле тоже смотрит на Юг. Общее же направление магнитного поля всей Земли в целом зависит просто от того, за что «голосует» большинство воронок в данное время.
Такая весьма демократическая модель успокаивает нас: прежде чем магнитные полюса Земли решат поменяться местами, природа даст нам заблаговременное предупреждение. Магнитное поле планеты сперва будет долго ослабевать, а уж потом «вывернется наизнанку». А поскольку такого неуклонного ослабления силы геомагнитного поля, на которое обычно уходит не менее двух тысяч лет, пока не наблюдается, с известной уверенностью специалисты утверждают, что по крайней мере до 3986 года мы можем магнитному щиту планеты доверять спокойно.
Последствия такого геомагнитного процесса, как смена полюсов, могут показаться немного зловещими, но не волнуйтесь: ученые не уверены, когда произойдет следующий поворот. Даже если он случится, риски не будут слишком высокими.
Наблюдения ученых
Учеными было обнаружено, что в магнитном поле начали образовываться крупные прорехи, который сигнализируют о том, что магнитные полюса Земли в скором времени поменяются местами. Существует предположение, что подобный процесс крайне негативно отразится на природе, и наша планета претерпит мощные катаклизмы. К такому выводу пришли датские научные сотрудники Центра исследования планет. Их мнение разделяют ученые из Америки, Франции и Англии.
Научные изыскания показывают, что за последние столетия показатель плотности магнитного поля Земли снизился. Этот процесс проявился в 1989 году в Канаде. Солнечные ветры проникли сквозь слабый магнитный слой и вызвали поломку электрических сетей. Квебек пребывал без электричества 9 часов.
Считается, что магнитное поле аккумулируется потоками расплавленного железа, которое окружает ядро планеты. Датский спутник зафиксировал в этих потоках завихрение, которое может вызвать смену полюсов. Но ученые уверены, что в ближайший период этого не произойдет.
Магнитное поле
Обогащенный железом внешний слой ядра Земли постепенно остывает, он прорывается сквозь колоссальные конвекционные потоки, которые также несколько искажены собственным вращением Земли. Благодаря причуде физики, известной как теория динамо, это создает мощное магнитное поле между северным и южным полюсами.
Хотя 99 % магнитной энергии остается в ядре, волны, которые проходят в космос, провоцируют потенциально опасный солнечный ветер.
Магнитные полюса представляют собой области, в которых магнитное поле планеты вертикально, и в этот момент стрелка компаса направляется вверх.
В течение всего геологического времени магнитные полюсы отодвинулись в сторону. Это явление известно как «геомагнитный разворот». Хотя есть несколько гипотез, которые пытаются объяснить этот процесс, геофизики все еще не уверены в том, почему это происходит. Очевидно, что процесс связан с турбулентностью и хаосом внутри металлического внешнего ядра, но специфика явления не выяснена.
Последнее смещение
В любом случае, последний полный разворот произошел около 781 000 лет назад. Этот процесс был назван Брунс-Матуяма в честь первооткрывателей. Его путь можно проследить через вулканические породы, которые после своего формирования сумели заморозить магнитное поле планеты на месте. До этого момента современный магнитный Северный полюс находился на месте Южного полюса, и их местоположение менялось.
В любом случае, за последние 20 миллионов лет, полюса менялись местами один раз в каждые 20 000-30 000 лет. Марс потерял большую часть своей атмосферы, когда его магнитное поле разрушилось. Однако мы не в опасности.
Риски не будут высокими
НАСА прилагает все усилия, чтобы подчеркнуть, что разворот полюсов Земли — это норма, а не исключение. Он всегда происходил, и будет происходить. Последнее смещение наблюдалось 20 000 лет тому назад.
Даже если смещение приближается, оно не произойдет в одночасье. «Данные о магнитных полях свидетельствуют о том, что разворот занимает около 1000-5000 лет или около того», — сказал изданию IFSIcience доцент Фил Ливермор, эксперт по геомагнитной области Земли в Лидском университете.
Другая проблема заключается в том, что средний показатель за 20 000 лет еще не определен, и процесс смены полюсов не наблюдался на протяжении всей истории Земли.
Хотя сила диполя в настоящее время снижается, она не является аномальной. Предыдущие эпизоды распада привели не к развороту, а просто прогибу в напряженности поля с течением времени.
«Реверсирование или общее ослабление магнитного поля планеты действительно представляет собой некоторые потенциальные угрозы, особенно если оно достигает всего 10 % от своей полной силы перед повторным восстановлением», — констатирует Ливермор.
Тем не менее риски, вероятно, не будут высокими. Из летописи окаменелостей известно, что жизнь растений и животных никогда не нарушалась. В НАСА не наблюдалось заметных изменений геологической активности, будь она сейсмической, вулканической или ледниковой. Вращение Земли оставалось неизменным.
«Основная проблема заключается в том, что может случиться с нашей электрической инфраструктурой — спутниками, электрическими сетями и т. д.», — отметил Ливермор.
Подача электроэнергии будет нарушена
Спутники в пределах Южной Атлантики — заметное слабое место магнитного поля. Оно уже подвергается высокому риску повреждения.
Какими будут последствия? Ущерб зависит от космической погоды. Это может привести к нескольким крупным, продолжительным отключениям электричества на Земле.
Однако биологическая жизнь, вероятно, останется нетронутой. Животные, полагающиеся на рецепцию магнита для ориентации, на какое-то время будут немного озадачены. Так что не беспокойтесь. В этой проблеме много неопределенности, но апокалипсиса наверняка не будет.
Магнитное поле, которое имеет Земля, окружает нашу планету, как невидимый силовой щит. Оно защищает живые организмы от вредного солнечного излучения, отклоняя заряженные частицы. Но магнитное поле сложно назвать стабильным, так как оно постоянно меняется. Действительно, история нашей планеты включает в себя, по крайней мере, несколько сотен глобальных разворотов, когда северный и южный магнитные полюса менялись местами. Но когда это случится в следующий раз и как повлияет на жизнь на Земле?
Во время разворота магнитное поле не будет равно нулю, но оно окажется более слабым и получит сложную форму. Его сила может снизиться до 10% от той, которая есть сейчас. Кроме того, может образоваться несколько «северных» и «южных» полюсов, в том числе и на экваторе.
В среднем, подобные геомагнитные инверсии происходят несколько раз через каждый миллион лет. Тем не менее интервал между разворотами очень нерегулярен и может доходить до десятков миллионов лет.
Также могут происходить временные и неполные развороты, во время которых магнитные полюса перемещаются от географических (возможно, даже пересекают экватор), прежде чем вернуться обратно, в исходное местоположение. Последнее полное перемещение полюсов произошло около 780000 лет назад. Временный разворот, говорят ученые, имел место около 41000 лет назад. Это продолжалось менее 1000 лет, а фактическое изменение полярности длилось около 250 лет.
Исчезновение энергии
Изменение в магнитном поле во время разворота ослабит его защитный эффект, что приведет к повышению уровня радиации на поверхности Земли и в атмосфере. Если бы это произошло сегодня, увеличение заряженных частиц, достигающих Земли, привело бы к повышению рисков для спутников, авиации и наземной электрической инфраструктуры. Геомагнитные бури, движимые взаимодействием аномально больших излучений солнечной энергии с нашим магнитным полем, дают нам возможность узнать, чего нам следует ожидать в случае ослабления магнитного экрана.
Последствия геомагнитных бурь
В 2003 году так называемый шторм Хэллоуин стал причиной локальных отключений электричества в Швеции. Кроме того, потребовалось изменить маршруты полетов, чтобы избежать проблем со связью и радиационного риска. Также шторм привел к разрушению спутников и систем связи. Но он был незначительным по сравнению с другими штормами недавнего прошлого, такими как происшествие в Керрингтоне 1859 года, которое вызвало северное сияние даже на Карибах.
Влияние крупного шторма на современную электронную инфраструктуру до конца не изучено. Конечно, любое время, проведенное без электричества, отопления, кондиционирования воздуха, GPS или Интернета, будет иметь большое влияние. Широкое распространенные отключения электроэнергии могут привести к экономическим потрясениям, которые будут измеряться десятками миллиардов долларов в день.
Стоит ли ожидать массового вымирания?
Но чего ожидать с точки зрения жизни на Земле и прямого воздействия разворота на наш вид? Мы не можем окончательно спрогнозировать, что будет происходить, так как современные люди еще не появились во время последнего полного разворота. Некоторые исследования попытались связать прошлые аналогичные происшествия с массовыми вымираниями. Предполагалось, что некоторые развороты магнитных полюсов и эпизоды продолжительного вулканизма могли быть вызваны общей причиной. Тем не менее не существует доказательств какого-либо надвигающегося катастрофического происшествия, и поэтому нам, вероятно, придется бороться с электромагнитным воздействием, если магнитное поле Земли начнет меняться.
Мы знаем, что многие виды животных имеют некоторую форму магниторецепции, что позволяет им ощущать магнитное поле Земли. Они могут использовать эту функцию для навигации между континентами во время миграции. Но неясно, какое влияние разворот полюсов может иметь на такие виды. Совершенно понятно, что ранним людям действительно удавалось пережить событие неполного разворота полюсов, а жизнь на Земле в целом переживала сотни полных аналогичных происшествий, что подтверждается геологической летописью.
Можем ли мы предсказать геомагнитные инверсии?
Простой факт, что магнитное поле Земли в настоящее время уменьшается в размере (на 5% за столетие) приводит к предложениям, что оно может измениться в течение следующих 2000 лет. Но назвать точную дату, по крайней мере, на данный момент, будет трудно.
Магнитное поле Земли генерируется внутри жидкого ядра нашей планеты. Так же как атмосфера и океаны, путь, по которому оно движется, регулируется законами физики. Поэтому теоретически мы можем предсказать «погоду ядра», отслеживая это движение, так же, как мы прогнозируем реальную погоду, глядя на атмосферу и океан. Разворот полюсов можно сравнить с определенным типом шторма в активной зоне, где динамика – и магнитное поле – начинает выходить из строя (по крайней мере, на короткое время), прежде чем прийти в норму снова.
Трудности прогнозирования
Трудности предсказания погоды за несколько дней широко известны, несмотря на то, что мы живем внутри атмосферы и непосредственно наблюдаем за ней. Предсказывать, как будет вести себя ядро Земли, еще более сложно, главным образом потому, что оно погребено на 3000 км ниже земной коры. Таким образом, наши наблюдения скудны и косвенны. Тем не менее нельзя сказать, что мы полностью слепы: ученым известны основные компоненты материала внутри ядра, а также то, что оно находится в жидком состоянии. Глобальная сеть наземных обсерваторий и орбитальных спутников также способна измерить, как меняется магнитное поле, что дает нам представление о движении жидкого ядра.
Недавнее открытие реактивного потока в пределах активной зоны ядра подчеркивает нашу развивающуюся изобретательность и возрастающую способность измерять и изучать динамику ядра. В сочетании с численным моделированием и лабораторными экспериментами по изучению динамики жидкости в недрах планеты наше понимание развивается быстрыми темпами. Перспектива прогнозировать изменения в ядре Земли, возможно, находится в пределах досягаемости.
