إذا سبق لك استخدام بوصلة ، فأنت تعلم أن الإبرة المغناطيسية تشير دائمًا إلى الشمال. حسنًا ، تقريبًا الشمال. إذا كنت تخيم في عطلة نهاية الأسبوع ، فلا يهم الفرق. بالنسبة للعلماء الذين يدرسون باطن الأرض ، فإن الاختلاف مهم. كيف يتغير المجال المغناطيسي للأرض بمرور الوقت يعطينا أدلة حول كيفية قيام كوكبنا بتوليد مجال مغناطيسي في المقام الأول.
القطب الشمالي للأرض. الائتمان: مستخدم ويكيبيديا Cavit
هناك نوعان من القطب الشمالي المغناطيسي. أحدهما هو القطب المغنطيسي الأرضي ، الذي يعتمد على تقريب ثنائي القطب للمجال المغناطيسي للأرض. هذا هو المكان الذي تتخيل فيه الأرض كمغناطيس قضيب عملاق. يخرج المجال المغناطيسي من القطب المغنطيسي الأرضي الجنوبي للمغناطيس ، ثم يلتف حول القطب الشمالي المغنطيسي الأرضي. الحقيقيةالقطب المغناطيسي الشمالي هو المكان الذي تكون فيه خطوط المجال المغناطيسي متعامدة على سطح الأرض. هذان القطبان ليسا في نفس الموقع لأن المجال المغناطيسي للأرض ليس شريط مغناطيسي بسيط.
المجال المغناطيسي المتغير للأرض. الائتمان: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS
يتم إنشاء المجال المغناطيسي للأرض بواسطة دينامو مغناطيسي. يعمل الحديد السائل في اللب الخارجي للأرض على استخدام الحمل الحراري واللوالب لتوليد التيارات الكهربائية. تولد هذه التيارات بدورها مجالًا مغناطيسيًا. إنها عملية معقدة تتضمن التدفق الحراري ودوران الأرض وأنشطة جيولوجية أخرى. غالبًا ما تكون عمليات المحاكاة الحاسوبية غير دقيقة بما يكفي لتفسير تفاصيل المجال المغناطيسي للأرض ، لكن النماذج تتحسن. قارن فريق مؤخرًا العديد من عمليات المحاكاة الحاسوبية مع الاختلافات طويلة المدى للمجال المغناطيسي للأرض ، وتعلموا بعض الأشياء المثيرة للاهتمام.
القطب المغناطيسي ينجرف بسرعة أكبر. الائتمان: مستخدم ويكيبيديا Cavit
إحدى الطرق التي نعرف أن مجالنا المغناطيسي ليس ناتجًا عن مغناطيس محبوس في لب الأرض هو لأنه التغيرات على مر الزمن. التغيير تدريجي ، لكن تمت ملاحظته بشكل مباشر منذ القرن السابع عشر. نعلم أيضًا أن هذه الاختلافات حدثت منذ 20 مليون سنة على الأقل عن طريق قياس مغناطيسية الصخور. عندما ننظر إلى الصخور على طول قاع المحيط في الصدع الأوسط الأطلسي ، نجد أيضًا أن المجال المغناطيسي للأرض يقلب القطبية كل 200000 سنة أو نحو ذلك. لكن هذه الانعكاسات المغناطيسية تشكل تحديًا لنموذج الدينامو. كيف يمكن أن يكون للتدفقات الكبيرة من الحديد داخل الأرض فترات غير مستقرة؟
هذه الدراسة الحديثة تجيب على هذا التحدي بنماذج الكمبيوتر الجديدة. لقد أظهروا أن نموذج الدينامو يمكن أن يفسر الانعكاسات المغناطيسية. قبل حدوث هذه الانعكاسات ، يمكن أن يختلف موقع الأقطاب المغناطيسية بشكل كبير ، بقدر عشر درجات في السنة. سيكون ذلك انجرافًا يزيد عن 25 كيلومترًا في اليوم.
في حين أن هذا سريع بشكل مدهش ، إلا أنه يجب أن يمنحنا بعض الراحة. تزايد انجراف الشمال المغناطيسي خلال العقدين الماضيين ، مما دفع البعض إلى التكهن بأن الأقطاب المغناطيسية للأرض يمكن أن تنقلب في أي وقت قريب. ولكن حتى في السنوات الأخيرة ، لا يتجاوز الانجراف عُشر كيلومتر في اليوم. لذلك يبدو أن الانعكاس المغناطيسي لا يزال بعيد المنال.
المرجعي:كريستوفر جيه ديفيز وكاثرين جي كونستابل. ' التغيرات الجيومغناطيسية السريعة المستخلصة من ملاحظات الأرض والمحاكاة العددية . 'اتصالات الطبيعة11 ، 3371 (2020)