Μαγνητικό πεδίο της Γης:Πρέπει να ανησυχούμε για την ανατροπή των πόλων;

Τι προκαλεί το μαγνητικό πεδίο της Γης;

Τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται από ηλεκτρικά φορτία σε κίνηση. Σε έναν ραβδωτό μαγνήτη, τα κινούμενα φορτία είναι ηλεκτρόνια που περιφέρονται σε άτομα. Στη Γη, είναι ηλεκτρόνια που μεταφέρονται γύρω από τα κυκλοφορούντα ρεύματα λιωμένου σιδήρου.

Οι λεπτομέρειες δεν είναι καλά κατανοητές. Αλλά, βασικά, το θερμό υλικό στον εξωτερικό πυρήνα υγρού σιδήρου της Γης διαστέλλεται, γίνεται λιγότερο πυκνό από το περιβάλλον της, και ως εκ τούτου ανεβαίνει. Αν κρυώσει και γίνει λιγότερο πυκνό, θα πρέπει να βυθιστεί ξανά. Αλλά η περιστροφή της Γης το εμποδίζει αυτό.

Κατά συνέπεια, το υγρό κυκλοφορεί γύρω από τον πυρήνα και η τριβή μεταξύ των διαφορετικών στρωμάτων του τα φορτίζει - ακριβώς όπως μια πλαστική χτένα που τρίβεται πάνω σε ένα νάιλον πουλόβερ. Αυτά τα κινούμενα φορτία είναι που δημιουργούν το μαγνητικό πεδίο της Γης.

Οι δύο απαιτήσεις για τον πλανητικό μαγνητισμό είναι επομένως ο υγρός πυρήνας και η περιστροφή. Το γνωρίζουμε αυτό γιατί η Αφροδίτη, αν και είναι περίπου το μέγεθος της Γης, ουσιαστικά δεν έχει μαγνητικό πεδίο. Ο πλανήτης έχει υγρό πυρήνα αλλά περιστρέφεται αργά – μόνο μία φορά κάθε 243 γήινες ημέρες.

Γιατί κινούνται οι μαγνητικοί πόλοι της Γης;

Αν και το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι πολύ παρόμοιο με αυτό ενός μαγνήτη ράβδου, με βόρειο και νότιο πόλο, δεν είναι τόσο σταθερό επειδή δημιουργείται από πολύπλοκες διεργασίες μέσα στη Γη. Αυτά προκαλούν την περιπλάνηση των μαγνητικών πόλων.

Ιστορικά, ο Βόρειος Πόλος κινείται με περίπου 15 χιλιόμετρα το χρόνο. Αλλά από τη δεκαετία του 1990 έχει επιταχυνθεί και τώρα κινείται με περίπου 55 χιλιόμετρα ετησίως προς τη Σιβηρία. Είναι εικασίες, αλλά αυτό μπορεί να προμηνύει μια «μαγνητική αντιστροφή» στην οποία ο μαγνητικός βόρειος και νότιος πόλος αλλάζουν θέσεις. Αυτό έχει συμβεί 171 φορές τα τελευταία 71 εκατομμύρια χρόνια – και έχουμε καθυστερήσει μια ανατροπή.

Μοντέλα του μαγνητικού πεδίου της Γης που βασίζονται σε δορυφορικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι η παρούσα περιπλάνηση είναι το αποτέλεσμα μιας μάχης μεταξύ «σταγόνων» ασυνήθιστα έντονων μαγνητικών πεδίων βαθιά μέσα στον πλανήτη. Όσο για την ανατροπή του μαγνητικού πεδίου της Γης, κανείς δεν είναι 100 τοις εκατό σίγουρος γιατί συμβαίνει αυτό.

Τι θα συνέβαινε αν εξαφανιζόταν το μαγνητικό πεδίο;

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μαγνητικές ανατροπές μετρώντας το μαγνητικό πεδίο και στις δύο πλευρές των κορυφογραμμών του μέσου Ατλαντικού από τις οποίες εξωθείται λιωμένο πέτρωμα σαν οδοντόκρεμα από ένα σωλήνα. Καθώς στερεοποιείται, οι κρύσταλλοι του ευθυγραμμίζονται κατά την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου της Γης εκείνη τη στιγμή, αφήνοντας μια «μαγνητοσκόπηση» των αντιστροφών.

Οι ανατροπές πιστεύεται ότι λαμβάνουν χώρα σε διάστημα 1.000 έως 10.000 ετών, κατά τη διάρκεια των οποίων το πεδίο συρρικνώνεται στο μηδέν πριν αναπτυχθεί ξανά με την αντίθετη πολικότητα. Υπήρξαν εποχές –ίσως και αιώνες– που η Γη ουσιαστικά δεν είχε μαγνητικό πεδίο.

Αυτό είναι επικίνδυνο για τη ζωή, καθώς το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη εκτείνεται πολύ στο διάστημα και δημιουργεί μια προστατευτική φυσαλίδα γύρω από τη Γη, προστατεύοντας την επιφάνεια του πλανήτη από τον τυφώνα των σωματιδίων του «ηλιακού ανέμου» του Ήλιου και των σωματιδίων της «κοσμικής ακτίνας» υψηλότερης ενέργειας από το βαθύ διάστημα.

Κανονικά, αυτά διοχετεύονται με ασφάλεια στους πόλους, δημιουργώντας τα σέλας. Χωρίς προστατευτικό πεδίο, μια τέτοια θανατηφόρα ακτινοβολία θα αύξανε το ρυθμό μετάλλαξης των ζωντανών κυττάρων, οδηγώντας σε καρκίνους στα ζώα. Ωστόσο, η ζωή έχει αντιμετωπίσει μεγάλο αριθμό τέτοιων γεγονότων στο παρελθόν χωρίς να εξαλειφθεί.

Πόσο σταθερό είναι το μαγνητικό πεδίο της Γης;

Το γεγονός ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης εξαρτάται από ηλεκτρικά ρεύματα που μεταφέρονται από τηγμένο υλικό που κυκλοφορεί στο ταραχώδες εσωτερικό του πλανήτη σημαίνει ότι είναι εγγενώς μεταβλητό, όπως αποδεικνύεται από την παρούσα περιπλάνηση του μαγνητικού βόρειου πόλου (ο μαγνητικός νότιος πόλος, παραδόξως, δεν περιπλανιέται όπως γρήγορα).

Αλλά αυτό που είναι αξιοσημείωτο είναι ότι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τέτοιους βίαιους εσωτερικούς σπασμούς είναι σχετικά σταθερό στο 99,9 τοις εκατό των περιπτώσεων. Είναι η σταθερότητα του μαγνητικού πεδίου της Γης και η αξιοπιστία της προστασίας που παρείχε, που επέτρεψαν στη ζωή στη Γη να διατηρηθεί για σχεδόν τουλάχιστον 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια.

Πώς χρησιμοποιούν τα ζώα το μαγνητικό πεδίο για να πλοηγηθούν;

Πολλά πλάσματα επιδεικνύουν αξιοσημείωτα επιτεύγματα πλοήγησης. Ως εκ τούτου, έχει προκύψει η υποψία ότι έχουν κάποιο είδος μαγνητικής αίσθησης, που τους επιτρέπει να ανιχνεύουν τις γραμμές μαγνητικού πεδίου μεταξύ των πόλων. Ο εντοπισμός του μηχανισμού, ωστόσο, έχει αποδειχθεί δύσκολος. Ωστόσο, το 2021 σημειώθηκε πρόοδος από Ιάπωνες επιστήμονες που ερευνούσαν μια διαδικασία που ανακαλύφθηκε πριν από πολλά χρόνια.

Στη δεκαετία του 1970, ο Ρίτσαρντ Μπλέικμορ, μεταπτυχιακός φοιτητής στις ΗΠΑ, παρατήρησε μονοκύτταρους οργανισμούς να ρέουν σε σταθερή κατεύθυνση σε μια λασπώδη λίμνη και έδειξε ότι ανταποκρίνονταν σε ένα μαγνητικό πεδίο. Οι βιολόγοι ανακάλυψαν αργότερα ότι τέτοιοι μονοκύτταροι οργανισμοί περιέχουν μικροσκοπικές σακούλες με μαγνητικό οξείδιο του σιδήρου ή θειούχο σίδηρο.

Τώρα, ο Noboru Ikeya και ο Jonathan Woodward στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο έχουν δείξει ότι ένα μαγνητικό πεδίο προκαλεί χημικές αλλαγές που μπορούν να επηρεάσουν την κυτταρική συμπεριφορά. Το πέτυχαν με τη βοήθεια μιας κυτταρικής χημικής ουσίας που φθορίζει ανάλογα με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Όταν κουνούσαν έναν μαγνήτη κοντά στα κύτταρα, η χημική ουσία μειώθηκε έως και 3,5 τοις εκατό.

Διαβάστε περισσότερα:

• Γιατί ο πυρήνας της Γης δεν λιώνει τον πλανήτη;
• Αλλάζει το βάρος της Γης;
• Γιατί δεν νιώθω τη Γη να περιστρέφεται;
• Το πείραμα σκέψης:Τι θα γινόταν αν η Γη διπλασιαζόταν σε μέγεθος;