Zemljino magnetno polje igra veliku ulogu u zaštiti ljudi od opasnog zračenja i geomagnetnih aktivnosti koje mogu uticati na satelitsku komunikaciju i rad energetskih mreža. I kreće se.
Naučnici su vekovima proučavali i pratili kretanje magnetnih polova. Istorijsko kretanje ovih polova ukazuje na promenu globalne geometrije Zemljinog magnetnog polja. To čak može ukazivati na početak preokreta polja – „preokretanje“ između severnog i južnog magnetnog pola.
Ja sam fizičar koji proučava interakciju između planeta i svemira. Iako pomeranje severnog magnetnog pola nije velika stvar, preokret bi mogao imati veliki uticaj na klimu na Zemlji i našu modernu tehnologiju. Ali ovi preokreti se ne dešavaju trenutno. Umesto toga, javljaju se hiljadama godina.
Dakle, kako se stvaraju magnetna polja poput onog oko Zemlje?
Magnetna polja nastaju pomeranjem električnih naelektrisanja. Materijal koji omogućava da se naelektrisanja u njemu lako kreću naziva se provodnik . Metal je jedan primer provodnika – ljudi ga koriste za prenos električne struje sa jednog mesta na drugo. Sama električna struja je jednostavno negativna naelektrisanja koja se nazivaju elektroni koji se kreću kroz metal. Ova struja stvara magnetno polje.
Slojevi provodnog materijala mogu se naći u Zemljinom tečnom gvozdenom jezgru. Struje naelektrisanja kreću se kroz jezgro, a tečno gvožđe se takođe kreće i kruži u jezgru. Ovi pokreti stvaraju magnetno polje.
Zemlja nije jedina planeta sa magnetnim poljem – planete gasovitih giganta poput Jupitera imaju provodni metalni sloj vodonika koji generiše njihova magnetna polja. Zemljino magnetno polje se generiše onim što se zove „dinamo efekat“.
Kretanje ovih provodnih slojeva unutar planeta rezultira dvema vrstama polja. Veća kretanja, kao što su velike rotacije sa planetom, dovode do simetričnog magnetnog polja sa severnim i južnim polom – slično magnetu igračke.
Ovi provodni slojevi mogu imati neka lokalna nepravilna kretanja zbog lokalne turbulencije ili manjih tokova koji ne prate obrazac velikih razmera. Ove nepravilnosti će se manifestovati u nekim malim anomalijama u magnetnom polju planete ili mestima gde polje odstupa od savršenog dipolnog polja.
Ova mala odstupanja u magnetnom polju mogu zapravo dovesti do promena u velikom polju tokom vremena i potencijalno čak do potpunog preokretanja polariteta dipolnog polja, gde sever postaje južni i obrnuto. Oznake „sever“ i „jug“ na magnetnom polju odnose se na njihove suprotne polaritete – oni nisu povezani sa geografskim severom i jugu.
Zemljino magnetno polje stvara magnetni „mehur“ koji se naziva magnetosfera iznad najgornjeg dela atmosfere, sloja jonosfere.
Magnetosfera igra glavnu ulogu u zaštiti ljudi. On štiti i odbija štetno, visokoenergetsko zračenje kosmičkih zraka, koje nastaje u eksplozijama zvezda i neprestano se kreće kroz univerzum. Magnetosfera je takođe u interakciji sa solarnim vetrom, koji je tok magnetizovanog gasa koji se šalje sa Sunca.
Interakcija magnetosfere i jonosfere sa magnetizovanim solarnim vetrom stvara ono što naučnici nazivaju svemirskim vremenom. Obično je solarni vetar blag i ima malo ili nimalo svemirskog vremena.
Međutim, postoje trenuci kada sunce baca velike magnetizovane oblake gasa koji se nazivaju izbačaji koronalne mase u svemir. Ako ove koronalne mase stignu do Zemlje, njihova interakcija sa magnetosferom može da generiše geomagnetne oluje. Geomagnetne oluje mogu stvoriti aurore, koje se dešavaju kada tok čestica pod energijom udari u atmosferu i zasvetli. Zemljina magnetosfera štiti život na Zemlji od sunčevih izbačaja.
Tokom svemirskih vremenskih događaja, u blizini Zemlje postoji opasnija radijacija. Ovo zračenje potencijalno može štetiti satelitima i astronautima. Svemirsko vreme takođe može oštetiti velike provodne sisteme, kao što su glavni cevovodi i električne mreže, preopterećenjem struja u ovim sistemima.
Svemirski vremenski događaji takođe mogu poremetiti satelitsku komunikaciju i GPS rad, na šta se mnogi ljudi oslanjaju.
Naučnici mapiraju i prate ukupan oblik i orijentaciju Zemljinog magnetnog polja koristeći lokalna merenja orijentacije i magnitude polja i, odnedavno, modele.
Lokacija severnog magnetnog pola se pomerila za oko 600 milja (965 kilometara) od prvog merenja 1831. Brzina migracije je porasla sa 10 milja godišnje na 34 milje godišnje (16 km na 54 km) u više poslednjih godina. Ovo ubrzanje moglo bi da ukaže na početak preokreta polja, ali naučnici zaista ne mogu da kažu sa manje od 200 godina podataka.
Zemljino magnetno polje se menja na vremenskim skalama koje variraju između 100.000 i 1.000.000 godina. Naučnici mogu da kažu koliko često se magnetno polje preokreće gledajući vulkanske stene u okeanu.
Ove stene beleže orijentaciju i snagu Zemljinog magnetnog polja kada su stvorene, tako da datiranje ovih stena pruža dobru sliku o tome kako se Zemljino polje razvijalo tokom vremena.
Preokreti se dešavaju brzo sa geološke tačke gledišta, iako sporo iz ljudske perspektive. Preokret obično traje nekoliko hiljada godina, ali za to vreme se orijentacija magnetosfere može pomeriti i izložiti veći deo Zemlje kosmičkom zračenju. Ovi događaji mogu promeniti koncentraciju ozona u atmosferi.
Naučnici ne mogu sa sigurnošću reći kada će se desiti sledeći preokret polja, ali možemo da nastavimo da mapiramo i pratimo kretanje Zemljinog magnetnog severa.
