Реверс магнитных полюсов Земли
География
Иван Демидов Казахский национальный университет им. аль-Фараби
В 1950-х годах океанские исследовательские суда зафиксировали загадочные данные о магнетизме океанского дна. Было установлено, что в породах океанского дна имеются полосы вкрапленных оксидов железа, которые попеременно направлены то на географический север, то на географический юг. Это был не первый случай обнаружения подобных запутанных данных. В начале XX века геологи обнаружили, что некоторые вулканические породы намагничены противоположным образом. Но именно обширные данные 1950-х годов послужили толчком к широкому исследованию, и к 1963 году была предложена теория изменения магнитного поля Земли. С тех пор она является основой науки о Земле.
Как формируется магнитное поле Земли
Считается, что магнетизм Земли создается медленными движениями в жидком внешнем ядре планеты, состоящем в основном из железа, вызванными вращением Земли. Подобно тому, как вращение катушки генератора создает магнитное поле, вращение жидкого внешнего ядра Земли порождает слабое электромагнитное поле. Это магнитное поле распространяется в космос и служит для отклонения солнечного ветра от Солнца. Генерация магнитного поля Земли - процесс непрерывный, но переменный. Интенсивность магнитного поля часто меняется, а точное расположение магнитных полюсов может дрейфовать. Истинный магнитный север не всегда совпадает с географическим Северным полюсом. Это также может привести к полной смене полярности магнитного поля Земли.
Как мы можем измерить изменения магнитного поля
Жидкая лава, застывающая в горной породе, содержит зерна оксидов железа, которые при застывании породы реагируют на магнитное поле Земли, направляясь к магнитному полюсу. Таким образом, эти зерна являются постоянной записью положения магнитного поля Земли в момент формирования породы. При образовании новой коры на дне океана частицы оксида железа, застывая, действуют как миниатюрные иглы компаса, указывая на то, где в данный момент находится северный магнитный полюс. Ученые, изучавшие образцы лавы со дна океана, заметили, что частицы оксида железа указывают в неожиданных направлениях, но чтобы понять, что это значит, нужно было знать, когда образовались породы и где они находились в момент застывания жидкой лавы.
Метод датирования горных пород с помощью радиометрического анализа существует с начала XX века, поэтому определить возраст образцов пород, найденных на дне океана, было достаточно просто.
Однако было также известно, что дно океана со временем перемещается и раздвигается, и только в 1963 г. информация о возрасте горных пород была объединена с информацией о том, как раздвигается дно океана, чтобы получить окончательное представление о том, куда были направлены частицы оксида железа в момент застывания лавы в породу.
Обширный анализ показывает, что за последние 100 млн. лет магнитное поле Земли меняло направление примерно 170 раз. Ученые продолжают оценивать полученные данные, и до сих пор существуют разногласия по поводу того, как долго длятся эти периоды изменения полярности магнитного поля и происходят ли эти изменения через предсказуемые промежутки времени или же они нерегулярны и неожиданны.
Каковы причины и последствия?
Ученым доподлинно неизвестно, чем вызвано изменение направления магнитного поля, хотя они и воспроизвели это явление в лабораторных экспериментах с расплавленными металлами, которые также спонтанно изменяют направление своего магнитного поля. Некоторые теоретики полагают, что реверсы магнитного поля могут быть вызваны ощутимыми событиями, такими как столкновения тектонических плит или удары крупных метеоров или астероидов, однако эта теория отвергается другими. Известно, что перед разворотом магнитного поля сила поля уменьшается, а поскольку сила современного магнитного поля сейчас неуклонно снижается, некоторые ученые полагают, что очередной разворот магнитного поля мы увидим примерно через 2 тыс. лет.
Если, как предполагают некоторые ученые, до разворота магнитного поля существует период, в течение которого оно вообще отсутствует, то его влияние на планету не вполне понятно. Некоторые теоретики предполагают, что отсутствие магнитного поля откроет поверхность Земли для опасного солнечного излучения, которое потенциально может привести к глобальному вымиранию жизни. Однако в настоящее время не существует статистической корреляции, которую можно было бы подтвердить ископаемыми. Последнее изменение магнитного поля произошло около 780 тыс. лет назад, и нет никаких доказательств того, что в это время происходило массовое вымирание видов. Другие ученые утверждают, что магнитное поле не исчезает во время разворотов, а лишь ослабевает на некоторое время.
Хотя у нас есть по крайней мере 2 тыс. лет, чтобы задуматься об этом, если бы разворот произошел сегодня, то одним из очевидных последствий стали бы массовые нарушения в работе систем связи. Подобно тому, как солнечные бури могут влиять на спутниковые и радиосигналы, реверс магнитного поля будет иметь тот же эффект, но в гораздо более выраженной степени.