Bugün öğrendim ki: Dünya'nın manyetik alanı Roma döneminde şu ankinden yaklaşık iki kat daha güçlüydü
Dünyanın manyetik terslenmesi veya manyetik 'devir' ile ne demek istiyoruz?
Dünya'nın manyetik bir alanı vardır, bunu manyetik bir pusula kullanarak görebilirsiniz. Bu alan esas olarak gezegenin çok sıcak erimiş çekirdeğinde üretilir ve muhtemelen Dünya'nın ömrünün büyük bir bölümünde var olmuştur. Manyetik alan büyük ölçüde bir dipol alanıdır; yani bir Kuzey kutbu ve bir Güney kutbu vardır. Bu noktalarda, pusula iğnesi sırasıyla düz aşağıya veya yukarıya doğru işaret eder. Çoğu zaman bir çubuk (örneğin buzdolabı) mıknatısının alanına benzetilir. Bununla birlikte, Dünya'nın alanında, bir çubuk mıknatıstan oldukça farklı olan çok küçük ölçekli bir varyasyon vardır. Her durumda, Dünya yüzeyinde gözlemlenen iki kutup olduğunu söyleyebiliriz, biri Kuzey yarım kürede ve biri Güney yarım kürede.
Manyetik terslenme veya 'devir' ile, Kuzey kutbunun Güney kutbuna ve Güney kutbunun Kuzey kutbuna dönüştüğü süreci kastediyoruz. İlginç bir şekilde, manyetik alan bazen bir terslenmeden ziyade sadece bir 'gezginlik' geçirebilir. Burada, genel gücünde büyük bir azalma yaşar; yani pusula iğnesini hareket ettiren kuvvet. Bir gezginlik sırasında alan terslenmez, ancak daha sonra aynı kutuplulukla kendini yeniden oluşturur, yani Kuzey Kuzey olarak kalır ve Güney Güney olarak kalır.
En başa dön.
Terslenmeler ne sıklıkla olur?
Jeolojik kayıtlara göre, Dünya'nın manyetik alanı çok sayıda kutupluluk terslenmesi geçirmiştir. Bunu, özellikle okyanus tabanlarından elde edilen volkanik kayaçlarda bulunan manyetik desenlerde görebiliyoruz. Son 10 milyon yılda, milyon yılda ortalama 4 veya 5 terslenme olmuştur. Dünya'nın tarihinin diğer zamanlarında, örneğin Kretase döneminde, terslenmelerin olmadığı çok daha uzun süreler olmuştur. Terslenmeler tahmin edilemez ve kesinlikle doğaları gereği periyodik değildir. Dolayısıyla yalnızca ortalama terslenme aralığı hakkında konuşabiliriz.
En başa dön.
Dünya'nın manyetik alanı şu anda tersleniyor mu? Bunu nasıl biliyoruz?
Yaklaşık 1840'tan beri Dünya'nın manyetik alanının ölçümleri daha az veya daha çok sürekli olarak yapılmıştır. Bazı ölçümler, örneğin Londra'daki Greenwich'te, 1500'lü yıllara kadar uzanmaktadır. Bu zamandaki manyetik alanın gücündeki eğilime bakarsak (örneğin, aşağıdaki grafikte gösterilen 'dipol momenti' olarak adlandırılan), aşağı doğru bir eğilim görebiliriz. Gerçekten de, bunu ileriye doğru zaman içinde projekte etmek, yaklaşık 1500-1600 yıl içinde sıfır dipol momenti olacağını düşündürmektedir. Bu, bazı insanların alanın terslenmenin ilk aşamalarında olabileceğine inanmasının bir nedenidir. Ayrıca, eski kil kaplardaki minerallerin mıknatıslanmasının çalışmalarından, Dünya'nın manyetik alanının Roma zamanlarında şimdikinden yaklaşık iki kat daha güçlü olduğunu biliyoruz.
Yine de, manyetik alanın mevcut gücü, son 50.000 yıldır sahip olduğu değer aralığı açısından özellikle düşük değil ve son terslenmeden neredeyse 800.000 yıl geçti. Ayrıca, yukarıda 'gezginlikler' hakkında söylediklerimizi göz önünde bulundurarak ve manyetik alanın matematiksel modellerinin özellikleri hakkında bildiklerimizi bilerek, 1500 yıl sonrasına kolayca ekstrapole edebileceğimizden emin değiliz.
En başa dön.
Kutuplar ne kadar hızlı 'devir' yapar?
Herhangi bir terslenmenin tarihine dair tam bir kaydımız yok, bu nedenle yapabileceğimiz iddiaların çoğu, esas olarak alan davranışının matematiksel modellerine ve kısmen de oluştukları sırada mevcut olan eski manyetik alanı izlerini koruyan kayalardan elde edilen sınırlı kanıtlara dayanmaktadır. Örneğin, matematiksel simülasyonlar, tam bir terslenmenin tamamlanması için yaklaşık bir ila birkaç bin yıl sürebileceğini gösteriyor gibi görünüyor. Bu, jeolojik standartlara göre hızlı, ancak insan zaman ölçeği açısından yavaştır.
En başa dön.
Bir terslenme sırasında ne olur? Dünya yüzeyinde ne görüyoruz?
Yukarıda da belirtildiği gibi, jeolojik ölçümlerden bir terslenme sırasında manyetik alandaki değişim desenleri hakkında sınırlı kanıtlara sahibiz. Süper bilgisayarlarda çalıştırılan alan modellerine dayanarak, Dünya yüzeyinde çok daha karmaşık bir alan deseni, muhtemelen herhangi bir zamanda birden fazla Kuzey ve Güney kutbu ile görmeyi bekleyebiliriz. Ayrıca, kutupların zamanla mevcut konumlarından ekvatora doğru ve boyunca 'gezindiğini' görebiliriz. Dünya üzerinde herhangi bir yerde alanın genel gücü, şimdiki gücünün onda biri kadar olmayabilir.
En başa dön.
Hayata bir tehlike var mı?
Neredeyse kesinlikle yok. Dünya'nın manyetik alanı, güneş rüzgarının etkisiyle manyetosfer olarak bilinen bir uzay bölgesinde bulunur. Manyetosfer, güneş rüzgarında ve galaksinin diğer kaynaklarında bulunan güneşten gelen yüksek enerjili parçacıkların çoğunu, ancak hepsini değil, saptırır. Bazen güneş, örneğin çok sayıda güneş lekesi varken, özellikle aktiftir ve yüksek enerjili parçacık bulutlarını Dünya yönüne gönderebilir. Bu tür güneş 'parlamaları' ve 'koronal kütle atımları' sırasında, Dünya yörüngesindeki astronotların daha yüksek radyasyon dozlarından kaçınmak için ekstra barınağa ihtiyaç duyabilir. Bu nedenle, Dünya'nın manyetik alanının uzaydan gelen parçacık radyasyonuna yalnızca bir miktar, tam bir direnç sunmadığını biliyoruz. Aslında, yüksek enerjili parçacıklar manyetosferde hızlandırılabilir.
Dünya yüzeyinde, atmosfer, güneş ve galaktik radyasyonun en enerjik olanları dışında tümünü durdurmak için ek bir battaniye görevi görür. Manyetik alanın olmaması durumunda, atmosfer yine de radyasyonun çoğunu durduracaktır. Aslında, atmosfer, yaklaşık 13 fit kalınlığındaki bir beton katmanı kadar etkili bir şekilde yüksek enerjili radyasyondan bizi korur.
İnsanlar ve ataları, jeolojik tarihte birçok terslenmenin yaşandığı milyonlarca yıldır Dünya'dadırlar ve insan gelişiminin terslenmelerle açık bir ilişkisi yoktur. Benzer şekilde, terslenme desenleri, jeolojik tarih boyunca türlerin yok olma desenleriyle uyuşmuyor.
Güvercinler ve balinalar gibi bazı hayvanlar, yön bulmak için Dünya'nın manyetik alanını kullanabilir. Bir terslenmenin birkaç bin yıl sürdüğünü, yani her türün birçok nesli boyunca sürdüğünü varsayarsak, her hayvan değişen manyetik çevreye uyum sağlayabilir veya farklı navigasyon yöntemleri geliştirebilir.
En başa dön.
Daha teknik bir açıklama ile ilgileniyorum. Bana daha fazla bilgi verebilir misiniz?
Manyetik alanın kaynağı, Dünya'nın demir açısından zengin sıvı dış çekirdeğidir. Bu sıvı, çekirdeğin derinliklerindeki ısının konveksiyonu ve gezegenin dönüşünün bir sonucu olarak karmaşık şekillerde hareket eder. Çekirdek sıvısının hareketi süreklidir ve bir terslenme sırasında bile durmaz. Enerji kaynağı başarısız olduğunda ancak durabilir. Isı, en azından kısmen, sıvı çekirdeğin Dünya'nın merkezinde bulunan katı iç çekirdeğe katılaşmasından kaynaklanmaktadır. Bu süreç milyarlarca yıldır kesintisiz olarak devam etmektedir. Sıvı çekirdeğin üstünde, ayaklarımızın altında yaklaşık 3000 km ve kayalık manto altında, sıvı yılda on kilometrelik yatay hızlarda hareket edebilir. Bu metal sıvının mevcut manyetik kuvvet çizgileri boyunca hareketi, elektrik akımları üretir ve bunlar da daha fazla manyetik alan üretir. Bu, adveksiyon olarak bilinen bir süreçtir. Alanın herhangi bir büyümesini dengelemek ve böylece 'jeodinamo' olarak adlandırdığımız şeyi stabilize etmek için, alanın çekirdekten 'sızması' ve yok edildiği difüzyona ihtiyacımız var. Sonuç olarak, çekirdek sıvısının akışı, karmaşık bir zaman değişimiyle Dünya yüzeyinde karmaşık bir manyetik alan deseni üretir.
Süper bilgisayarlarda jeodinamonun simülasyonları, alanın karmaşık doğasını ve zaman içindeki davranışını göstermiştir. Simülasyonlar ayrıca, manyetik Kuzey kutbunun bir Güney kutbu ile değiştiği ve bunun tersi olduğu kutupluluk terslenmelerini de ortaya çıkarmıştır. Bu tür simülasyonlarda, ana dipolün gücü zayıflaması, belki de normal değerinin yaklaşık %10'una düşmesi (ancak yok olmaması) ve mevcut kutupların küre boyunca dolaşması ve diğer geçici Kuzey ve Güney manyetik kutuplarla birleşmesi ( 'dipol olmayan alan').
Dünya'nın katı demir iç çekirdeğinin terslenme sürecini kontrol etmede önemli olduğu bu simülasyonlarda gösterilmiştir. Katı olduğu için, iç çekirdek adveksiyonla manyetik alan üretemez, ancak sıvı dış çekirdekte üretilen herhangi bir alan, iç çekirdeğe yayılabilir veya yayılabilir. Dış çekirdekteki alan üretim süreci (adveksiyon) düzenli olarak terslenmeye çalışıyor gibi görünüyor. Ancak, iç çekirdeğe kilitlenen alan önce dağılmadığı sürece, gerçek ters bir alan çekirdeğin tamamında kurulamaz. Temel olarak iç çekirdek, içe giren herhangi bir 'yeni' alanın yayılmasına direnir ve belki de on denemeden yalnızca biri başarılı olur.
Bu sonuçların, kendileri büyüleyici olsalar da, 'gerçek' Dünya için kesinlikle doğru olduğu bilinmediğini vurgulamakta fayda var. Ancak, Dünya'nın manyetik alanının son 400 yıl için matematiksel modellerine sahibiz, ilk modeller büyük ölçüde tüccar ve donanma gemilerinde çalışan denizcilerin yaptığı gözlemlere dayanmaktadır. Bu modellerden ve Dünya'ya doğru ekstrapole ederek, çekirdek-manto sınırında terslenmiş akı bölgelerinin zamanla büyüdüğü bilinmektedir. Bu bölgelerde, pusula çevre bölgelerle karşılaştırıldığında, çekirdeğe doğru veya çekirdekten dışarıya doğru ters yönde işaret eder. Güney Atlantik'in altında bulunan bu tür terslenmiş bir akı yaması alanının büyümesi, esas olarak ana dipolar alanın azalmasından sorumludur. Bu ters yamanın aynı zamanda, şu anda Güney Amerika üzerinde merkezlenen, Güney Atlantik Anomalisi adı verilen alan gücündeki minimumdan da sorumludur. Bu bölgede, enerjik parçacıklar Dünya'ya daha yakın yaklaşabilir ve düşük Dünya yörüngesindeki uydular için radyasyon riskini artırabilir.
Derin Dünya'nın özelliklerini anlamak için henüz yapılacak çok iş var. Bu, ezici kuvvetlerin ve güneşin yüzeyine benzer çekirdek sıcaklıklarının bilimsel anlayışımızı sınırına taşıdığı bir dünya.
En başa dön.
Dünya'nın manyetik alanının diğer açıklamalarına bağlantılar.
1. Uzman Olmayanlar
Jeomanyetizma SSS
'Kuzey Güney Olduğunda'
Manyetosferin Keşfi
'Büyük Mıknatıs, Dünya'
2. Daha Teknik
Leeds Üniversitesi, Dünya ve Çevre Okulu, Derin Dünya Araştırma Grubu
'Dünya: Manyetik Alan ve Manyetosfer'