Скорость изменения магнитного поля Земли увеличилась в 10 раз

Очередное исследование, проведенное Университетом Лидса и Калифорнийского университета в Сан-Диего (США), показывает, что изменения в направлении магнитного поля Земли могут происходить в 10 раз быстрее, чем считалось ранее.

Фото из открытых источников

Исследование дает новое понимание закрученного потока железа в 2800 километрах ниже поверхности планеты и того, как оно повлияло на движение магнитного поля в течение последних ста тысяч лет.

Наше магнитное поле создается и поддерживается конвективным потоком расплавленного металла, который формирует внешнее ядро Земли. Движение жидкого железа создает электрические токи, которые питают поле, что не только помогает ориентировать навигационные системы, но также помогает защитить нас от вредного внеземного излучения и удерживает нашу атмосферу на месте.

Магнитное поле постоянно меняется. Спутники теперь предоставляют новые средства для измерения и отслеживания его текущих сдвигов, но поле существовало задолго до изобретения искусственных записывающих устройств. Чтобы запечатлеть эволюцию поля в прошлом, ученые анализируют магнитные поля, оставивших свой след в породах, потоках лавы и искусственных артефактах. Точное отслеживание сигнала от основного поля Земли является чрезвычайно сложной задачей, и поэтому скорость изменения поля, оцениваемая этими типами анализа, все еще обсуждается.

Доктор Крис Дэвис, профессор в Лидсе и профессор Кэтрин Констебл из Института океанографии им. Скриппса, Калифорнийский университет в Сан-Диего (США), использовали другой подход. Они объединили компьютерное моделирование процесса генерации поля с недавно опубликованной реконструкцией изменений магнитного поля Земли за последние 100 000 лет.

Их исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что изменения в направлении магнитного поля Земли достигли скоростей, которые в 10 раз превышают самые быстрые в настоящее время колебания до одного градуса в год.

Они демонстрируют, что эти быстрые изменения связаны с локальным ослаблением магнитного поля. Это означает, что эти изменения обычно происходили во времена, когда поле меняло полярность, или во время геомагнитных отклонений, когда ось диполя, соответствующая силовым линиям, возникающим на одном магнитном полюсе и сходящимся на другом, движется далеко от мест на севере.

Самым ярким примером такого вывода является резкое изменение направления геомагнитного поля примерно на 2,5 градуса в год 39 000 лет назад. Этот сдвиг был связан с локально слабой напряженностью поля в ограниченном пространственном регионе недалеко от западного побережья Центральной Америки.

Подобные события выявляются при компьютерном моделировании поля, которое помогает раскрыть гораздо больше деталей их физического происхождения, чем ограниченная палеомагнитная реконструкция.

Детальный анализ ученых показывает, что самые быстрые изменения направления связаны с перемещением пятен обратного потока по поверхности жидкого ядра. Эти пятна более распространены в низких широтах, что говорит о том, что будущие поиски быстрых изменений направления должны быть сосредоточены в этих областях.

Крис Дэвис подчеркивает: «У нас есть совсем небольшие знания о нашем магнитном поле в пределах 400 лет. Поскольку эти быстрые изменения представляют собой некоторые из наиболее экстремальных свойств жидкого ядра, они могут дать важную информацию в процессах недр Земли».

Дальнейшее изучение эволюции динамики в моделированиях смещения геомагнитного поля несёт полезную стратегию для документирования того, как происходят такие быстрые изменения и ожидаемы ли они также во времена стабильной магнитной полярности на данный момент.