A Föld mágnesessége

Tamás Ferenc: A Föld mágnesessége


Az Univerzum általunk ismert részében csak a mi bolygónkon van bizonyítottan élet, melynek kialakulásához sok minden kellett. A mi fogalmaink szerinti élethez (többek között) a következő feltételek szükségesek:

  • központi csillag vagy csillagok körüli stabil keringési pálya
  • a központi csillag ne legyen se túl öreg, se túl fiatal
  • ne keringjen a planéta se túl közel, se túl távol (ez az úgynevezett lakhatósági övezet)
  • legyen a felszínén elegendő víz és szárazföld is
  • olyan objektum is kell, ami ár-apály jelenséget okoz (pl.: a Föld Holdja)
  • legyen elegendő és megfelelő összetételű légköre
  • valami védje a sugárzásoktól

Ez utóbbihoz elengedhetetlen a stabil mágneses mező is. Szerencsénkre bolygónknak van egy elég erős és viszonylag állandó mágneses mezője. Az alábbi ábrán egyaránt látható a földrajzi és a mágneses tengely.

Föld mágnesessége

(A rajz alapja: https://images.theconversation.com/files/264257/original/file-20190317-28479-jh5hpf.jpg)

Látható, hogy a forgási és a mágneses tengely közel sem esik egybe – konkrétan a kettő között általában egy 11,5 fokos eltérés van. Tehát az iránytűink, illetve műszereink által mutatott északi irány nem pontos. Szerencsére a modern elektronika ezt már képes kompenzálni.
Amúgy bolygónk mágneses mezőjét a bolygómagban folyamatosan áramló forró vastartalmú anyag hozza létre, így a változó áramlások miatt a mágneses mező sem állandó.

Föld mágneses tere

(Kép eredetije: https://arstechnica.com/science/2019/01/earths-magnetic-field-nearly-died-during-critical-transition/)

A Naprendszerünkben a bolygóknak van kisebb-nagyobb mágneses tere. Elég különös az Uránuszé, ahol is a forgástengely 59 fokos szöget zár be a mágneses tengellyel, ráadásul a bolygó sugarának kb. 1/3-ánál van maga a mágneses tengely. (Lásd: https://www.windows2universe.org/uranus/uranus_magnetic_poles.html)

De miért is fontos a mágneses mező?

Központi csillagunk, a Nap nem csupán fényt és összetartó gravitációt ad a bolygórendszerének, hanem sok minden mást is sugároz. A Nap felől jövő erős részecske-áramlást napszélnek hívjuk, melynek hatására az eredetileg szép szimmetrikus földi mágneses mező jelentősen torzul. Az így jelentősen torzult magnetoszféra segít az ártalmas űrbéli sugárzásokat kivédeni, beleértve a Napunk töltött részecskéit is.

Föld mágneses mezője

(Kép eredetije: https://www.earth.com/news/solar-wind-collides-magnetic-field/)

A napszélben a bolygónkat bombázó részecskék zöme elektromos vagy mágneses töltéssel rendelkezik, amit a Föld mágneses mezője befog. Ezek az úgynevezett Van Allen-övek befogva az elektromágneses töltésű részecskéket lassulva levezetik azokat a mágneses pólusok felé. Fizikai alapismeretekből pedig tudjuk, ha egy töltött részecske lassul, akkor sugároz. Ezt a sugárzást látják a mágneses pólusok viszonylagos közelében lévők sarki fényként – vagy más néven Aurora Borealis-ként. A lenti képen egy ilyen éjszakai fényjelenség látható.

Aurora Borealis

(Kép eredetije: https://www.worldatlas.com/articles/what-s-the-aurora-borealis-and-where-can-you-see-it.html)

Persze a látványon túl már kb. az időszámításunk óta az utazók használják a mágneses mező által vezérelt iránytűt navigálásra.
A mágneses mező korántsem állandó erősségű, mivel megbízható (kőzetmintákon alapuló) mérések szerint csak az utolsó 12 ezer év alatt is alaposan változott.

Mágneses mező változása

(Kép eredetije: https://image.gsfc.nasa.gov/poetry/venus/q816.html)

Ha a mai helyzetet tekintjük kiindulási alapnak (0.00-vonal az ábrán), akkor láthatjuk, hogy időszámításunk kezdetekor kb. 40%-kal volt erősebb, míg az ó-egyiptomi kialakulása előtt a mainál sokkal gyengébb volt. A földtörténeti kutatások szerint a mágneses mező ereje akár a jelenlegi 10%-ra is lecsökkenhet – ahogy ez már többször is megtörtént az utóbbi pár millió évben többször is...

A jelenség lényege, hogy maga a mágneses mező soha nem szűnt meg, de erőssége jelentősen változott.

De nemcsak a mágneses mező nagysága változott, hanem az iránya is! A földmágneses irány ugyanis (teljesen bizonytalan gyakorisággal) pár millió évenként néhányszor megcserélődik. Előfordulhatnak ideiglenes vagy nem teljes átfordulások is, amelyek során a mágneses pólusok helye jelentősen megváltozik - akár az Egyenlítő vonalát is keresztezik – majd visszaállnak nagyjából az eredeti helyükre. A tudósok szerint az utóbbi 3milliárd évben legalább 100-szor fordultak meg a pólusok. Az utolsó teljes megfordulás, a Brunhes-Matuyama nevű kb. 780ezer évvel ezelőtt történt – a kőzetek szerint nem volt drasztikus változás az állat-és növényvilágban. Egy ideiglenes visszafordítás, a Laschamp-esemény körülbelül 41ezer évvel ezelőtt történt. Kevesebb mint 1000 évig tartott, a polaritás tényleges változása körülbelül 250 évig húzódott el. A kőzetmaradványok szerint az egyes átfordulások között átlagosan 450ezer év telt el, tehát hamarosan várható a következő átfordulás.
Szintén a kőzetmaradványok alapján megjósolható, hogy egy esetleges mágneses polaritás váltása nem okoz semmilyen változást a Föld forgástengelyén, így sem a jegesedésre, sem az éghajlat drasztikus változására nem kell számítani. Ebből is látható, hogy az egyes katasztrófa-jóslatok ellenére a mágneses polaritás cseréje nem vezetne a földi élet megsemmisüléséhez, bár sok mindent átalakítana.

A mágneses mező változása legyengíti a védőpajzshatást, így sokkal kevesebb sugárzás érheti el a földfelszínt. Amennyiben ez ma történne, akkor ez fokozott veszélyt jelentene a műholdakra, a repülésre és a Földre telepített elektromos infrastruktúrára. A geomágneses viharok, amelyek a nagyon nagy napkitörések és a földi mágneses mező kölcsönhatásából erednek, némi ízelítőt adnak abból, mi várható a mágneses mező gyengülése esetén. Ilyen volt a 2003-as ún. Halloween-vihar, ami igen jelentős áramkimaradásokat eredményezett Svédországban. Másik példa: 1859-ben, a Carrington-eseménynél egészen a Karib-szigetekig látható volt a sarki fény.

Bolygónk mágneses pólusai soha nem voltak egy helyben – ez főleg az északi pólusra igaz. Maga az északi mágneses pólus kb. 2900 km-re van a bolygófelszín alatt. Valami változik az utóbbi években is, mivel az északi mágneses pólus az 1900-as években mért évenkénti kb. 10 km-es vándorlása a megszokott észak-kanadai pontja helyett egyre jobban gyorsulva tart Szibéria felé. A változások olyan nagymértékűek voltak, hogy a tudósok kénytelenek voltak átkalibrálni a navigációt a mobiltelefonoktól kezdve a kereskedelmi hajók és repülők irányításáig. Az alábbi ábrán látható a két pólus utolsó 120 évben mért vándorlása (északi: piros; déli: kék).

Mágneses mező változása

(Kép eredetije: https://earthsky.org/earth/magnetic-north-pole-shift-northern-lights)

De vajon milyen hatással lesz ez a földi életre?

Nem igazán ismert egy nagyobb vihar hatása a mai elektromos infrastruktúrára. Persze bármennyi elektromosság, fűtés, légkondicionálás, GPS vagy internet nélkül töltött időnek nagy befolyása van. Egy kiterjedt zavar akár sok milliárd dolláros károkat okozhat naponta. Egyes tanulmányok próbálták összekapcsolni a tömeges kihalásokat a pólusváltásokkal, például azzal, hogy a pólusváltás gyakran együtt jár óriásvulkánok kitörésével (is). Páran egy újabb jégkorszak beköszöntét jósolják pólusfordulás esetére, de ezt a kőzetmaradványok cáfolják.

Az biztos, hogy sok állatban van mágneses receptor, így rájuk közvetlen hatna egy esetleges pólusváltás, mivel a mágneses érzékszervüket használják hosszútávú vándorlások esetén. De maga az ÉLET azonban sok ilyen pólusváltást átélt – gondoljunk itt a 41ezer évvel ezelőttire, ami már az előemberek korában történt.
A pólusváltás bekövetkezik – ez biztos! Kérdés a pontos ideje és a hatása. Maga az eddig ismert földi élet is megváltozik, de ennek pontos mértéke jelenleg felelősséggel nem jósolható meg!

 

Felhasznált irodalom:

© TFeri.hu, 2019.aug.
Felújítva: 2021.jún.