В отличие от географических полюсов, магнитные имеют свойство свободно гулять на десятки километров в год. В 2019 году это движение было столь быстрым и неожиданным, что ученым, которые отвечают за Всемирную магнитную модель, пришлось экстренно корректировать представление магнитного поля Земли. Скорость смещения за последние 20 лет выросла с 15 километров в год до 55. Чем грозит столь быстрый дрейф магнитного полюса?

В смещении северного магнитного полюса ничего необычного нет. Когда в ходе экспедиции в 1821 году впервые обнаружили непосредственную точку, куда указывает компас, она находилась на полуострове Бутия в канадской Арктике. Через 70 лет норвежец Амундсен заново открыл северный магнитный полюс в 50 километрах от первой локации. Следующие 90 лет полюс мигрировал на север со скоростью примерно 15 километров в год.

2.pngА вот в 1990-х движение точки, в которую указывают все наши компасы, только ускорялось. К 2017 году эта точка преодолела географический Северный полюс и продолжает двигаться в сторону Сибири и полуострова Таймыр. За это время скорость перемещения выросла в четыре раза и сейчас составляет 50—60 километров в год.


 «К 2040 году все компасы, вероятно, будут указывать восточнее истинного севера, — рассказывал ученый Кьяран Бегган из Британской геологической службы, которая отслеживает перемещение северного магнитного полюса. — Последние 350 лет магнитный север скитался по одной и той же части Канады».

Геологическая служба совместно с коллегами из США занимается сбором информации для Всемирной магнитной модели — крупномасштабного пространственного представления магнитного поля Земли.

Эта магнитная оболочка вокруг нашей планеты защищает все живое от смертоносного и разрушительного солнечного излучения. Не будь ее, Земля сегодня могла бы выглядеть как Марс: солнечный ветер сдул бы живительную атмосферу и лишил планету океанов и растительности.

Во время экспедиций автоматических аппаратов к Марсу было выявлено, что магнитное поле этой планеты обладает напряженностью в 500 раз слабее земного. Оно крайне неустойчивое.

Инверсия полюсов

Магнитное поле Земли также может ослабевать в случаях, когда происходит инверсия: северный и южный магнитные полюсы меняются местами, а стрелка компаса начинает указывать в противоположном направлении. За историю существования человека как живого вида такого не случалось.

Однако в истории планеты инверсии магнитного поля бывали, и случалось это не раз. За последние 80 млн лет ученые насчитали 183 таких разворота. И носили они статистически абсолютно случайный характер, никаких закономерностей или периодичности ученые в ходе изысканий не обнаружили.

При этом сильно различаются и оценки того, насколько быстро происходили подобные развороты. Некоторые специалисты подсчитали, что в среднем на завершение разворота нужно 7 тыс. лет. Последний разворот, который имел место 780 тыс. лет назад, произошел за 22 тыс. лет, как считают ученые.


 Магнитное поле между и во время инверсии

Хотя бывали и случаи, когда разворот случался всего за несколько сотен лет. Так было, например, в конце последнего ледникового периода, примерно 41 тыс. лет назад. Речь про событие, которое получило название палеомагнитного экскурса Лашамп-Каргаполово. Это была не полная инверсия, а экскурс: полярность сменилась, но магнитное поле вскоре восстановило прежнюю полярность.

Немецкий исследовательский центр наук о Земле в 2012 году опубликовал работу, посвященную этому событию. Ученые писали, что 41 тыс. лет назад компас в районе Черного моря указывал на юг. Как об этом узнаю́т? По анализу намагниченности океанических отложений и лавовых потоков.

«Геометрия поля обратной полярности с силовыми линиями, ориентированными в противоположном направлении по сравнению с сегодняшней конфигурацией, просуществовала всего около 440 лет, и это было связано с напряженностью поля, которая составляла только четверть от сегодняшней», — рассказывал один из ведущих авторов работы Норберт Новачик.

Фактическая смена полярности длилась всего 250 лет. С точки зрения геологических масштабов времени это очень быстро.

Всемирная магнитная модель

В этот период магнитное поле было еще слабее — всего 5% от его нынешней напряженности. Как итог, Земля почти полностью лишилась своего экрана, защищающего ее от жестких космических лучей, значительно выросло радиационное воздействие. Это подтверждается пиками радиоактивного бериллия, который был обнаружен в кернах льда, извлеченных из ледникового щита в Гренландии. Они возникли в результате столкновения высокоэнергетических протонов с атомами в атмосфере планеты.

Ученые отмечают, что в последние 200 лет магнитное поле Земли уменьшилось примерно на 10%. Вкупе с ускорившимся дрейфом северной точки можно было бы спекулировать о том, что грядет смена магнитных полюсов планеты. Однако процесс этот может быть столь долгим, что к моменту полной инверсии человеческая цивилизация будет выглядеть совершенно иначе.

Но падение напряженности магнитного поля, которое сопровождает инверсию, делает Землю менее защищенной от враждебного космического излучения. Вскоре после того, как были составлены первые хронологические карты инверсий, ученые начали сопоставлять их с известными массовыми вымираниями на планете.

И действительно, некоторые периоды инверсий совпадали с периодами геологических катастроф и значительным сокращением биоты. Но из-за крайней сложности подобных исследований и недостатка информации обнаружить какие-либо четкие взаимосвязи практически невозможно. Ведь инверсия может быть не причиной, а следствием подобного вымирания, которое началось в результате падения крупного астероида, последовавшей вулканической активности и инверсии.

Что известно точно, так это то, что смещение северного магнитного полюса будет означать и смещение полярных сияний. Кто знает, где будут наблюдать их в ближайшие тысячи или сотни лет.

Почему магнитный полюс дрейфует?

Чем ученые объясняют смещение северного магнитного полюса? Надо понимать, что магнитное поле создается благодаря богатому железом ядру планеты, которое находится в постоянном вращении. Как у любого магнетика, у него есть юг и север. Магнитный полюс — это место, где поле проходит перпендикулярно поверхности Земли и где свободно вращающаяся магнитная стрелка будет указывать ровно вниз.

Из учебников физики мы знаем, что силовые линии магнитного поля входят в южный полюс и выходят из северного. Так что с точки зрения науки на севере у нас на самом деле находится южный магнитный полюс, а на юге — северный. Но земляне договорились отказаться от этой условности, чтобы избежать путаницы. Так что давайте перевернем страницу и забудем этот шаг в сторону от повествования.

Филип Ливермор с коллегами из Университета Лидса в Великобритании в относительно свежей научной работе пришли к выводу, что движение магнитного полюса на севере связано с «перетягиванием каната» между двумя участками отрицательного магнитного поля под Канадой и Сибирью. В последние годы канадское пятно значительно ослабло, что позволило сибирскому потянуть полюс в своем направлении. В следующий десяток лет полюс продолжит двигаться в сторону Сибири и пройдет расстояние в 660 километров.

«В период с 1999 по 2019 год на сибирском пятне наблюдалось незначительное усиление, а на канадском участке значительно снизилось абсолютное значение», — комментирует Ливермор.


 Визуализация внутренней части ядра Земли, представленной компьютерной имитационной моделью

Команда ученых смоделировала это изменение напряженности, чтобы выяснить, что за изменения в ядре Земли их вызвали, и пришли к выводу, что примерно в 1970-х годах в ядре произошло изменение потока жидкого железа.

В последние 7 тыс. лет северный магнитный полюс хаотично перемещался вокруг географического, следуя непредсказуемым потокам железа в ядре. И куда бы он ни двинулся сейчас, можно с уверенностью сказать, что вряд ли он останется там надолго.

 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


«К 2040 году все компасы, вероятно, будут указывать восточнее истинного севера, — рассказывал ученый Кьяран Бегган из Британской геологической службы, которая отслеживает перемещение северного магнитного полюса. — Последние 350 лет магнитный север скитался по одной и той же части Канады».


Геологическая служба совместно с коллегами из США занимается сбором информации для Всемирной магнитной модели — крупномасштабного пространственного представления магнитного поля Земли.


Эта магнитная оболочка вокруг нашей планеты защищает все живое от смертоносного и разрушительного солнечного излучения. Не будь ее, Земля сегодня могла бы выглядеть как Марс: солнечный ветер сдул бы живительную атмосферу и лишил планету океанов и растительности.


Во время экспедиций автоматических аппаратов к Марсу было выявлено, что магнитное поле этой планеты обладает напряженностью в 500 раз слабее земного. Оно крайне неустойчивое.


Инверсия полюсов


Магнитное поле Земли также может ослабевать в случаях, когда происходит инверсия: северный и южный магнитные полюсы меняются местами, а стрелка компаса начинает указывать в противоположном направлении. За историю существования человека как живого вида такого не случалось.


Однако в истории планеты инверсии магнитного поля бывали, и случалось это не раз. За последние 80 млн лет ученые насчитали 183 таких разворота. И носили они статистически абсолютно случайный характер, никаких закономерностей или периодичности ученые в ходе изысканий не обнаружили.


При этом сильно различаются и оценки того, насколько быстро происходили подобные развороты. Некоторые специалисты подсчитали, что в среднем на завершение разворота нужно 7 тыс. лет. Последний разворот, который имел место 780 тыс. лет назад, произошел за 22 тыс. лет, как считают ученые.


3.png


Магнитное поле между и во время инверсии


Хотя бывали и случаи, когда разворот случался всего за несколько сотен лет. Так было, например, в конце последнего ледникового периода, примерно 41 тыс. лет назад. Речь про событие, которое получило название палеомагнитного экскурса Лашамп-Каргаполово. Это была не полная инверсия, а экскурс: полярность сменилась, но магнитное поле вскоре восстановило прежнюю полярность.


Немецкий исследовательский центр наук о Земле в 2012 году опубликовал работу, посвященную этому событию. Ученые писали, что 41 тыс. лет назад компас в районе Черного моря указывал на юг. Как об этом узнаю́т? По анализу намагниченности океанических отложений и лавовых потоков.


«Геометрия поля обратной полярности с силовыми линиями, ориентированными в противоположном направлении по сравнению с сегодняшней конфигурацией, просуществовала всего около 440 лет, и это было связано с напряженностью поля, которая составляла только четверть от сегодняшней», — рассказывал один из ведущих авторов работы Норберт Новачик.


Фактическая смена полярности длилась всего 250 лет. С точки зрения геологических масштабов времени это очень быстро.


4.png


Всемирная магнитная модель


В этот период магнитное поле было еще слабее — всего 5% от его нынешней напряженности. Как итог, Земля почти полностью лишилась своего экрана, защищающего ее от жестких космических лучей, значительно выросло радиационное воздействие. Это подтверждается пиками радиоактивного бериллия, который был обнаружен в кернах льда, извлеченных из ледникового щита в Гренландии. Они возникли в результате столкновения высокоэнергетических протонов с атомами в атмосфере планеты.


Ученые отмечают, что в последние 200 лет магнитное поле Земли уменьшилось примерно на 10%. Вкупе с ускорившимся дрейфом северной точки можно было бы спекулировать о том, что грядет смена магнитных полюсов планеты. Однако процесс этот может быть столь долгим, что к моменту полной инверсии человеческая цивилизация будет выглядеть совершенно иначе.


Но падение напряженности магнитного поля, которое сопровождает инверсию, делает Землю менее защищенной от враждебного космического излучения. Вскоре после того, как были составлены первые хронологические карты инверсий, ученые начали сопоставлять их с известными массовыми вымираниями на планете.


И действительно, некоторые периоды инверсий совпадали с периодами геологических катастроф и значительным сокращением биоты. Но из-за крайней сложности подобных исследований и недостатка информации обнаружить какие-либо четкие взаимосвязи практически невозможно. Ведь инверсия может быть не причиной, а следствием подобного вымирания, которое началось в результате падения крупного астероида, последовавшей вулканической активности и инверсии.


Что известно точно, так это то, что смещение северного магнитного полюса будет означать и смещение полярных сияний. Кто знает, где будут наблюдать их в ближайшие тысячи или сотни лет.


Почему магнитный полюс дрейфует?


Чем ученые объясняют смещение северного магнитного полюса? Надо понимать, что магнитное поле создается благодаря богатому железом ядру планеты, которое находится в постоянном вращении. Как у любого магнетика, у него есть юг и север. Магнитный полюс — это место, где поле проходит перпендикулярно поверхности Земли и где свободно вращающаяся магнитная стрелка будет указывать ровно вниз.


Из учебников физики мы знаем, что силовые линии магнитного поля входят в южный полюс и выходят из северного. Так что с точки зрения науки на севере у нас на самом деле находится южный магнитный полюс, а на юге — северный. Но земляне договорились отказаться от этой условности, чтобы избежать путаницы. Так что давайте перевернем страницу и забудем этот шаг в сторону от повествования.


Филип Ливермор с коллегами из Университета Лидса в Великобритании в относительно свежей научной работе пришли к выводу, что движение магнитного полюса на севере связано с «перетягиванием каната» между двумя участками отрицательного магнитного поля под Канадой и Сибирью. В последние годы канадское пятно значительно ослабло, что позволило сибирскому потянуть полюс в своем направлении. В следующий десяток лет полюс продолжит двигаться в сторону Сибири и пройдет расстояние в 660 километров.


«В период с 1999 по 2019 год на сибирском пятне наблюдалось незначительное усиление, а на канадском участке значительно снизилось абсолютное значение», — комментирует Ливермор.


 


 


5.jpeg


Визуализация внутренней части ядра Земли, представленной компьютерной имитационной моделью


Команда ученых смоделировала это изменение напряженности, чтобы выяснить, что за изменения в ядре Земли их вызвали, и пришли к выводу, что примерно в 1970-х годах в ядре произошло изменение потока жидкого железа.


В последние 7 тыс. лет северный магнитный полюс хаотично перемещался вокруг географического, следуя непредсказуемым потокам железа в ядре. И куда бы он ни двинулся сейчас, можно с уверенностью сказать, что вряд ли он останется там надолго.