Mengapa Medan Magnetik Bumi Boleh Berubah Lebih Cepat Daripada Pemikiran Kita

Mengapa Medan Magnetik Bumi Boleh Berubah Lebih Cepat Daripada Pemikiran Kita
Sudah lama menjadi misteri seberapa cepat medan magnet Bumi berubah.
Andrey VP / Shutterstock

Medan magnet Bumi, yang dihasilkan 3,000km di bawah kaki kita dalam teras besi cair, sangat penting bagi kehidupan di planet kita. Ia meluas ke ruang angkasa, membungkus kita dengan selimut elektromagnetik yang melindungi atmosfer dan satelit dari sinaran matahari.

Namun medan magnetnya sentiasa berubah baik dari segi kekuatan dan arahnya dan telah mengalami beberapa perubahan dramatik pada masa lalu. Ini termasuk pembalikan enigmatik kutub magnet, dengan kutub selatan menjadi kutub utara dan sebaliknya.

Soalan lama ialah seberapa pantas bidang itu boleh berubah. Kajian baru kami, diterbitkan dalam Nature Communications, telah menemui beberapa jawapan.

Perubahan pesat medan magnet sangat menarik kerana ia mewakili tingkah laku paling melampau dari lautan besi cair dalam teras cecair. Dengan mengikat perubahan yang diperhatikan pada proses teras, kita dapat mempelajari maklumat penting mengenai wilayah planet kita yang tidak dapat diakses.

Dari segi sejarah, perubahan terpantas dalam medan magnet Bumi berlaku dikaitkan dengan pembalikan, yang berlaku pada selang waktu yang tidak teratur beberapa kali setiap juta tahun. Tetapi kami menemui perubahan bidang yang jauh lebih cepat dan lebih baru daripada data yang berkaitan dengan pembalikan sebenar.

Pembalikan magnetik. (mengapa medan magnet Bumi boleh berubah lebih cepat daripada yang kita sangka)
Pembalikan magnetik.
NASA

Satelit masa kini membantu memantau perubahan di lapangan dalam ruang dan waktu, dilengkapi dengan catatan navigasi dan observatorium darat. Maklumat ini menunjukkan bahawa perubahan dalam bidang moden agak serius, sekitar sepersepuluh darjah setiap tahun. Tetapi, walaupun kita tahu bahawa ladang itu sudah ada sekurang-kurangnya 3.5 bilion tahun, kita tidak tahu banyak tentang perilakunya sebelum 400 tahun yang lalu.


Dapatkan yang terbaru dari InnerSelf


Untuk mengesan bidang kuno, saintis menganalisis daya tarikan yang dicatat oleh sedimen, aliran lava dan artifak buatan manusia. Ini kerana bahan-bahan ini mengandungi butiran magnetik mikroskopik yang mencatat tandatangan medan Bumi pada saat mereka disejukkan (untuk lavas) atau ditambahkan ke daratan (untuk sedimen). Catatan sedimen dari tengah Itali sekitar waktu pembalikan polaritas terakhir hampir 800,000 tahun yang lalu mencadangkan perubahan bidang yang agak cepat mencapai satu darjah setiap tahun.

Walau bagaimanapun, pengukuran sedemikian sangat mencabar, dengan hasilnya masih dibahaskan. Sebagai contoh, terdapat ketidakpastian dalam proses di mana sedimen memperoleh daya tarikannya.

Pengukuran yang diperbaiki

Penyelidikan kami mengambil pendekatan yang berbeza dengan menggunakan model komputer berdasarkan fizik proses penjanaan lapangan. Ini digabungkan dengan penyusunan semula variasi global dalam medan magnet Bumi yang merangkumi 100,000 tahun terakhir, berdasarkan kompilasi pengukuran dari sedimen, lavas dan artefak.

Ini menunjukkan bahawa perubahan arah medan magnet Bumi mencapai kadar hingga sepuluh darjah per tahun - sepuluh kali lebih besar daripada variasi yang paling cepat dilaporkan saat ini.

Perubahan terpantas dalam arah medan geomagnetik berlaku sekitar 39,000 tahun yang lalu. Pergeseran ini dikaitkan dengan bidang yang lemah secara tempatan di wilayah terbatas di lepas pantai barat Amerika tengah. Acara ini mengikuti global "Lawatan Laschamp"-" pembalikan gagal "medan magnet Bumi sekitar 41,000 tahun yang lalu di mana kutub magnet bergerak sebentar jauh dari kutub geografi sebelum kembali.

Perubahan terpantas nampaknya berkaitan dengan kelemahan medan magnet tempatan. Model kami menunjukkan bahawa ini disebabkan oleh pergerakan tampalan medan magnet yang kuat di permukaan teras cecair. Tambalan ini lebih banyak berlaku di garis lintang yang lebih rendah, menunjukkan bahawa pencarian masa depan untuk perubahan arah yang cepat harus difokuskan pada bidang-bidang ini.

Kesan masyarakat

Perubahan dalam medan magnet, seperti pembalikan, mungkin tidak menimbulkan ancaman bagi kehidupan. Manusia berjaya menjalani perjalanan Laschamp yang dramatik. Hari ini, ancaman tersebut terutama bergantung kepada pergantungan kita pada infrastruktur elektronik. Kejadian cuaca ruang angkasa seperti ribut geomagnetik, yang timbul dari interaksi antara medan magnet dan sinaran suria yang masuk, dapat mengganggu komunikasi satelit, GPS dan grid kuasa.

Ini merisaukan - kos ekonomi kejatuhan grid kuasa AS kerana peristiwa cuaca-ruang telah dianggarkan pada sekitar satu trilion dolar. Ancaman itu cukup serius untuk cuaca ruang angkasa muncul sebagai keutamaan yang tinggi di daftar risiko kebangsaan UK.

Kejadian cuaca ruang angkasa cenderung lebih banyak berlaku di kawasan di mana medan magnet lemah - sesuatu yang kita tahu boleh berlaku apabila medan berubah dengan cepat. Malangnya, simulasi komputer menunjukkan bahawa perubahan arah timbul setelah kekuatan medan mulai lemah, yang bermaksud kita tidak dapat meramalkan penurunan kekuatan medan dengan hanya memantau arah medan. Kerja masa depan menggunakan simulasi yang lebih maju dapat memberi penerangan lebih mendalam mengenai masalah ini.

Adakah perubahan pesat dalam medan magnet sedang dalam perjalanan? Ini sangat sukar untuk dijawab. Perubahan terpantas juga merupakan peristiwa paling jarang: sebagai contoh, perubahan yang dikenal pasti di sekitar lawatan Laschamp adalah dua kali lebih cepat daripada perubahan lain yang berlaku dalam 100,000 tahun yang lalu.

Ini menyukarkan para saintis untuk meramalkan perubahan yang cepat - mereka adalah "peristiwa angsa hitam" yang mengejutkan dan memberi kesan besar. Satu kemungkinan jalan maju adalah dengan menggunakan model berasaskan fizik bagaimana lapangan berperilaku sebagai sebahagian daripada ramalan.

Kita masih banyak yang harus belajar tentang "had laju" medan magnet Bumi. Perubahan pesat belum dapat dilihat secara langsung semasa pembalikan polaritas, tetapi semestinya diharapkan kerana lapangan dianggap lemah secara global pada masa ini.Perbualan

Mengenai Penulis

Christopher Davies, profesor bersekutu, University of Leeds

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

The Swarm Manusia: Bagaimana Masyarakat Kita Bangun, Meningkatkan, dan Kejatuhan

oleh Mark W. Moffett
0465055680Jika simpanse beroperasi ke wilayah kumpulan yang berbeza, ia pasti akan dibunuh. Tetapi New Yorker boleh terbang ke Los Angeles - atau Borneo - dengan ketakutan yang sangat sedikit. Pakar psikologi telah melakukan sedikit untuk menerangkan ini: selama bertahun-tahun, mereka berpendapat bahawa biologi kami meletakkan batas atas keras - kira-kira orang 150 - pada saiz kumpulan sosial kita. Tetapi masyarakat manusia sebenarnya jauh lebih besar. Bagaimanakah kita menguruskan - secara besar-besaran - untuk saling berinteraksi? Dalam buku paradigma yang menghancurkan ini, ahli biologi Mark W. Moffett menarik perhatian penemuan dalam psikologi, sosiologi dan antropologi untuk menerangkan penyesuaian sosial yang mengikat masyarakat. Dia meneroka bagaimana ketegangan antara identiti dan ketidaksamaan mendefinisikan bagaimana masyarakat berkembang, berfungsi, dan gagal. Melebihi Guns, Germs, and Steel dan Sapiens, The Swarm Manusia mendedahkan bagaimana manusia mencipta tamadun yang luas dengan kerumitan yang tak tertandingi - dan apa yang diperlukan untuk mengekalkan mereka. Tersedia di Amazon

Alam Sekitar: Sains di Sebalik Cerita

oleh Jay H. Withgott, Matthew Laposata
0134204883Alam Sekitar: Sains di sebalik Cerita-cerita adalah penjual terbaik untuk pengenalan kursus sains alam sekitar yang dikenali untuk gaya naratif mesra pelajar, pengintegrasian cerita nyata dan kajian kes, dan penyampaian sains dan penyelidikan terkini. The 6th Edition mempunyai peluang baru untuk membantu pelajar melihat hubungan antara kajian kes bersepadu dan sains dalam setiap bab, dan menyediakan mereka peluang untuk menggunakan proses saintifik untuk kebimbangan alam sekitar. Tersedia di Amazon

Planet yang layak: Panduan untuk kehidupan yang lebih mampan

oleh Ken Kroes
0995847045Adakah anda prihatin dengan keadaan planet kita dan berharap bahawa kerajaan dan syarikat akan mencari cara yang mampan bagi kita untuk hidup? Jika anda tidak memikirkannya terlalu keras, itu mungkin berfungsi, tetapi adakah ia? Kiri sendiri, dengan pemandu populariti dan keuntungan, saya tidak terlalu yakin bahawa ia akan. Bahagian yang hilang dari persamaan ini ialah anda dan saya. Individu yang percaya bahawa perbadanan dan kerajaan boleh melakukan lebih baik. Individu yang percaya bahawa melalui tindakan, kita boleh membeli sedikit lebih banyak masa untuk membangun dan melaksanakan penyelesaian kepada isu kritikal kita. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.com, MightyNatural.com, dan ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf pada

icon-facebooktwitter-iconrss-icon

Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

{Emailcloak = mati}

DARIPADA EDITOR

Surat Berita InnerSelf: September 6, 2020
by Kakitangan InnerSelf
Kita melihat kehidupan melalui lensa persepsi kita. Stephen R. Covey menulis: "Kita melihat dunia, bukan seperti yang ada, tetapi seperti yang kita ada, atau seperti kita dikondisikan untuk melihatnya." Jadi minggu ini, kita melihat beberapa…
Surat Berita InnerSelf: Ogos 30, 2020
by Kakitangan InnerSelf
Jalan-jalan yang kita lalui pada masa ini sama lama dengan zaman, namun masih baru bagi kita. Pengalaman yang kita lalui sudah lama seperti zaman dulu, tetapi juga baru bagi kita. Perkara yang sama berlaku untuk…
Apabila Kebenaran Sangat Mengerikan, Bertindaklah
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Di tengah-tengah semua kengerian yang berlaku hari ini, saya terinspirasi oleh sinar harapan yang bersinar. Orang biasa memperjuangkan apa yang betul (dan menentang apa yang salah). Pemain besbol,…
Apabila Punggung Anda Terhadap Tembok
by Marie T. Russell, InnerSelf
Saya suka internet. Sekarang saya tahu banyak orang mempunyai banyak perkara buruk untuk diperkatakan, tetapi saya menyukainya. Sama seperti saya mengasihi orang-orang dalam hidup saya - mereka tidak sempurna, tetapi saya tetap mencintai mereka.
Surat Berita InnerSelf: Ogos 23, 2020
by Kakitangan InnerSelf
Semua orang mungkin boleh bersetuju bahawa kita hidup dalam masa yang pelik ... pengalaman baru, sikap baru, cabaran baru. Tetapi kita dapat didorong untuk mengingat bahawa semuanya selalu berubah,…