Dünyanın manyetik alanı: Kutupların dönmesinden endişelenmeli miyiz?
Zaman zaman, Dünya'nın manyetik kutupları dönerek bizi yüzyıllar boyunca koruyucu bir manyetik alandan yoksun bırakır.
Dünyanın manyetik alanına ne sebep olur?
Manyetik alanlar, hareket halindeki elektrik yükleri tarafından üretilir. Bir çubuk mıknatısta, hareketli yükler atomların yörüngesinde dönen elektronlardır. Yeryüzünde, erimiş demirin dolaşımdaki akımları tarafından taşınan elektronlardır.
Detaylar iyi anlaşılmamıştır. Ancak, temel olarak, Dünya'nın dış sıvı demir çekirdeğindeki sıcak malzeme genişler, çevresinden daha az yoğun hale gelir ve bu nedenle yükselir. Soğuyan ve yoğunluğu azalan, tekrar aşağı batmalıdır. Ancak Dünya'nın dönüşü bunu engeller.
Sonuç olarak, sıvı çekirdeğin etrafında dolaşır ve farklı katmanları arasındaki sürtünme onları doldurur - tıpkı bir naylon süveterin plastik bir tarakla sürtünmesi gibi. Dünyanın manyetik alanını oluşturan bu hareketli yüklerdir.
Gezegensel manyetizma için iki gereklilik, bu nedenle sıvı bir çekirdek ve rotasyondur. Bunu biliyoruz çünkü Venüs, kabaca Dünya boyutunda olmasına rağmen, esasen manyetik alana sahip değildir. Gezegenin sıvı bir çekirdeği var ama yavaş dönüyor - sadece her 243 Dünya gününde bir.
Dünyanın manyetik kutupları neden hareket ediyor?
Dünyanın manyetik alanı, kuzey ve güney kutbuna sahip bir çubuk mıknatısınkine çok benzese de, Dünya'nın içindeki karmaşık süreçler tarafından üretildiği için o kadar kararlı değildir. Bunlar manyetik kutupların dolaşmasına neden olur.
Tarihsel olarak, Kuzey Kutbu yılda yaklaşık 15 kilometre hareket etti. Ancak 1990'lardan beri hızlandı ve şimdi yılda yaklaşık 55 kilometre hızla Sibirya'ya doğru ilerliyor. Bu bir spekülasyon, ancak bu, manyetik kuzey ve güney kutuplarının yer değiştirdiği bir 'manyetik tersine dönüşün' habercisi olabilir. Bu, son 71 milyon yılda 171 kez oldu - ve biz gecikmiş bir geçiş içindeyiz.
Uydu gözlemlerine dayanan Dünya'nın manyetik alanının modelleri, mevcut gezinmenin, gezegenin derinliklerinde alışılmadık derecede yoğun manyetik alanların "blobları" arasındaki bir savaşın sonucu olduğunu göstermiştir. Dünyanın manyetik alanının değişmesine gelince, kimse bunun neden olduğundan yüzde 100 emin değil.
Manyetik alan kaybolursa ne olur?
Bilim adamları, erimiş kayanın bir tüpten diş macunu gibi ekstrüde edildiği orta Atlantik sırtlarının her iki tarafındaki manyetik alanı ölçerek manyetik geri dönüşleri keşfettiler. Katılaştıkça, kristalleri o sırada Dünya'nın manyetik alanının yönü boyunca hizalanır ve geri dönüşlerin bir 'bant kaydını' bırakır.
Ters dönüşlerin 1.000 ila 10.000 yıl arasında gerçekleştiğine inanılır, bu süre zarfında alan ters kutupla tekrar büyümeden önce sıfıra daralır. Bu nedenle, Dünya'nın esasen manyetik alana sahip olmadığı zamanlar - hatta belki de yüzyıllar - vardı.
Bu, gezegenin manyetik alanı uzaya kadar uzandığı ve Dünya'nın çevresinde koruyucu bir balon oluşturarak, gezegenin yüzeyini Güneş'in "güneş rüzgarı" parçacıklarının kasırgalarından ve derin uzaydan gelen daha yüksek enerjili "kozmik ışın" parçacıklarının oluşturduğu kasırgadan koruduğu için yaşam için tehlikelidir.
Normalde, bunlar kutuplarda güvenli bir şekilde auroralar yaratarak aşağı doğru yönlendirilir. Koruyucu bir alan olmadan, bu tür ölümcül radyasyon, canlı hücrelerin mutasyon oranını artıracak ve hayvanlarda kansere yol açacaktır. Bununla birlikte, hayat daha önce bu tür çok sayıda olayı yok edilmeden atlattı.
Dünyanın manyetik alanı ne kadar kararlı?
Dünya'nın manyetik alanının, gezegenin çalkantılı iç kısmında dolaşan erimiş malzeme tarafından taşınan elektrik akımlarına bağlı olduğu gerçeği, manyetik kuzey kutbunun şu anki hareketiyle gösterildiği gibi, doğası gereği değişken olduğu anlamına gelir ( manyetik güney kutbu, şaşırtıcı bir şekilde, gezegenin türbülanslı iç kısmında hızlı dolaşmaz ).
Ancak dikkat çekici olan, bu tür şiddetli iç kasılmalar tarafından üretilen manyetik alanın zamanın yüzde 99,9'unda nispeten istikrarlı olmasıdır. Dünyadaki yaşamın neredeyse en az 3,8 milyar yıl sürmesini sağlayan, Dünya'nın manyetik alanının kararlılığı ve sağladığı korumanın güvenilirliğidir.
Hayvanlar yön bulmak için manyetik alanı nasıl kullanır?
Birçok yaratık, olağanüstü navigasyon becerileri sergiler. Bu nedenle, kutuplar arasındaki manyetik alan çizgilerini tespit etmelerini sağlayan bir tür manyetik duyuya sahip oldukları şüphesi ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, mekanizmayı saptamak zor oldu. Ancak yıllar önce keşfedilen bir süreci araştıran Japon bilim adamları tarafından 2021'de ilerleme kaydedildi.
1970'lerde, ABD'de yüksek lisans öğrencisi olan Richard Blakemore, çamurlu bir gölette sabit bir yönde akan tek hücreli organizmaları gözlemledi ve bir manyetik alana tepki verdiklerini gösterdi. Biyologlar daha sonra bu tür tek hücreli organizmaların küçük torbalarda manyetik demir oksit veya demir sülfür içerdiğini keşfettiler.
Şimdi, Tokyo Üniversitesi'nden Noboru Ikeya ve Jonathan Woodward, manyetik alanın hücresel davranışı etkileyebilecek kimyasal değişikliklere neden olduğunu gösterdi . Bunu, harici manyetik alana bağlı olarak flüoresans saçan bir hücresel kimyasalın yardımıyla başardılar. Hücrelerin yakınında bir mıknatıs salladıklarında, kimyasal yüzde 3,5'e kadar karardı.