Varför jordens magnetfält kan förändras snabbare än vi trodde

Varför jordens magnetfält kan förändras snabbare än vi trodde
Det har länge varit ett mysterium hur snabbt jordens magnetfält förändras.
Andrey VP / Shutterstock

Jordens magnetfält, genererat 3,000 XNUMX km under våra fötter i den flytande järnkärnan, är avgörande för livet på vår planet. Den sträcker sig ut i rymden och slår oss in i en elektromagnetisk filt som skyddar atmosfären och satelliterna från solstrålning.

Ändå är magnetfältet ständigt förändras i både sin styrka och riktning och har genomgått några dramatiska förändringar tidigare. Detta inkluderar gåtfulla reverseringar av magnetpolerna, där sydpolen blir nordpolen och vice versa.

En långvarig fråga har varit hur snabbt fältet kan förändras. Vår nya studie, publicerad i Nature Communications, har avslöjat några svar.

Snabba förändringar av magnetfältet är av stort intresse eftersom de representerar havets mest extrema beteende av smält järn i vätskekärnan. Genom att binda de observerade förändringarna i kärnprocesserna kan vi lära oss viktig information om en annars otillgänglig region på vår planet.

Historiskt sett har de snabbaste förändringarna i jordens magnetfält varit förknippade med reverseringar, som förekommer med oregelbundna intervaller några gånger varje miljon år. Men vi upptäckte fältförändringar som är mycket snabbare och nyare än någon av de uppgifter som är förknippade med faktiska reverseringar.

Magnetisk vändning. (varför Jordens magnetfält kan förändras snabbare än vi trodde)
Magnetisk vändning.
NASA.

Numera hjälper satelliter att övervaka förändringar i fältet i både rymd och tid, kompletterade med navigationsregister och markbaserade observatorier. Denna information avslöjar att förändringar inom det moderna området är ganska övervägande, cirka en tiondel av en grad per år. Men även om vi vet att fältet har funnits under minst 3.5 miljarder år, vi vet inte så mycket om dess beteende för 400 år sedan.


Få det senaste från InnerSelf


För att spåra det forntida fältet analyserar forskare magnetismen registrerad av sediment, lavaflöden och mänskliga gjorda föremål. Det beror på att dessa material innehåller mikroskopiska magnetkorn som registrerar signaturen på jordens fält vid den tidpunkt då de kyldes (för lavor) eller lades till landmassen (för sediment). Sedimentregister från centrala Italien runt tiden för den senaste polaritetsförändringen för nästan 800,000 XNUMX år sedan föreslå relativt snabba fältförändringar nå en grad per år.

Sådana mätningar är emellertid extremt utmanande med resultat diskuteras fortfarande. Till exempel finns det osäkerheter i processen genom vilka sediment får sin magnetism.

Förbättrade mätningar

Vår forskning tar ett annat tillvägagångssätt genom att använda datormodeller baserade på fysiken i fältgenerationsprocessen. Detta kombineras med en nyligen publicerad rekonstruktion av globala variationer i jordens magnetfält som sträcker sig över de senaste 100,000 XNUMX åren, baserat på en sammanställning av mätningar från sediment, lavor och artefakter.

Detta visar att förändringar i riktning mot jordens magnetfält nådde hastigheter som är upp till tio grader per år - tio gånger större än de snabbaste rapporterade variationerna för närvarande.

De snabbast observerade förändringarna i den geomagnetiska fältriktningen inträffade för cirka 39,000 XNUMX år sedan. Denna förskjutning förknippades med ett lokalt svagt fält i en begränsad region strax vid västkusten i Centralamerika. Händelsen följde den globala "Laschamp-utflykt”- en” misslyckad vändning ”av jordens magnetfält för cirka 41,000 XNUMX år sedan, där magnetpolema kort rörde sig långt från de geografiska polerna innan de återvände.

De snabbaste förändringarna verkar vara förknippade med lokal försvagning av magnetfältet. Vår modell antyder att detta orsakas av rörelse av lappar av intensivt magnetfält över vätskekärnans yta. Dessa fläckar är vanligare på lägre breddegrader, vilket antyder att framtida sökningar efter snabba riktningsförändringar bör fokusera på dessa områden.

Effekten av samhället

Förändringar i magnetfältet, såsom reverseringar, utgör förmodligen inte ett hot mot livet. Människor lyckades leva genom den dramatiska Laschamp-utflykten. Idag är hotet främst beroende på att vi förlitar oss på elektronisk infrastruktur. Rymdväderhändelser som geomagnetiska stormar, till följd av samspelet mellan magnetfältet och inkommande solstrålning, kan störa satellitkommunikation, GPS och elnät.

Detta är oroande - de ekonomiska kostnaderna för en kollaps av det amerikanska elnätet på grund av en rymdväderhändelse har uppskattats till cirka en biljon dollar. Hotet är tillräckligt allvarligt för att rymdväder ska framstå som en hög prioritet i Storbritanniens nationella riskregister.

Rymdväderhändelser tenderar att vara vanligare i regioner där magnetfältet är svagt - något vi vet kan hända när fältet förändras snabbt. Tyvärr antyder datorsimuleringar att riktningsförändringar uppstår efter att fältstyrkan börjar försvagas, vilket betyder att vi inte kan förutsäga fall i fältstyrka genom att bara övervaka fältets riktning. Framtida arbete med mer avancerade simuleringar kan kasta mer ljus på denna fråga.

Är ytterligare en snabb förändring av magnetfältet på väg? Detta är mycket svårt att besvara. De snabbaste förändringarna är också de sällsynta händelserna: till exempel är de förändringar som identifierats kring Laschamp-utflykten över två gånger snabbare än andra förändringar som har skett under de senaste 100,000 XNUMX åren.

Detta gör det svårt för forskare att förutsäga snabba förändringar - det är ”svarta svanhändelser” som är en överraskning och som har en stor inverkan. En möjlig väg framåt är att använda fysikbaserade modeller för hur fältet beter sig som en del av prognosen.

Vi har fortfarande mycket att lära oss om ”hastighetsgränsen” för jordens magnetfält. Snabba förändringar har ännu inte observerats direkt under en polaritetsförändring, men de bör förväntas eftersom fältet tros bli globalt svagt vid dessa tillfällen.Avlyssningen

Om författaren

Christopher Davies, docent, University of Leeds

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

Den mänskliga svärmen: Hur våra samhällen uppstår, trivs och faller

av Mark W. Moffett
0465055680Om en chimpanser vågar in i en annan grupps territorium kommer det nästan säkert att dödas. Men en New Yorker kan flyga till Los Angeles - eller Borneo - med mycket lite rädsla. Psykologer har gjort lite för att förklara detta: i åratal har de hävdat att vår biologi sätter en hård övre gräns - om 150-folk - på storleken på våra sociala grupper. Men mänskliga samhällen är faktiskt väldigt större. Hur hanterar vi - i stort sett - att komma överens med varandra? I denna paradigmförstörande bok bygger biolog Mark W. Moffett på fynd i psykologi, sociologi och antropologi för att förklara de sociala anpassningar som binder samhällen. Han utforskar hur spänningen mellan identitet och anonymitet definierar hur samhällen utvecklas, fungerar och misslyckas. träffar Pistoler, bakterier och stål och sapiens, Den mänskliga svärmen avslöjar hur mänskligheten skapade sprawling civilisationer av oöverträffad komplexitet - och vad det kommer att ta för att upprätthålla dem. Finns på Amazon

Miljö: Vetenskapen bakom berättelserna

av Jay H. Withgott, Matthew Laposata
0134204883Miljö: Vetenskapen bakom berättelserna är en bästsäljare för den introducerande miljövetenskapliga kurser som är känd för sin studentvänliga berättande stil, dess integration av verkliga historier och fallstudier och dess presentation av den senaste vetenskapen och forskningen. De 6th Edition har nya möjligheter att hjälpa studenter att se kopplingar mellan integrerade fallstudier och vetenskapen i varje kapitel och ge dem möjligheter att tillämpa den vetenskapliga processen på miljöhänsyn. Finns på Amazon

Genomförbar planet: en guide till ett mer hållbart liv

av Ken Kroes
0995847045Är du bekymrad över vår planet och hoppas att regeringar och företag kommer att hitta ett hållbart sätt för oss att leva? Om du inte tänker på det för hårt, kan det fungera, men kommer det? Vänster på egen hand, med förare av popularitet och vinst, är jag inte övertygad om att det kommer att. Den saknade delen av denna ekvation är du och jag. Individer som tror att företag och regeringar kan göra bättre. Personer som tror att genom åtgärd kan vi köpa lite mer tid att utveckla och genomföra lösningar på våra kritiska problem. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}

FRÅN REDAKTORERNA

InnerSelf Nyhetsbrev: September 6, 2020
by InnerSelf Staff
Vi ser livet genom linserna i vår uppfattning. Stephen R. Covey skrev: "Vi ser världen, inte som den är, utan som vi är - eller, som vi är villkorade att se den." Så den här veckan tittar vi på några ...
InnerSelf-nyhetsbrev: augusti 30, 2020
by InnerSelf Staff
Vägarna vi reser idag är lika gamla som tiden men ändå nya för oss. De erfarenheter vi har är lika gamla som tiden, men de är också nya för oss. Detsamma gäller för ...
När sanningen är så hemskt gör det ont, vidta åtgärder
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Mitt i alla fasor som äger rum i dessa dagar, är jag inspirerad av hoppstrålarna som lyser igenom. Vanliga människor står upp för det som är rätt (och mot det som är fel). Basebollspelare, ...
När ryggen är mot väggen
by Marie T. Russell, InnerSelf
Jag älskar internet. Nu vet jag att många har mycket dåliga saker att säga om det, men jag älskar det. Precis som jag älskar människorna i mitt liv - de är inte perfekta, men jag älskar dem ändå.
InnerSelf-nyhetsbrev: augusti 23, 2020
by InnerSelf Staff
Alla kan förmodligen komma överens om att vi lever i konstiga tider ... nya upplevelser, nya attityder, nya utmaningar. Men vi kan uppmuntras att komma ihåg att allt alltid är i rörelse, ...