Маг ни тн ое по ле Зем л и мо же т и сч ез ну ть

Французские исследователи из Университета Парижа VII имени Дени Дидро установили, что смена земных полюсов может произойти в любое время. Предсказать смену полюсов возможно лишь за 10-20 лет, более долгосрочный и точный прогноз невозможен.

Инверсии магнитных полюсов Земли неоднократно происходили в прошлом. Обычно это сопровождалось кратковременным исчезновением магнитосферы. Для биосферы Земли это означает истончение озонового слоя и исчезновение защиты от солнечного ветра и космической радиации. Если «переполюсовка» завершится быстро, жизнь на нашей планете может сохраниться, но если Земля останется без магнитного поля на несколько лет, это будет означать гибель всего живого.

По наблюдениям учёных, сейчас напряженность магнитного поля Земли постепенно падает. За последние 22 года магнитное поле Земли стало слабее на 1,7%, причём в некоторых частях Атлантического океана оно ослабело на 10%, а в нескольких регионах немного усилилось.

Смещение магнитных полюсов Земли было зарегистрировано еще в 1885 году. С тех пор южный магнитный полюс сместился на 900 километров в сторону Индийского океана, а северный магнитный полюс - в сторону Восточно-Сибирской магнитной аномалии. Скорость дрейфа полюсов в настоящее время составляет около 60 километров в год, чего никогда ранее не наблюдалось

Куда мигрируют полюсы?

Южный магнитный полюс триста лет назад покинул свое «насиженное» место в Антарктиде и вышел на просторы Индийского океана. А Северный, описав за четыре столетия дугу длиной в 1100 км по арктическим канадским островам, теперь со все возрастающей скоростью (с 10 км/год в 70-х годах до 40 км/год в 2002-м) движется в нашу Сибирь! На северные российские просторы он прибудет лет через сорок. Это еще не катастрофа. Угол «магнитной вариации» - расстояние между географическим и магнитным полюсами планеты - станет чуть больше: не 10 градусов, как сейчас, а 13 или 15. Штурманам, капитанам судов просто придется делать более существенные поправки на навигационных картах.

Однако некоторые ученые считают, что на этом полюсы не остановятся. Они могут «разбежаться» так, что произойдет переполюсовка нашей планеты. Когда это произойдет? Датские и французские ученые утверждают: уже через несколько десятков лет. Правда, оптимисты из других стран предполагают, что процесс может продлиться еще несколько тысяч лет. Такой большой разброс в прогнозах не случаен: ведь полюсы могут сбавить скорость или вовсе остановиться.

По словам заместителя директора Института физики Земли им. Шмидта Алексея Диденко, движение магнитного полюса ускорилось из-за того, что меняется режим работы «внутреннего двигателя» Земли. Магнитное поле в жидком ядре планеты генерирует электрический ток в нескольких своих ячейках-«моторчиках», которые вследствие вращения планеты смещаются и таким образом передвигают магнитные полюсы. И эти «моторчики» раз в четверть миллиона лет начинают работать более активно. Что сейчас и происходит. Движения полюсов всегда сопровождались природными катаклизмами из-за пробоев в геомагнитной защите от солнечной радиации и космических излучений. Истощается озоновый слой, и климат становится более влажным и теплым. А когда полюсы стоят на месте, то климат держится сухой и суровый. Сегодня первый «звоночек» движения полюсов - это непредсказуемые капризы погоды во всем мире.

Чем грозит нам смена полюсов Земли?

Ученые обнаружили, что в магнитном поле Земли образуются мощные прорехи, свидетельствующие о том, что магнитные полюса планеты в скором времени поменяются местами. Звучат мнения, что в связи с этим можно ожидать новых природных катаклизмов мирового масштаба наподобие Всемирного потопа и Страшного суда.

К такому выводу пришли специалисты из датского Центра планетарных исследований. Эти выводы поддержали их коллеги из университета Лидса (Великобритания) и французского Института физики Земли, а также американские ученые из Флоридского международного университета в Майами.

По мнению исследователей, за последние столетия плотность магнитного поля Земли значительно снизилась. Воздействие этого в 1989 году ощутили на себе жители востока Канады. Солнечные ветры прорвались через слабый магнитный щит и вызвали тяжелые поломки в электрических сетях, оставив Квебек без света на девять часов.

Считается, что магнитное поле нашей планеты генерируется потоками расплавленного железа, окружающего ядро Земли. Датский космический спутник обнаружил в этих потоках завихрения (в районах Арктики и южной Атлантики), которые могут заставить их поменять направление своего движения. Но многие специалисты считают, что в ближайшее время этого, к счастью, не произойдет.

И все же, если прогнозы сбудутся, последствия могут оказаться катастрофическими. Мощные потоки солнечной радиации, которые из-за
магнитного поля сейчас не могут достичь атмосферы, нагреют ее верхние слои и вызовут глобальные изменения климата. Сейчас внешний «магнитный щит» планеты защищает все живое от солнечной радиации. Без него солнечный ветер и плазма от солнечных вспышек будут достигать верхних слоев атмосферы, нагревая ее и вызывая катастрофические изменения климата. Другими словами, в момент смены полюсов произойдет резкое ослабление магнитного поля: это приведет к скачкообразному повышению уровня солнечной радиации. Космические лучи убьют все живое или вызовут мутации. Из строя выйдут все электрические, навигационные и коммуникационные приборы и спутники, находящиеся на земной орбите. Мигрирующие животные, птицы и насекомые потеряют способность к ориентации. При этом заранее рассчитать, г де окажется суша, а где море, невозможно.

Правда, когда в марте 2001 года менялись магнитные полюса на Солнце, исчезновений магнитного поля не зафиксировали. Солнце меняет свои магнитные полюса раз в 22 года. На Земле такие стрессы происходят значительно реже, но все же происходят. Возможно, что катаклизмы в биосфере планеты, когда исчезали от 50 до 90% ее фауны, связаны как раз с перемещением полюсов. Ученые отмечают, что именно исчезновение магнитного поля привело к испарению атмосферы на Марсе.

Происхождение магнитного поля Земли и по сей день остается загадкой, хотя существует много гипотез для объяснения этого феномена. То магнитное поле, которое существует на земной поверхности, является суммарным полем. Оно образуется за счет ряда источников: токов, пересекающих поверхность Земли, так называемого вихревого поля; внешних, космических источников, не связанных с Землей, и, наконец, магнитного поля, обусловленного причинами внутренней динамики Земли.

По геомагнитным данным, полюса совершали рокировку в среднем каждые 500 тысяч лет. Согласно другой гипотезе, последний раз это случалось примерно 780 тыс. лет назад. При этом сначала дипольное магнитное поле Земли исчезало и вместо него наблюдалась гораздо более сложная картина множества полюсов, разбросанных по планете. Затем дипольное поле восстанавливалось, но Северный и Южный полюса при этом поменялись местами.

Смена магнитных полюсов Земли - это не одномоментное явление, а длительный геологический процесс, измеряемый десятками тысяч и даже миллионами лет Правда, некоторые ученые считают, что такие перемены происходили в течение очень короткого времени. Если бы смена полюсов растягивалась на длительный срок, говорят они, то жизнь на нашей планете в эти промежутки была бы уничтожена солнечной радиацией, которая беспрепятственно проникала бы в атмосферу и достигала ее поверхности, поскольку для солнечного ветра, кроме магнитного поля, нет преград.

А пока что наблюдается возрастание скорости перемещения магнитных полюсов, что никак не походит на обычный, «фоновый» дрейф. Так, например, магнитный полюс Северного полушария «пробежал» за последние 20 лет более 200 км в южном направлении.

Полюсов, как известно, две пары - географические и магнитное. Через первые проходит воображаемая земная ось, вокруг которой вращается наша планета. Они находятся на широте 90 градусов (северной и южной соответственно) и нулевой долготе - все линии долготы сходатг-ся в этих точках.

Теперь о второй паре полюсов. Наша планета - это огромный шаровой магнит. Движение расплавленного железа внутри Земли (точнее, в жидком наружном ядре) создает вокруг нее магнитное поле, которое защищает нас от губительной солнечной радиации.

Ось земного магнита наклонена по отношению к оси вращения Земли на 12 градусов. Она даже не проходит через центр Земли, а располагается примерно на 400 км в стороне от него. Точки, в которых эта ось пересекает поверхность планеты, и есть магнитные полюса. Понятно, что из-за такого расположения осей полюс географический и полюс магнитный не совпадают.

Географические полюса тоже движутся. Наблюдения станций Международной службы движения полюсов Земли и измерения геодезических спутников показывают: ось планеты отклоняется со скоростью около 10 см в год. Главная причина - движение земных плит, которые вызывают перераспределение массы и изменение во вращении Земли.

Японские ученые выяснили, что Северный полюс движется в сторону Японии со скоростью примерно 6 см в 100 лет. Он перемещается по долготе под влиянием землетрясений, которые чаще всего случаются в районе Тихого океана.

В последние годы смещение географического полюса ускорилось, как и движение магнитного. Если это продолжится, то через какое-то время полюс окажется в районе Больших Медвежьих озер Канады... Французский профессор геофизики Готье Юло в 2002 году уже поднял панику, обнаружив ослабление магнитного поля Земли около полюсов, что может интерпретироваться как ранний признак близкой смены полюсов.

Знаете ли вы, что магнитное поле Земли постепенно теряет свою стабильность? А ведь оно защищает нас от потенциально опасного солнечного излучения. Однако землянам пока нет нужды прятаться в подземных бункерах или пытаться искать пристанище на чужих планетах. На самом деле подобные изменения происходят в течение многих миллионов лет.

Как часто происходит смещение полюсов?

Мы думаем, что компасы всегда будут указывать на север. Но земная история знала периоды, когда магнитные полюса менялись друг с другом местами. Такое происходило неоднократно. Современные ученые выдвинули теорию, что с течением времени все больше теряется геомагнитная стабильность. А это значит, что интервалы до каждого последующего смещения постепенно сокращаются, а в далеком прошлом магнитное поле было менее склонно к полюсным разворотам.

На сегодняшний день учеными произведен подробный анализ геологических данных, в котором отражена дестабилизация магнитного поля. В далеком прошлом полюс Земли мог совершать разворот каждые 5 миллионов лет, но теперь это происходит каждые 200 тысяч лет.

Как устроено ядро Земли?

Само магнитное поле питается от центра планеты. Там, в глубинах недр, расположено твердое внутреннее ядро, окруженное более жидким внешним ядром. Ученые полагают, что основным содержимым ядра являются железные метеориты. Их температура повышается в пределах внешнего, более горячего ядра, а затем охлаждается в пределах внутреннего. Таким образом, создаются конвекционные потоки, которые в сочетании с вращением Земли генерируют геомагнитное смещение.

Последнее смещение полюсов

Считается, что последнее крупное смещение наблюдалось 781 тысячу лет назад. Из-за изменения температуры и потоков жидкости изменилась и сила магнитного поля. Это привело к тому, что Северный и Южный полюса поменялись местами. Теперь это можно отследить в земных породах. Когда лава остывает, частицы металлических оксидов внутри породы указывают направление преобладающего магнитного поля. Именно так ученым удается определить исторические положения магнитных полюсов. Необходимо лишь получить для изучения образцы лавы и подробно исследовать их состав.

Как земное ядро влияет на геомагнитную ситуацию?

В результате проведенных опытов удалось установить, что в течение последних 100 миллионов лет развороты геомагнитных полюсов наблюдались приблизительно 170 раз. И, как мы уже знаем, последний крупный разворот произошел 781 тысячу лет назад.

Теоретически смещения полюсов зависят от поведения земного ядра. Исследователи полагают, что в наших недрах происходят определенные изменения. Твердое и более холодное внутреннее ядро медленно увеличивается, а жидкое внешнее ядро постепенно затвердевает и охлаждается.

Эта ситуация и стимулирует более частые геомагнитные смещения. Исследователь Гарри Глатцмайер из Университета Калифорнии полагает, что большое внутреннее ядро создает определенные препятствия для токов, проходящих через внешнее ядро. Именно это и провоцирует геомагнитную неустойчивость. Однако эту гипотезу трудно проверить. Поэтому обратимся для некоторых разъяснений к финским ученым.

Самое точное исследование

Тони Вейкколайнен из Университета Хельсинки собрал воедино все существующие данные из образцов геомагнитных пород, датированных от 500 миллионов до 3 миллиардов лет назад. Для начала ученый исключил все наименее надежные данные, например образцы, содержащие гематит. Этот минерал может образовываться в породе через время, что приводит к путанице в данных. Также не подходят для изучения образцы, содержащие гранит.

Поэтому из имеющихся 300 вариантов финский геолог оставил для изучения лишь 55. Эти образцы и дали представление о том, как часто магнитные полюса земли меняли свою дислокацию. Исследование Тони Вейкколайнена подтвердило теорию о том, что в далеком прошлом геомагнитное поле было более стабильным, а полюса смещались реже.

Заключение

Смещение полюсов в период между 500 миллионов и 1,5 миллиардов лет назад происходило приблизительно один раз каждые 3,7 миллионов лет. Если рассматривать более ранний период (между 1,5 и 2,9 миллиардов лет назад), магнитное поле менялось каждые 5 миллионов лет. В последние 150 миллионов лет полюса смещаются каждые 600 тысяч лет, в настоящий момент эта тенденция получила еще большее ускорение (каждые 200 тысяч лет). Пока не ясно, что произойдет, когда магнитное поле сильно ослабеет или исчезнет во время разворота. Ученые предполагают, что это может принести серьезный ущерб электрическим сетям и системам связи.

Ученые забили тревогу по поводу смещения магнитных полюсов Земли. Так, в настоящее время магнитный полюс планеты перемещается по направлению от Северной Америки до Сибири с такой большой скоростью, что в ближайшие полстолетия Аляска уже может остаться без Северного сияния. Однако это сияние можно будет увидеть в некоторых европейских регионах.

К чему приведет инверсия полюсов?

Итак, что же такое магнитный полюс? Магнитным полюсом Земли, как правило, называют часть магнитного поля, создаваемого ядром планеты, которое, в свою очередь, состоит из расплавленного железа. Ученым давно известно о том, что магнитные полюса могут перемещаться, и что периодически они меняются местами. Однако точно определить причину таких изменений они пока не могут.

Магнитный полюс может перемещаться вследствие процесса колебаний. Таким образом, со временем полюс перемещается на свое место. Так гласит одна из наиболее распространенных точек зрения. Исходя из результатов проведенных ранее исследований, за последние полтора столетия сила магнитного поля планеты Земля уменьшилась примерно на 10 процентов. За это время Северный магнитный полюс переместился примерно на одну тысячу километров. При этом результаты исследования показали, что по сравнению с последними четырьмя столетиями скорость перемещения полюсов значительно увеличилась.

Впервые Северный магнитный полюс был открыт в 1831 году. В 1904 году ученые провели повторные исследования, в результате которых было определено, что полюс переместился на 50 километров.

Отметим, что компасная стрелка указывает не на географический, а на магнитный полюс. Согласно результатам проведенных исследований, за последнее тысячелетие магнитный полюс перемещался на большие расстояния от Канады до Сибири. Иногда он перемещался и по другим направлениям.

Северный магнитный полюс долгое время перемещался по территории арктической Канады, однако примерно с 70-х годов прошлого столетия он обрел четкое направление: со все возрастающей скоростью, которая в настоящее время достигает примерно 46 километров в год, полюс устремился практически по прямой к русской Арктике. Если верить прогнозам Канадской геомагнитной службы, до 2050 года он остановится на отметке «архипелаг Северная Земля».

После проведения ряда исследований физики пришли к выводу о том, что смена магнитных полюсов оказывает значительное влияние на земную атмосферу. И смещение полюсов может иметь серьезные последствия. Подтверждением тому может служить сопоставление результатов наблюдений за последнее столетие с расчетными данными.

Если вспомнить школьный курс физики – электрический ток нагревает проводник, по которому движется. В случае с атмосферой и магнитными полюсами, смещение магнитных полюсов будет нагревать ионосферу. Электроны будут проникать в нейтральную атмосферу, что окажет влияние на систему ветров и на климат в целом. Смещение полюсов принесет определенные изменения и в работу техники. В частности, в летний период в средних широтах будет просто невозможно пользоваться короткими радиоволнами. Будет нарушена работа и навигационных спутниковых систем, потому как они используют модели ионосферы. Кроме того, по прогнозам геофизиков, приближение магнитного полюса приведет к возрастанию наведенных индуцированных токов в энергосетях и линиях электропередач.

Впрочем, это всего лишь теоретически, ведь в любой момент северный магнитный полюс может резко изменить свое направление или вовсе остановиться. Что касается южного магнитного полюса, то его движение вообще предсказать невозможно, поскольку его движение весьма хаотично, и если до 1986 года он двигался вполне бодро, то затем его скорость значительно упала.

Необходимо отметить, что проблема смещения магнитных полюсов впервые была обнародована в 1885 году. Магнитные полюса меняются местами примерно раз на один миллион лет. Таким образом, за 160 миллионов лет существования они менялись 100 раз. В последний раз, по утверждению геофизиков, магнитные полюса менялись местами примерно 780 тысяч лет назад.

Несмотря на то, что ученые не могут назвать причин смещения полюсов, все-таки они предупреждают о том, что данное явление может иметь негативное воздействие на все живое на Земле. Согласно некоторым гипотезам, во время смены полюсов на некоторое время магнитосфера Земли исчезнет. Это позволит космическим лучам беспрепятственно проникнуть на нашу планету, что может нести реальную опасность для человечества. К слову сказать, именно со смещением магнитных полюсов ученые связывают Всемирный потоп, гибель мамонтов и динозавров, гибель Атлантиды.

Отдельно необходимо сказать о скорости перемещения магнитных полюсов. Северный полюс, начиная с 1931 года, двигался со скоростью 10 километров в год в направлении северо-запада. Но в 80-х годах прошлого века скорость его увеличилась в разы, достигнув уже в новом веке 46 километров в год.

Конечно, утверждать, что инверсия уже началась, нельзя, однако недавно проведенные исследования со спутников Европейского космического агентства «Магсат» и «Эрстед» доказали, что это именно так. Так, было установлено, что силовые магнитные линии на внешнем ядре планеты в районе южной Атлантики находятся в направлении, противоположном тому, каким оно должно быть при нормальном состоянии магнитного поля.

Таким образом, исходя из вышесказанного, можно сделать определенные выводы. Инверсия магнитных полюсов уже началась, о чем свидетельствуют уменьшение напряженности магнитного поля планеты за последние два тысячелетия, ускорение падения напряженности поля в последнее время, ускорение смещения магнитных полюсов, а также особенности расположения силовых магнитных линий.

Магнитное поле имеет важное значение для жизнедеятельности планеты: с одной стороны, оно защищает ее от потока частиц, которые летят из космических глубин и от Солнца, а кроме того, служит неким указателем для живых существ, которые мигрируют каждый год. Ученые не могут сказать, что точно произойдет в случае исчезновения поля, но предполагают, что могут возникать аварии на высоковольтных линиях, проблемы для астронавтов, сбои в работе спутников. Перемещение полюсов может стать причиной сильного расширения озоновых дыр.

Существует несколько точек зрения относительно того, к чему может привести смена магнитных полюсов. Оптимистично настроенные ученые говорят о том, что в истории существования планеты смещение полюсов происходило неоднократно, но никаких последствий для Земли оно не принесло. И связывать массовые вымирания и природные катастрофы с магнитными полюсами нет никаких оснований. Кроме того, биосфера имеет большие способности к адаптации и восстановлению. А поскольку инверсия может длиться на протяжении длительного времени, то подготовиться к переменам времени хватит.

Согласно противоположной точке зрения, смещение магнитных полюсов может произойти уже очень скоро и иметь катастрофические последствия дл планеты. Такая гипотеза скомпрометирована большим количеством ненаучных и абсолютно бездоказательных утверждений. В частности, некоторые псевдоученые говорят о том, что в период смещения магнитных полюсов происходит перезагрузка человеческого мозга, при которой произойдет полное стирание всей имеющейся в нем информации.

Как бы там ни было, существуют весьма веские основания для того, чтобы отнестись к предстоящей смене магнитных полюсов с большим вниманием и осторожностью, и задуматься над тем, какие опасности она может принести не только планете и человечеству в целом, но и отдельному человеку. И, соответственно, выработать перспективные средства и системы защиты, которые уменьшат негативные последствия инверсии.

Немало тревог у ученых вызывает смещение магнитного полюса нашей планеты. Магнитный полюс перемещается от Северной Америки по направлению к Сибири с такой скоростью, что Аляска в ближайшие 50 лет может лишиться Северного сияния. В то же время появится возможность увидеть Северное сияние в некоторых районах и Европы.

Магнитные полюса Земли - это часть ее магнитного поля, которое создается планетарным ядром, состоящим из расплавленного железа. Ученые давно знают о том, что эти полюса перемещаются и, в редких случаях, меняются местами. Но точные причины явления до сих пор остаются загадкой.

Перемещение магнитного полюса может быть следствием процесса колебаний, и в конечном итоге полюс будет смещаться обратно, по направлению к Канаде. Такова одна из точек зрения. Ранее проведенные исследования показали: за последние 150 лет сила магнитного поля Земли уменьшилась на 10 процентов. За этот период северный магнитный полюс переместился на 685 миль в Арктике. За последнее столетие скорость перемещения магнитных полюсов увеличилась по сравнению с предыдущими четырьмя столетиями.

Северный магнитный полюс впервые был открыт в 1831 году. В 1904 году, когда ученые вторично провели измерения, обнаружилось, что полюс переместился на 31 милю. Стрелка компаса указывает на магнитный полюс, а не на географический. Исследование показало, что за последнюю тысячу лет магнитный полюс перемещался на значительные расстояния по направлению от Канады к Сибири, но иногда и в других направлениях.

Северному магнитному полюсу Земли не сидится на месте. Впрочем, как и южному. Северный долго «блуждал» по арктической Канаде, но с 70-х годов прошлого века его движение обрело четкое направление. С растущей скоростью, достигающей сейчас 46 км в год, полюс практически по прямой устремился в Российскую Арктику. По прогнозу Канадской геомагнитной службы, к 2050 году он будет находиться в районе архипелага Северная Земля.

Исходя из этих данных, сотрудники Института динамики геосфер смоделировали глобальную перестройку структуры и динамики верхней атмосферы Земли. Физикам удалось установить очень важный факт - движение Северного магнитного полюса влияет на состояние атмосферы Земли. Смещение полюса может вызвать серьезные последствия. Это подтверждает и сопоставление расчетных данных с данными наблюдений за последние 100 лет.

Вслед за нейтральной атмосферой Земли на высоте от 100 до 1000 километров простирается ионосфера, наполненная заряженными частицами. Заряженные частицы движутся горизонтально по всей сфере, пронизывая ее токами. Но интенсивность токов не одинакова. Из слоев, лежащих выше ионосферы - а именно из плазмосферы и магнитосферы - происходит постоянное высыпание (как говорят физики) заряженных частиц. Происходит это неравномерно, а на участке верхней границы ионосферы, по форме напоминающем овал. Этих овалов два, они накрывают Северный и Южный магнитные полюса Земли. И именно здесь, где концентрация заряженных частиц особенно велика, протекают самые сильные токи в ионосфере, измеряемые сотнями килоампер.

Вместе с перемещением магнитного полюса перемещается и этот овал. Расчеты физиков показали, что при сместившемся северном магнитном полюсе самые мощные токи будут течь над Восточной Сибирью. А во время магнитных бурь они будут смещаться почти до 40-го градуса северной широты. По вечерам концентрация электронов над югом Восточной Сибири будет на порядок выше нынешней.

Из школьного курса физики мы знаем, что электрический ток нагревает проводник, по которому течет. В данном случае движение зарядов будет нагревать ионосферу. Частицы будут проникать в нейтральную атмосферу, это повлияет на систему ветров на высоте 200-400 км, а значит - и на климат в целом. Смещение магнитного полюса повлияет и на работу техники. Например, в средних широтах в летние месяцы невозможно будет пользоваться коротковолновой радиосвязью. Нарушится и работа спутниковых навигационных систем, поскольку они используют модели ионосферы, которые в новых условиях будут неприменимы. Геофизики также предостерегают, что при приближении северного магнитного полюса вырастут наведенные индуцированные токи в российских линиях электропередач и энергосетях.

Впрочем, всего этого может и не случиться. Северный магнитный полюс может в любой момент изменить направление движения или остановиться, и предвидеть этого нельзя. А для Южного полюса и вовсе нет прогноза на 2050 год. До 1986 года он двигался весьма бодро, но потом его скорость упала.

Над человечеством нависла очередная угроза – смена магнитных полюсов Земли. Хотя проблема эта не новая, смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 года. Земля меняет полюса с перерывом примерно в миллион лет. За 160 миллионов лет смещение происходило около 100 раз. Считается, что последний подобный катаклизм произошел 780 тысяч лет назад.

Поведение магнитного поля Земли объясняют течением жидких металлов - железа и никеля - на границе земного ядра с мантией. Хотя точные причины смены магнитных полюсов все-таки остаются загадкой, геофизики предупреждают, что это явление может нести смерть всему живому на нашей планете. Если, как утверждается в некоторых гипотезах, во время переполюсовки магнитосфера Земли на некоторое время исчезнет - на Землю обрушится поток космических лучей, что может представить реальную опасность для обитателей планеты. Кстати, со смещением полюсов в прошлом связывают Всемирный потоп, исчезновение Атлантиды, гибель динозавров и мамонтов.

Магнитное поле играет очень большую роль в жизни планеты: оно, с одной стороны, защищает планету от потока заряженных частиц, летящих от Солнца и из глубин космоса, а с другой – служит своеобразным дорожным указателем для ежегодно мигрирующих живых существ. Точный сценарий того, что случится, если это поле исчезнет, не известен. Можно предположить, что смена полюсов может обернуться авариями на высоковольтных линиях, сбоями в работе спутников, проблемами для астронавтов. Смена полярности приведет к значительному расширению озоновых дыр, а северное сияние будет появляться над экватором. Кроме того, может дать сбой «природный компас» мигрирующих рыб и зверей.

Исследования ученых, касающиеся вопроса магнитных инверсий в истории нашей планеты, опираются на изучения зерен ферромагнитных материалов, сохраняющих намагниченность в течение миллионов лет, начиная с того момента, когда горная порода перестала быть огненной лавой. Ведь магнитное поле - единственное известное в физике поле, обладающее памятью: в тот момент, когда порода остыла ниже точки Кюри - температуры обретения магнитного порядка, она намагнитилась под действием поля Земли и навсегда запечатлела его конфигурацию на тот момент.

Ученные пришли к выводу, что горные породы способны сохранять память о магнитных эманациях (истечениях), сопровождающих любое событие в жизни планеты. Подобный элементарный, по существу, подход позволяет сделать очень важный для земной цивилизации вывод о последствиях ожидаемой инверсии геомагнитного поля. Исследования палеомагнитологов позволили проследить историю изменений поля Земли за 3,5 млрд. лет и построить своеобразный календарь инверсий. Из него видно, что они происходят достаточно регулярно, по 3-8 раз за миллион лет, однако последняя случилась на Земле аж 780 тыс. лет назад, и такая глубокая задержка со следующим событием весьма настораживает.

Вы наверное думаете что это всего лишь ни чем не аргументированная гипотеза? Но как не заметить скоротечной инверсии магнитного поля Земли? Подсолнечная сторона магнитосферы, которую сдерживают канаты силовых линий магнитного поля, вмороженного в протонно-электронную околоземную плазму, утратит свою былую упругость, и на Землю рванет поток смертоносной солнечной и галактической радиации. Уж этого-то никак нельзя будет не заметить.

Обратимся к фактам.
А факты говорят о том, что на протяжении истории Земли геомагнитное поле неоднократно меняло свою полярность. Существовали периоды, когда инверсии происходили по нескольку раз за миллион лет, и случались периоды длительного затишья, когда десятки миллионов лет магнитное поле сохраняло свою полярность. По результатам исследований ученных, частота инверсий в юрский период и в среднем кембрии составляла одну инверсию за 200-250 тыс. лет. Однако последняя инверсия имела место на планете 780 тыс. лет назад. Отсюда можно сделать осторожный вывод о том, что в ближайшее время должна произойти очередная инверсия. К такому выводу подталкивают несколько соображений. Данные палеомагнетизма свидетельствуют, что время, за которое магнитные полюса Земли в процессе инверсии меняются местами, не очень велико. Нижняя оценка - сто лет, верхняя - восемь тысяч лет.

Обязательным признаком начала инверсии служит уменьшение напряженности геомагнитного поля, которая снижается в десятки раз по сравнению с нормой. Более того, его напряженность может упасть до нуля, и это состояние способно продержаться довольно долго, десятки лет, если не больше. Другой признак инверсии - изменение конфигурации геомагнитного поля, которое становится резко отличным от дипольного. Имеются ли сейчас эти признаки? Похоже, что да. О поведении магнитного поля Земли в относительно недавнее время помогают судить данные археомагнитных исследований. Их предмет - остаточная намагниченность черепков древних керамических сосудов: частицы магнетита в обожженной глине фиксируют магнитное поле на момент охлаждения керамики.

Эти данные свидетельствуют: последние 2,5 тыс. лет напряженность геомагнитного поля убывает. В то же время и наблюдения геомагнитного поля на мировой сети обсерваторий указывают на ускорение падения его напряженности в последние десятилетия.

Еще один интересный факт - изменение скорости перемещения магнитного полюса Земли. Его движение отражает процессы во внешнем ядре планеты и в околоземном космическом пространстве. Однако если магнитные бури в магнитосфере и ионосфере Земли обусловливают лишь относительно небольшие скачки в положении полюса, то глубинные факторы ответственны за медленное, но постоянное его смещение.

Северный магнитный полюс с момента его открытия Д.Россом в 1931 году полвека смещался со скоростью 10 км в год в северо-западном направлении. Однако в 80-х годах скорость смещения увеличилась в несколько раз, достигнув к началу XXI века абсолютного максимума - около 40 км/год: к середине текущего века он может покинуть Канаду и оказаться у берегов Сибири. Резкое увеличение скорости перемещения магнитного полюса отражает перестройку системы токовых течений во внешнем ядре, создающих, как полагают, геомагнитное поле.

Как известно, чтобы доказать научное положение, нужны тысячи фактов, а чтобы опровергнуть, достаточно и одного. Изложенные выше аргументы в пользу инверсии лишь наталкивали на мысль о возможности грядущего светопреставления. Наиболее весомое указание на то, что инверсия уже началась, - результаты недавних наблюдений со спутников "Эрстед" и "Магсат" Европейского космического агентства.

Их интерпретация показала, что магнитные силовые линии на внешнем ядре Земли в районе Южной Атлантики расположены в направлении, обратном тому, какое должно быть при нормальном состоянии поля. Но самое интересное, что аномалии силовых линий очень похожи на данные компьютерного моделирования процесса геомагнитной инверсии, выполненного калифорнийскими учеными Гарри Глатцмайером и Полом Робертсом, которые создали наиболее популярную сегодня модель земного магнетизма.

Итак, вот четыре факта, которые указывают на приближающуюся или уже начавшуюся инверсию геомагнитного поля:
1. Уменьшение на протяжении последних 2,5 тыс. лет напряженности геомагнитного поля;
2. Ускорение падения напряженности поля в последние десятилетия;
3. Резкое ускорение смещения магнитного полюса;
4. Особенности распределения магнитных силовых линий, которое становится похожим на картину, соответствующую стадии подготовки инверсии.

О возможных последствиях смены геомагнитных полюсов идет широкая дискуссия. Есть разнообразные точки зрения - от вполне оптимистичных до крайне тревожных. Оптимисты ссылаются на тот факт, что в геологической истории Земли произошли сотни инверсий, однако не удалось установить связь массовых вымираний и природных катастроф с этими событиями. Кроме того, биосфера обладает значительными способностями к адаптации, а процесс инверсии может длиться довольно долго, так что времени, чтобы подготовиться к переменам, более чем достаточно.

Противоположная точка зрения не исключает того, что инверсия может произойти при жизни ближайших поколений и окажется катастрофой для человеческой цивилизации. Надо сказать, что эта точка зрения в значительной степени скомпрометирована большим числом ненаучных и просто антинаучных высказываний. В качестве примера можно привести мнение, согласно которому во время инверсии человеческие мозги испытают перезагрузку, подобно тому, как это происходит с компьютерами, при этом произойдет полное стирание содержащейся в них информации. Несмотря на такие высказывания оптимистическая точка зрения весьма поверхностна.

Современный мир - далеко не тот, что был сотни тысяч лет назад: человек породил множество проблем, которые сделали этот мир хрупким, легко ранимым и крайне неустойчивым. Есть основания полагать, что последствия инверсии действительно будут поистине катастрофичны для мировой цивилизации. И полная потеря работоспособности Всемирной паутины из-за разрушения систем радиосвязи (а оно обязательно наступит в момент утраты радиационных поясов) - лишь один из примеров глобальной катастрофы. По сути дела, при грядущей инверсии геомагнитного поля мы должны пережить переход в новое пространство.

Интересный аспект воздействия геомагнитной инверсии на нашу планету, связанный с изменением конфигурации магнитосферы, рассматривает в своих недавних работах профессор В.П.Щербаков из Геофизической обсерватории Борок. В обычном состоянии благодаря тому, что ось геомагнитного диполя ориентирована приблизительно вдоль оси вращения Земли, магнитосфера служит эффективным экраном для высокоэнергетических потоков заряженных частиц движущихся от Солнца.

При инверсии вполне вероятна ситуация, когда во фронтальной подсолнечной части магнитосферы в области низких широт образуется воронка, через которую солнечная плазма сможет достигать поверхности Земли. Из-за вращения Земли в каждом конкретном месте низких и отчасти умеренных широт такая ситуация будет повторяться ежесуточно по несколько часов. То есть значительная часть поверхности планеты каждые 24 часа будет испытывать сильный радиационный удар.

Таким образом, имеются достаточно веские основания, чтобы внимательно отнестись к ожидаемой вскоре (и уже набирающей обороты) инверсии и какие опасности она может нести человечеству и каждому отдельному его представителю, - а в перспективе и выработать систему защиты, уменьшающую их негативные последствия.

У нашей планеты есть магнитное поле, которое можно наблюдать, например, с помощью компаса. Оно в основном образуется в очень горячем расплавленном ядре планеты и, вероятно, имелось большую часть времени существования Земли. Поле представляет собой диполь, т. е. у него есть один северный и один южный магнитный полюс. В них стрелка компаса будет указывать прямо вниз или вверх, соответственно. Это похоже на поле магнита на холодильник. Однако геомагнитное поле Земли претерпевает множество небольших изменений, что делает аналогию несостоятельной. В любом случае, можно сказать, что в настоящее время есть два полюса, наблюдаемые на поверхности планеты: один в северном полушарии и один в южном.

Инверсией называется процесс, при котором южный магнитный полюс превращается в северный, а тот, в свою очередь, становится южным. Интересно отметить, что магнитное поле может иногда подвергаться экскурсии, а не развороту. В этом случае оно претерпевает большое снижение его общей силы, то есть силы, которая перемещает стрелку компаса. Во время экскурсии поле не меняет своего направления, а восстанавливается с той же полярностью, то есть север остается севером и юг югом.

Как часто происходит смена полюсов Земли?

Как свидетельствует геологическая летопись, магнитное поле нашей планеты меняло полярность много раз. В этом можно убедиться по закономерностям, обнаруженным в вулканических породах, особенно извлеченных со дна океана. За последние 10 млн лет в среднем происходило 4 или 5 разворотов в миллион лет. В другие моменты истории нашей планеты, например, во время мелового периода, были более длительные периоды смены полюсов Земли. Их невозможно предсказать, и они не носят регулярный характер. Поэтому можно говорить только о среднем интервале инверсии.

Разворачивается ли магнитное поле Земли в настоящее время? Как это проверить?

Измерения геомагнитных характеристик нашей планеты проводились более или менее постоянно с 1840 года. Некоторые измерения даже датированы XVI веком, например, в Гринвиче (Лондон). Если посмотреть на тенденции изменения поля за этот период, то можно увидеть ее снижение. Проецирование данных вперед во времени дает нулевой через примерно 1500-1600 лет. Это является одной из причин того, почему некоторые считают, что поле может находиться на ранних стадиях инверсии. Из исследований намагниченности минералов в древних глиняных горшках известно, что во времена Древнего Рима оно было в два раза сильнее, чем сейчас.

Тем не менее, текущая сила поля не является особо низкой с точки зрения диапазона ее значений за последние 50 000 лет, а с момента, когда произошла последняя смена полюсов Земли, прошло почти 800 000 лет. Кроме того, принимая во внимание сказанное ранее об экскурсии, и зная о свойствах математических моделей, далеко не ясно, можно ли экстраполировать данные наблюдений на 1500 лет.

Как быстро происходит инверсия полюсов?

Полная запись истории хотя бы одного разворота отсутствует, поэтому все утверждения, которые можно сделать, в основном базируются на математических моделях и частично на ограниченных доказательствах, полученных из горных пород, которые сохранили отпечаток древнего магнитного поля со времени их формирования. Например, расчеты дают основание предположить, что полная смена полюсов Земли может занять от одной до нескольких тысяч лет. Это быстро по геологическим меркам, но медленно в масштабе человеческой жизни.

Что происходит во время разворота? Что мы видим на поверхности Земли?

Как уже было сказано выше, у нас имеются ограниченные данные геологических измерений о закономерностях изменения поля во время инверсии. Основываясь на моделях, рассчитанных на суперкомпьютерах, можно было бы ожидать гораздо более сложной структуры на поверхности планеты, при которой имеется не один южный и один северный магнитный полюс. Землю ожидает их «странствие» от своего нынешнего положения по направлению к экватору и через него. Общая напряженность поля в любой точке планеты может составить не более одной десятой ее значения в настоящее время.

Опасность для навигации

Без магнитного щита современные технологии будут больше подвержены риску воздействия солнечных бурь. Наиболее уязвимыми являются спутники. Они не рассчитаны выдерживать солнечные штормы в отсутствие магнитного поля. Так что, если спутники GPS прекратят работу, то все самолеты будут посажены на землю.

Конечно, в самолетах в качестве резервного средства есть компасы, но они, безусловно, не будут точными во время магнитного сдвига полюсов. Таким образом, даже самой возможности выхода из строя спутников GPS будет достаточно, чтобы посадить самолеты - в противном случае они могут потерять навигацию в ходе полета.

Суда столкнутся с теми же проблемами.

Озоновый слой

Ожидается, что во время инверсии магнитного поля Земли полностью исчезнет (и снова появится после этого). Крупные солнечные бури во время разворота могут вызвать истощение озонового слоя. Количество заболеваний раком кожи возрастет в 3 раза. Воздействие на все живые существа трудно предсказать, но также может иметь катастрофические последствия.

Смена магнитных полюсов Земли: последствия для энергосистем

В одном исследовании массивные были названы вероятной причиной полярной инверсии. В другом - виновником этого события станет глобальное потепление, а оно может быть вызвано повышенной активностью Солнца. Во время разворота зашиты магнитного поля не будет, и если произойдет солнечная буря, ситуация ухудшится еще больше. Жизнь на нашей планете не будет затронута в целом, и общества, которые не зависят от технологии, также будут в полном порядке. Но Земля будущего ужасно пострадает, если разворот произойдет быстро. Электрические сети перестанут функционировать (их может вывести их из строя большая солнечная буря, а инверсия повлияет намного больше). При отсутствии электричества не будет водоснабжения и канализации, заправочные станции перестанут работать, остановятся поставки продовольствия. Работоспособность окажется под вопросом, и они не смогут на что-то влиять. Погибнут миллионы, а миллиарды столкнутся с большими трудностями. Только те, кто заранее запасся пищей и водой, смогут справиться с ситуацией.

Опасность космического излучения

Наше геомагнитное поле отвечает за блокирование примерно 50% Поэтому при его отсутствии уровень удвоится. Несмотря на то, что это приведет к увеличению мутаций, летальных последствий это иметь не будет. С другой стороны, одной из возможных причин сдвига полюсов является увеличение солнечной активности. Это может привести к увеличению числа заряженных частиц, достигающих нашей планеты. В таком случае Земля будущего подвергнется большой опасности.

Сохранится ли жизнь на нашей планете?

Природные катастрофы, катаклизмы маловероятны. Геомагнитное поле находится в области пространства, называемой магнитосферой, формируемой действием солнечного ветра. Магнитосфера отклоняет не все высокоэнергетические частицы, которые излучает Солнце с солнечным ветром и другие источники в Галактике. Иногда наше светило особенно активно, например, когда на нем много пятен, и оно может посылать облака частиц в направлении Земли. Во время таких солнечных вспышек и корональных выбросов массы, космонавтам на околоземной орбите, возможно, потребуется дополнительная защита, чтобы избежать более высоких доз радиации. Поэтому мы знаем, что магнитное поле нашей планеты обеспечивает лишь частичную, а не полную защиту от космического излучения. Кроме того, высокоэнергетические частицы могут даже ускоряться в магнитосфере.

На поверхности Земли атмосфера действует как дополнительный защитный слой, останавливающий все, кроме наиболее активного солнечного и галактического излучения. При отсутствии магнитного поля атмосфера будет по-прежнему поглощать большую часть излучения. Воздушная оболочка защищает нас так же эффективно, как слой бетона толщиной 4 м.

Без последствий

Человеческие существа и их предки жили на Земле в течение нескольких миллионов лет, за которые произошло немало инверсий, и нет никакой очевидной корреляции между ними и развитием человечества. Точно так же время разворотов не совпадает с периодами вымирания видов, о чем свидетельствует геологическая история.

Некоторые животные, такие как голуби и киты, используют геомагнитное поле для навигации. Предполагая, что разворот занимает несколько тысяч лет, то есть длится многие поколения каждого вида, тогда эти животные могут хорошо адаптироваться к изменяющейся магнитной среде или развить другие методы навигации.

Более техническое описание

Источником магнитного поля является богатое железом жидкое внешнее ядро ​​Земли. Оно совершает сложные движения, являющиеся результатом конвекции тепла глубоко внутри ядра и вращения планеты. Движение жидкости непрерывно и никогда не останавливается, даже во время разворота. Оно может прекратиться только после исчерпания источника энергии. Тепло производится частично из-за преобразования жидкого ядра в твердое, расположенного в центре Земли. Этот процесс совершается непрерывно в течение миллиардов лет. В верхней части ядра, которая расположена в 3000 км ниже уровня поверхности под скалистой мантией, жидкость может перемещаться в горизонтальном направлении со скоростью десятков километров в год. Ее движение поперек существующих силовых линий производит электрические токи, а они, в свою очередь, генерируют магнитное поле. Этот процесс носит название адвекции. Для того, чтобы сбалансировать рост поля, и тем самым стабилизировать т. н. «геодинамо», необходима диффузия, при которой происходит «утечка» поля из ядра и его разрушение. В конечном счете, поток жидкости создает сложную картину магнитного поля на поверхности Земли со сложным изменением во времени.

Компьютерные расчеты

Моделирование геодинамо на суперкомпьютерах продемонстрировало сложный характер поля и его поведения с течением времени. Расчеты также показали инверсию полярности, когда происходит смена полюсов Земли. В таких симуляциях сила основного диполя ослабевает до 10% от нормального значения (но не до нуля), а существующие полюса могут странствовать по всему земному шару совместно с другими временными северными и южными полюсами.

Твердое железное внутреннее ядро ​​нашей планеты в этих моделях играет важную роль в управлении процессом разворота. Из-за своего твердого состояния оно ​​не может генерировать магнитное поле адвекцией, но любое поле, которое образуется в жидкости внешнего ядра может диффундировать, или распространяться во внутреннее. Адвекция во внешнем ядре, кажется, регулярно пытается инвертировать. Но пока поле, запертое во внутреннем ядре, ​​сначала не диффундирует, реальная смена магнитных полюсов Земли не произойдет. По существу, внутреннее ядро ​​сопротивляется диффузии любого «нового» поля и, возможно, только одна из каждых десяти попыток такого разворота является успешной.

Магнитные аномалии

Следует подчеркнуть, что, хотя эти результаты и являются увлекательными сами по себе, неизвестно, можно ли их отнести к реальной Земле. Тем не менее, у нас есть математические модели магнитного поля нашей планеты за последние 400 лет с ранними данными, основанными на наблюдениях моряков торгового и военно-морского флота. Их экстраполяция на внутреннюю структуру земного шара показывает рост с течением времени областей обратного потока на границе ядра и мантии. В этих точках стрелка компаса ориентирована, по сравнению с прилегающими районами, в противоположном направлении - внутрь или из ядра. Эти участки с обратным потоком в южной части Атлантического океана в первую очередь несут ответственность за ослабление главного поля. Они также отвечают за минимальную напряженность, называемую Бразильской магнитной аномалией, центр которой расположен под Южной Америкой. В этой области частицы с высокими энергиями могут приблизиться к Земле более близко, вызывая повышенный радиационный риск для спутников на низкой околоземной орбите.

Предстоит еще многое сделать для большего понимания свойств глубинного строения нашей планеты. Это мир, где значения давления и температуры аналогичны параметрам поверхности Солнца, и наше научное понимание достигает своего предела.