Южный магнитный полюс земли: Где расположен Южный магнитный полюс?

Магнитные полюса Земли — путешествие во времени

Лев Тарасов
«Наука и жизнь» №5, 2017

«Наша всеобщая мать Земля — это большой магнит!» — сказал английский физик и врач Уильям Гильберт, живший в XVI веке. Четыреста с лишним лет назад он сделал правильный вывод о том, что Земля представляет собой шарообразный магнит и её магнитные полюса — это точки, где магнитная стрелка ориентируется вертикально. Но Гильберт ошибался, полагая, что магнитные полюса Земли совпадают с её географическими полюсами. Они не совпадают. Более того, если положения географических полюсов неизменны, то положения магнитных полюсов со временем изменяются.

1831 год: первое определение координат магнитного полюса в Северном полушарии

В первой половине XIX века были предприняты первые поиски магнитных полюсов на основе прямых измерений магнитного наклонения на местности. (Магнитное наклонение — угол, на который отклоняется стрелка компаса под действием магнитного поля Земли в вертикальной плоскости.  — Прим. ред.)

Английский мореплаватель Джон Росс (1777–1856) отплыл в мае 1829 года на небольшом пароходе «Виктория» от берегов Англии, направляясь к арктическому побережью Канады. Как и многие смельчаки до него, Росс надеялся найти северо-западный морской путь из Европы в Восточную Азию. Но в октябре 1830 года льды сковали «Викторию» у восточной оконечности полуострова, который Росс назвал Землёй Бутия (в честь спонсора экспедиции Феликса Бута).

Зажатая во льдах у побережья Земли Бутия «Виктория» вынуждена была задержаться здесь на зимовку. Помощником капитана в этой экспедиции был молодой племянник Джона Росса Джеймс Кларк Росс (1800–1862). В то время уже стало обычным делом брать с собой в подобные путешествия все необходимые инструменты для магнитных наблюдений, и Джеймс воспользовался этим. На протяжении долгих зимних месяцев он ходил по побережью Бутии с магнитометром и проводил магнитные наблюдения.

Он понимал, что магнитный полюс должен быть где-то поблизости — ведь магнитная стрелка неизменно показывала очень большие наклонения. Нанося на карту измеренные значения, Джеймс Кларк Росс вскоре понял, где следует искать эту уникальную точку с вертикальным направлением магнитного поля. Весной 1831 года он вместе с несколькими членами экипажа «Виктории» прошёл 200 км в сторону западного побережья Бутии и 1 июня 1831 года на мысе Аделаиды с координатами 70°05′ с. ш. и 96°47′ з. д. обнаружил, что магнитное наклонение составило 89°59′. Так впервые были определены координаты магнитного полюса в Северном полушарии — иначе говоря, координаты Южного магнитного полюса.

1841 год: первое определение координат магнитного полюса в Южном полушарии

В 1840 году повзрослевший Джеймс Кларк Росс отправился на судах «Эребус» и «Террор» в своё знаменитое путешествие к магнитному полюсу в Южном полушарии. 27 декабря корабли Росса впервые встретились с айсбергами и уже в новогоднюю ночь 1841 года пересекли Южный полярный круг. Очень скоро «Эребус» и «Террор» оказались перед паковыми льдами, растянувшимися от края до края горизонта.  5 января Росс принял смелое решение идти вперёд, прямо на льды, и углубиться настолько, насколько это окажется возможным. И уже через несколько часов такого штурма корабли неожиданно вышли в более свободное ото льда пространство: паковый лёд сменился разбросанными там и тут отдельными льдинами.

9 января утром Росс неожиданно для себя обнаружил впереди по курсу свободное ото льда море! Таково было его первое открытие в этом путешествии: он открыл море, которое впоследствии было названо его собственным именем, — море Росса. Справа по курсу обнаружилась гористая, покрытая снегом земля, которая вынуждала корабли Росса плыть на юг и которая, казалось, не собиралась кончаться. Плывя вдоль берега, Росс, конечно, не упускал возможности открывать самые южные земли во славу Британского королевства; так была открыта Земля Королевы Виктории. В то же время его беспокоило, что на пути к магнитному полюсу берег может стать непреодолимым препятствием.

Между тем поведение компаса становилось всё более странным. Росс, обладавший богатым опытом магнитометрических измерений, понимал, что до магнитного полюса осталось не более 800 км. Так близко к нему ещё никто не приближался. Вскоре стало ясно, что Росс опасался не зря: магнитный полюс явно находился где-то справа, а берег упорно направлял корабли всё дальше и дальше на юг.

Пока путь был открыт, Росс не сдавался. Ему было важно собрать, по крайней мере, как можно больше магнитометрических данных в разных точках побережья Земли Виктории. 28 января экспедицию ожидал самый удивительный сюрприз за всё время путешествия: на горизонте вырос огромный проснувшийся вулкан. Над ним висело тёмное облако дыма, окрашиваемого огнём, который столбом вырывался из жерла. Этому вулкану Росс дал имя Эребус, а соседнему — потухшему и несколько меньшему — дал имя Террор.

Росс попытался идти ещё дальше на юг, но очень скоро перед его глазами возникла совершенно невообразимая картина: вдоль всего горизонта, куда хватает глаз, простиралась белая полоса, которая по мере приближения к ней становилась всё выше и выше! Когда корабли подошли поближе, стало ясно, что перед ними справа и слева огромная бесконечная ледяная стена 50-метровой высоты, совершенно плоская сверху, без каких-либо трещин на обращённой к морю стороне. Это была кромка шельфового ледника, носящего ныне имя Росса.

В середине февраля 1841 года после 300-километрового плавания вдоль ледяной стены Росс принял решение прекратить дальнейшие попытки найти лазейку. С этого момента впереди оставалась лишь дорога домой.

Экспедицию Росса никак нельзя считать неудачной. Ведь ему удалось измерить магнитное наклонение в очень многих точках вокруг побережья Земли Виктории и установить тем самым положение магнитного полюса с высокой точностью. Росс указал такие координаты магнитного полюса: 75°05′ ю. ш., 154°08′ в. д. Минимальное расстояние, отделявшее корабли его экспедиции от этой точки, составляло всего 250 км. Именно измерения Росса нужно считать первым достоверным определением координат магнитного полюса в Антарктиде (Северного магнитного полюса).

Координаты магнитного полюса в Северном полушарии в 1904 году

Прошло 73 года с момента определения Джеймсом Россом координат магнитного полюса в Северном полушарии, и вот теперь поиск магнитного полюса в этом полушарии предпринял знаменитый норвежский полярный исследователь Руаль Амундсен (1872–1928). Впрочем, поиск магнитного полюса не был единственной целью экспедиции Амундсена. Главной целью было открытие северо-западного морского пути из Атлантического океана в Тихий. И он достиг этой цели — совершил в 1903–1906 годах плавание из Осло, мимо берегов Гренландии и Северной Канады до Аляски на небольшом промысловом судне «Йоа».

Впоследствии Амундсен писал: «Я хотел, чтобы моя детская мечта о северо-западном морском пути соединилась в этой экспедиции с другой, гораздо более важной научной целью: нахождением нынешнего местоположения магнитного полюса».

Он подошёл к этой научной задаче со всей серьёзностью и тщательно подготовился к её выполнению: изучал теорию геомагнетизма у ведущих специалистов Германии; там же приобрёл магнитометрические приборы. Практикуясь в работе с ними, Амундсен летом 1902 года объездил всю Норвегию.

К началу первой зимы своего путешествия, в 1903 году, Амундсен достиг острова Кинг-Уильям, который находился совсем недалеко от магнитного полюса. Магнитное наклонение здесь составляло 89°24′.

Решив провести зимовку на острове, Амундсен одновременно создал здесь настоящую геомагнитную обсерваторию, которая выполняла непрерывные наблюдения в течение многих месяцев.

Весна 1904 года была посвящена наблюдениям «в поле» с целью определения координат полюса настолько точно, насколько это было возможно. Амундсен достиг успеха и обнаружил, что положение магнитного полюса заметно сместилось к северу по отношению к той точке, в которой его нашла экспедиция Джеймса Росса. Оказалось, что с 1831 по 1904 год магнитный полюс переместился на 46 км к северу.

Забегая вперёд, заметим, что есть данные о том, что за этот 73-летний период магнитный полюс не просто немного переехал на север, а скорее описал небольшую петлю. Где-то к 1850 году он сначала прекратил своё движение с северо-запада на юго-восток и лишь потом начал новое путешествие на север, продолжающееся и сегодня.

Дрейф магнитного полюса в Северном полушарии с 1831 по 1994 год

В следующий раз местоположение магнитного полюса в Северном полушарии было определено в 1948 году. Многомесячная экспедиция в канадские фьорды не понадобилась: ведь теперь до места можно было добраться всего за несколько часов — по воздуху. На этот раз магнитный полюс в Северном полушарии был обнаружен на берегу озера Аллен на острове Принца Уэльского. Максимальное наклонение составляло здесь 89°56′. Оказалось, что со времён Амундсена, то есть с 1904 года, полюс «уехал» к северу на целых 400 км.

С тех пор точное местоположение магнитного полюса в Северном полушарии (Южного магнитного полюса) определялось канадскими магнитологами регулярно с периодичностью около 10 лет. Последующие экспедиции состоялись в 1962, 1973, 1984, 1994 годах.

Неподалёку от точки пребывания магнитного полюса в 1962 году, на острове Корнуоллис, в местечке Резолют-Бей (74°42′ с. ш., 94°54′ з. д.), была построена геомагнитная обсерватория. В наше время путешествие на Южный магнитный полюс — это всего лишь достаточно короткая прогулка на вертолёте от Резолют-Бей. Неудивительно, что с развитием средств сообщения в XX столетии этот удалённый городок на севере Канады всё чаще и чаще стали посещать туристы.

Обратим внимание на то, что, говоря о магнитных полюсах Земли, мы на самом деле говорим о неких усреднённых точках. Ещё со времени экспедиции Амундсена стало ясно, что даже на протяжении одних суток магнитный полюс не стоит на месте, а совершает небольшие «прогулки» вокруг некоторой средней точки.

Причина таких перемещений, конечно, Солнце. Потоки заряженных частиц от нашего светила (солнечный ветер) входят в магнитосферу Земли и порождают в земной ионосфере электрические токи. Те, в свою очередь, порождают вторичные магнитные поля, которые возмущают геомагнитное поле. В результате этих возмущений магнитные полюса и вынуждены совершать свои ежесуточные прогулки. Их амплитуда и скорость, естественно, зависят от силы возмущений.

Маршрут таких прогулок близок к эллипсу, причём полюс в Северном полушарии совершает обход по часовой стрелке, а в Южном полушарии — против. Последний даже в дни магнитных бурь уходит от средней точки не более чем на 30 км. Полюс же в Северном полушарии в такие дни может уйти от средней точки на 60–70 км. В спокойные дни размеры суточных эллипсов для обоих полюсов существенно сокращаются.

Дрейф магнитного полюса в Южном полушарии с 1841 по 2000 год

Следует отметить, что исторически с измерением координат магнитного полюса в Южном полушарии (Северного магнитного полюса) дело всегда обстояло достаточно сложно. Во многом виновата его труднодоступность. Если от Резолют-Бей до магнитного полюса в Северном полушарии можно добраться на маленьком аэроплане или вертолёте за несколько часов, то от южной оконечности Новой Зеландии до побережья Антарктиды надо лететь более 2000 км над океаном. А после этого нужно проводить исследования в тяжёлых условиях ледового континента. Чтобы должным образом оценить труднодоступность Северного магнитного полюса, вернёмся в самое начало XX столетия.

Довольно долго после Джеймса Росса никто не осмеливался в поисках Северного магнитного полюса уходить в глубь Земли Виктории. Первыми это сделали члены экспедиции английского полярного исследователя Эрнеста Генри Шеклтона (1874–1922) во время его путешествия в 1907–1909 годах на старом китобойном судне «Нимрод».

16 января 1908 года судно вошло в море Росса. Слишком толстые паковые льды у побережья Земли Виктории долго не давали возможности найти подход к берегу. Лишь 12 февраля удалось перенести на берег необходимые вещи и магнитометрическое оборудование, после чего «Нимрод» взял курс обратно на Новую Зеландию.

Оставшимся на берегу полярникам потребовалось несколько недель, чтобы соорудить более или менее приемлемые жилища. Пятнадцать смельчаков учились есть, спать, общаться, работать и вообще жить в невероятно тяжёлых условиях. Впереди была долгая полярная зима. Всю зиму (в Южном полушарии она наступает одновременно с нашим летом) члены экспедиции занимались научными исследованиями: метеорологией, геологией, измерением атмосферного электричества, изучением моря через трещины во льду и самих льдов. Конечно, к весне люди уже оказались достаточно вымотанными, хотя главные цели экспедиции были ещё впереди.

29 октября 1908 года одна группа во главе с самим Шеклтоном отправилась в запланированную экспедицию к Южному географическому полюсу. Правда, экспедиция так и не смогла до него дойти. 9 января 1909 года всего в 180 км от Южного географического полюса ради спасения голодных и измученных людей Шеклтон принимает решение оставить флаг экспедиции здесь и повернуть группу обратно.

Вторая группа полярников во главе с австралийским геологом Эджвортом Дэвидом (1858–1934) независимо от группы Шеклтона отправилась в путешествие к магнитному полюсу. Их было трое: Дэвид, Моусон и Маккей. В отличие от первой группы они не имели опыта полярных исследований. Выйдя 25 сентября, они уже к началу ноября выбились из графика и из-за перерасхода пищи вынуждены были сесть на строгий паёк. Антарктида преподавала им суровые уроки. Голодные и обессиленные, они проваливались почти в каждую расселину во льду.

11 декабря едва не погиб Моусон. Он провалился в одну из бесчисленных расселин, и только надёжная верёвка спасла жизнь исследователю. Несколько дней спустя в расселину провалились 300-килограммовые сани, едва не утянувшие за собой трёх обессилевших от голода людей. К 24 декабря серьёзно ухудшилось состояние здоровья полярников, они страдали одновременно и от обморожения, и от солнечных ожогов; у Маккея к тому же развилась снежная слепота.

Но 15 января 1909 года они всё-таки достигли своей цели. Компас Моусона показал отклонение магнитного поля от вертикали всего в пределах 15′. Оставив почти всю поклажу на месте, они одним броском в 40 км достигли магнитного полюса. Магнитный полюс в Южном полушарии Земли (Северный магнитный полюс) был покорён. Водрузив на полюсе британский флаг и сфотографировавшись, путешественники трижды прокричали «ура!» королю Эдуарду VII и объявили эту землю собственностью британской короны.

Теперь им предстояло только одно — остаться в живых. По расчётам полярников, для того, чтобы поспеть к отходу «Нимрода» 1 февраля, они должны были проходить по 17 миль в сутки. Но они всё равно опоздали на четыре дня. К счастью, «Нимрод» сам задержался. Так что вскоре трое отважных исследователей наслаждались горячим ужином на борту корабля.

Итак, Дэвид, Моусон и Маккей были первыми людьми, ступившими на магнитный полюс в Южном полушарии, который в тот день оказался в точке с координатами 72°25′ ю. ш., 155°16′ в. д. (в 300 км от точки, измеренной в своё время Россом).

Понятно, что ни о какой-либо серьёзной измерительной работе здесь даже не было и речи. Вертикальное наклонение поля было зафиксировано лишь однажды, и это послужило сигналом не к дальнейшим измерениям, а лишь к скорейшему возвращению на берег, где экспедицию ожидали тёплые каюты «Нимрода». Такую работу по определению координат магнитного полюса нельзя даже близко сравнить с работой геофизиков в арктической Канаде, по нескольку дней ведущих магнитные съёмки из нескольких точек, окружающих полюс.

Однако последняя экспедиция (экспедиция 2000 года) была проведена на достаточно высоком уровне. Поскольку Северный магнитный полюс уже давно сошёл с материка и находился в океане, эта экспедиция проводилась на специально оборудованном судне.

Измерения показали, что в декабре 2000 года Северный магнитный полюс находился напротив побережья Земли Адели в точке с координатами 64°40′ ю.  ш. и 138°07′ в. д.

Фрагмент из книги: Тарасов Л. В. Земной магнетизм. — Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2012.

Магнитная катастрофа. К чему приведет смена полюсов Земли

https://ria.ru/20210324/magnitosfera-1602457884.html

Магнитная катастрофа. К чему приведет смена полюсов Земли

Магнитная катастрофа. К чему приведет смена полюсов Земли — РИА Новости, 24.01.2022

Магнитная катастрофа. К чему приведет смена полюсов Земли

За время существования Земли северный и южный магнитные полюса неоднократно менялись местами. Теоретически это может произойти и сейчас — в любой момент. Чтобы… РИА Новости, 24.01.2022

2021-03-24T08:00

2021-03-24T08:00

2022-01-24T12:15

европейское космическое агентство

земля — риа наука

российский научный фонд

геология

наука

арктика

солнце

электромагнитное излучение

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21. img.ria.ru/images/07e5/03/16/1602374073_0:257:2730:1793_1920x0_80_0_0_7dc91fc28fc97c611f604255f8785b26.jpg

МОСКВА, 24 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. За время существования Земли северный и южный магнитные полюса неоднократно менялись местами. Теоретически это может произойти и сейчас — в любой момент. Чтобы представить себе последствия, ученые впервые в деталях восстановили, что было на планете при последнем перевороте полюсов, 42 тысячи лет назад.Блуждающий полюсСеверный магнитный полюс, на который указывает стрелка компаса, постоянно смещается, поэтому любые его координаты — временные и неточные. После того как в 1831 году английский полярный исследователь Джеймс Росс впервые зафиксировал магнитный полюс в районе островов Канадского архипелага, он сильно сдвинулся и сейчас находится в центральной части Северного Ледовитого океана, продолжая дрейфовать в сторону российского арктического побережья. Не стоит на месте и южный полюс.Это объясняют процессами, происходящими в ядре Земли. Считается, что его внешняя часть состоит из жидких металлов, они перемешиваются, возниает электрический ток и, соответственно, магнитное поле. Это называется магнитным динамо. Недавно исследователи из Великобритании и Дании проанализировали данные со спутников Swarm Европейского космического агентства за последние два десятка лет и установили, что положение магнитных полюсов определяется соотношением глубинных магнитных потоков, формирующихся у ядра.С 1990-х северный магнитный полюс ускорился в четыре раза и сейчас преодолевает около 65 километров в год. Вместе с тем магнитное поле в среднем по планете теряет по 20 нанотесла в год, то есть слабеет на пять процентов в столетие. Это происходит, конечно, неравномерно — где-то поле и усиливается. Но в целом за последние 150 лет уменьшилось на десять процентов. Это тревожный сигнал.Опасная переполюсовкаВ истории Земли было несколько сотен инверсий магнитных полюсов. Причем никакой закономерности тут не просматривается. Например, сто миллионов лет назад полярность не менялась почти 40 миллионов лет. А последняя инверсия, произошедшая примерно 42 тысячи лет назад и получившая название экскурса Лашамп по местечку во Франции, была очень короткой — полюса буквально сразу по геологическим меркам — в течение нескольких сотен лет — вернулись в прежнее положение. Но этого оказалось достаточно, чтобы вызвать резкие изменения климата и еще целую серию последствий, драматических для всего живого.Недавно опубликовали результаты первого в своем роде исследования, восстанавливающего по косвенным данным события, связанные с экскурсом Лашамп. В работе участвовали ученые из Австралии, Новой Зеландии, Англии, США, Швейцарии, Швеции, Германии, Китая и России.Отправной точкой послужили обнаруженные на севере Новой Зеландии огромные окаменелые стволы дерева каури, пролежавшие в торфяных почвах 41-42 тысячи лет. Проанализировав ширину и состав годичных колец, ученые сделали выводы об особенностях окружающей среды за 1700 лет — непосредственно до и в период экскурса Лашамп.»Мы также изучили хронику магнитного поля в горных породах, следы космических излучений во льдах Антарктиды и Гренландии и прочие следы процессов того времени. Благодаря годичным кольцам мы уточнили датировку и синхронизовали данные от разных источников», — приводятся в пресс-релизе Российского научного фонда, поддержавшего исследование грантом, слова Евгения Розанова, геофизика из Санкт-Петербургского государственного университета и Физико-метеорологической обсерватории в Давосе (Швейцария), отвечавшего в проекте за математическое моделирование.Ученые установили, что в течение примерно полутора тысяч лет магнитное поле Земли уменьшалось, а значит, слабела защита поверхности планеты от потока ионизированных частиц — солнечного ветра и космических лучей. Подсчитали, что при переполюсовке эта защита снизилась на 90 процентов. Это подтверждает соотношение изотопов углерода, бериллия и кислорода в слоях льда той эпохи.Похоже на конец светаНа тот же период приходится ряд минимумов солнечной активности. В сочетании со слабым геомагнитным полем это создало условия «идеального шторма» — Земли достигало намного больше космического излучения, чем раньше. Озоновый слой разрушался, растительный и животный мир планеты подвергался жесткому ультрафиолетовому облучению. Природа менялась — например, Австралия превратилась в пустыню, многие виды животных и растений вымерли. Неслучайно примерно тогда же исчезли неандертальцы, а люди современного типа, представители ориньякской культуры, стали жить в пещерах.Исследователи разработали подробную химико-климатическую модель атмосферы Земли, учитывающую разные внутренние и внешние факторы, в том числе циркуляцию вещества и теплообмен, химические процессы и ядерные реакции в верхних слоях. Моделирование показало, что при экскурсе Лашамп количество озона над поверхностью Земли упало примерно на пять процентов, а в низких широтах — на 10-15. На столько же увеличился поток ультрафиолета, особенно сильно в районе экватора. Ионизация стратосферы подскочила на несколько порядков, и полярное сияние охватывало всю планету.Глобальная климатическая система изменилась: в Северной Европе и на северо-востоке Азии потеплело, а в Северной Америке похолодало. В низких широтах резко усилилась облачность и участились грозы — в ионизированном воздухе, отлично проводящем электричество, непрерывно возникали электрические бури.»Это выглядело как конец света», — цитирует руководителя исследования, профессора Алан Купер из Южно-Австралийского музея естественной истории в Аделаиде, пресс-служба Университета Нового Южного УэльсаПредвидение Дугласа АдамсаНаиболее драматично ситуация складывалась не в момент фактического переворота полюсов, а за несколько сотен лет до этого, 42 300-41 600 лет назад, когда напряженность магнитного поля упала примерно до шести процентов сегодняшнего значения. Это назвали «переходным геомагнитным событием Адамса» в честь английского писателя-фантаста Дугласа Адамса. В романе «Автостопом по галактике» он писал, что число 42 — это «ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и всего такого».Ученые впервые напрямую связали инверсию магнитных полюсов с крупномасштабными изменениями природы, причем сделали это на основе точного радиоуглеродного анализа. До этого считалось, что геомагнитные колебания практически не влияют на климат и биосферу Земли.Нынешнее ослабление магнитного поля, по мнению авторов исследования, может свидетельствовать о приближении очередной инверсии. Для современной цивилизации с ее электронной аппаратурой и орбитальными спутниками, весьма чувствительными к космическому излучению, последствия могут быть намного серьезнее, чем для наших пещерных предков.

https://ria.ru/20200608/1572615832.html

https://ria.ru/20190516/1553542208.html

арктика

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright. html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/03/16/1602374073_0:0:2730:2048_1920x0_80_0_0_c289057f458d5837f5ff0b386824f2e2.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

европейское космическое агентство, земля — риа наука, российский научный фонд, геология, арктика, солнце, электромагнитное излучение

Европейское космическое агентство, Земля — РИА Наука, Российский научный фонд, геология, Наука, Арктика, Солнце, электромагнитное излучение

МОСКВА, 24 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. За время существования Земли северный и южный магнитные полюса неоднократно менялись местами. Теоретически это может произойти и сейчас — в любой момент. Чтобы представить себе последствия, ученые впервые в деталях восстановили, что было на планете при последнем перевороте полюсов, 42 тысячи лет назад.

Блуждающий полюс

Северный магнитный полюс, на который указывает стрелка компаса, постоянно смещается, поэтому любые его координаты — временные и неточные. После того как в 1831 году английский полярный исследователь Джеймс Росс впервые зафиксировал магнитный полюс в районе островов Канадского архипелага, он сильно сдвинулся и сейчас находится в центральной части Северного Ледовитого океана, продолжая дрейфовать в сторону российского арктического побережья. Не стоит на месте и южный полюс.

© World Data Center for Geomagnetism, KyotoСмещение северного магнитного полюса

© World Data Center for Geomagnetism, Kyoto

Смещение северного магнитного полюса

Это объясняют процессами, происходящими в ядре Земли. Считается, что его внешняя часть состоит из жидких металлов, они перемешиваются, возниает электрический ток и, соответственно, магнитное поле. Это называется магнитным динамо.

Недавно исследователи из Великобритании и Дании проанализировали данные со спутников Swarm Европейского космического агентства за последние два десятка лет и установили, что положение магнитных полюсов определяется соотношением глубинных магнитных потоков, формирующихся у ядра.

С 1990-х северный магнитный полюс ускорился в четыре раза и сейчас преодолевает около 65 километров в год. Вместе с тем магнитное поле в среднем по планете теряет по 20 нанотесла в год, то есть слабеет на пять процентов в столетие. Это происходит, конечно, неравномерно — где-то поле и усиливается. Но в целом за последние 150 лет уменьшилось на десять процентов. Это тревожный сигнал.

© NASA Earth ObservatoryИзменение геомагнитного поля за первое полугодие 2014 года по данным спутниковой группы Swarm. Синий цвет показывает, где поле ослабело, красный — где увеличилось

© NASA Earth Observatory

Изменение геомагнитного поля за первое полугодие 2014 года по данным спутниковой группы Swarm. Синий цвет показывает, где поле ослабело, красный — где увеличилось

Опасная переполюсовка

В истории Земли было несколько сотен инверсий магнитных полюсов. Причем никакой закономерности тут не просматривается. Например, сто миллионов лет назад полярность не менялась почти 40 миллионов лет. А последняя инверсия, произошедшая примерно 42 тысячи лет назад и получившая название экскурса Лашамп по местечку во Франции, была очень короткой — полюса буквально сразу по геологическим меркам — в течение нескольких сотен лет — вернулись в прежнее положение. Но этого оказалось достаточно, чтобы вызвать резкие изменения климата и еще целую серию последствий, драматических для всего живого.

Недавно опубликовали результаты первого в своем роде исследования, восстанавливающего по косвенным данным события, связанные с экскурсом Лашамп. В работе участвовали ученые из Австралии, Новой Зеландии, Англии, США, Швейцарии, Швеции, Германии, Китая и России.

Отправной точкой послужили обнаруженные на севере Новой Зеландии огромные окаменелые стволы дерева каури, пролежавшие в торфяных почвах 41-42 тысячи лет. Проанализировав ширину и состав годичных колец, ученые сделали выводы об особенностях окружающей среды за 1700 лет — непосредственно до и в период экскурса Лашамп.

«Мы также изучили хронику магнитного поля в горных породах, следы космических излучений во льдах Антарктиды и Гренландии и прочие следы процессов того времени. Благодаря годичным кольцам мы уточнили датировку и синхронизовали данные от разных источников», — приводятся в пресс-релизе Российского научного фонда, поддержавшего исследование грантом, слова Евгения Розанова, геофизика из Санкт-Петербургского государственного университета и Физико-метеорологической обсерватории в Давосе (Швейцария), отвечавшего в проекте за математическое моделирование.

Ученые установили, что в течение примерно полутора тысяч лет магнитное поле Земли уменьшалось, а значит, слабела защита поверхности планеты от потока ионизированных частиц — солнечного ветра и космических лучей. Подсчитали, что при переполюсовке эта защита снизилась на 90 процентов. Это подтверждает соотношение изотопов углерода, бериллия и кислорода в слоях льда той эпохи.

© Фото : Nelson ParkerСтвол окаменелого дерева каури из Новой Зеландии

© Фото : Nelson Parker

Ствол окаменелого дерева каури из Новой Зеландии

Похоже на конец света

На тот же период приходится ряд минимумов солнечной активности. В сочетании со слабым геомагнитным полем это создало условия «идеального шторма» — Земли достигало намного больше космического излучения, чем раньше. Озоновый слой разрушался, растительный и животный мир планеты подвергался жесткому ультрафиолетовому облучению.

Природа менялась — например, Австралия превратилась в пустыню, многие виды животных и растений вымерли. Неслучайно примерно тогда же исчезли неандертальцы, а люди современного типа, представители ориньякской культуры, стали жить в пещерах.

Исследователи разработали подробную химико-климатическую модель атмосферы Земли, учитывающую разные внутренние и внешние факторы, в том числе циркуляцию вещества и теплообмен, химические процессы и ядерные реакции в верхних слоях.

Моделирование показало, что при экскурсе Лашамп количество озона над поверхностью Земли упало примерно на пять процентов, а в низких широтах — на 10-15. На столько же увеличился поток ультрафиолета, особенно сильно в районе экватора. Ионизация стратосферы подскочила на несколько порядков, и полярное сияние охватывало всю планету.

Глобальная климатическая система изменилась: в Северной Европе и на северо-востоке Азии потеплело, а в Северной Америке похолодало. В низких широтах резко усилилась облачность и участились грозы — в ионизированном воздухе, отлично проводящем электричество, непрерывно возникали электрические бури.

«Это выглядело как конец света», — цитирует руководителя исследования, профессора Алан Купер из Южно-Австралийского музея естественной истории в Аделаиде, пресс-служба Университета Нового Южного Уэльса

8 июня 2020, 11:19

Российские ученые определили новые координаты Южного магнитного полюса

Предвидение Дугласа Адамса

Наиболее драматично ситуация складывалась не в момент фактического переворота полюсов, а за несколько сотен лет до этого, 42 300-41 600 лет назад, когда напряженность магнитного поля упала примерно до шести процентов сегодняшнего значения.

Это назвали «переходным геомагнитным событием Адамса» в честь английского писателя-фантаста Дугласа Адамса. В романе «Автостопом по галактике» он писал, что число 42 — это «ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и всего такого».

Ученые впервые напрямую связали инверсию магнитных полюсов с крупномасштабными изменениями природы, причем сделали это на основе точного радиоуглеродного анализа. До этого считалось, что геомагнитные колебания практически не влияют на климат и биосферу Земли.

Нынешнее ослабление магнитного поля, по мнению авторов исследования, может свидетельствовать о приближении очередной инверсии. Для современной цивилизации с ее электронной аппаратурой и орбитальными спутниками, весьма чувствительными к космическому излучению, последствия могут быть намного серьезнее, чем для наших пещерных предков.

16 мая 2019, 14:11Наука

Ученые объяснили, почему северный магнитный полюс «переезжает» в Россию

Южный магнитный полюс Земли, Антарктида.

Где находится, расположен, координаты

Содержание

Расположенную в Антарктиде точку схождения незримых силовых линий называют южным магнитным полюсом (ЮМП) планеты. Важную научную информацию об эволюции Земли дает изучение характера смещений в разные геологические эпохи. Фокусная область периодически мигрирует, меняя географические координаты.

Что это такое

Земля – самое крупное твердое тело Солнечной системы с металлическим ядром в центре. Составленный предположительно железоникелевым сплавом и сидерофильными компонентами, окруженный жидкой плазмой плотный внутренний шар планеты генерирует мощное магнитное поле, образованное примерно 4,2 млрд. лет назад.

Южный магнитный полюс Земли

Силовые линии пронизываются всю планету. Генерируемое энергетическое поле образует магнитосферу, защищающую Землю от разрушительного воздействия коронарного выброса солнечной массы – потока заряженных частиц.

Такое физическое явление оказывает воздействие на:

• эволюционные процессы планетарного масштаба;
• климатические условия;
• тектонические сдвиги;
• движение атмосферных масс;
• геологические процессы.

Южный магнитный полюс Земли (Антарктида и прилегающая океаническая акватория– места его неизменного расположения) представляет собой условную точку пересечения силовых полей. В фокусной области энергетические линии направлены строго вверх, под углом 90° относительно поверхности планеты.

Академическая наука рассматривает ЮМП как точку силовой оболочки, образуемую геоцентрическими диполями цилиндрической проекции или эллиптической конфигурации протяженностью порядка 4 000 км и диаметром около 2 000 км. Для южного магнитного полюса характерны материковые аномалии.

Воображаемая вертикальная линия проекции ЮМП наклонена по отношению к земной оси на 11,5°. С фокусной зоной южного полушария связано понятие инверсии магнитного полюса. ЮМП представляет собой точку входа и выхода силовых меридианов, не являясь при этом их началом или окончанием.

Определение

ЮМП – область в Антарктиде, в которой оси магнитного диполя планеты пересекают земную поверхность. Они представляют собой компоненты разложения энергетической сферы. Магнитный фокус расположен за пределами географического полярного круга. Ученые определяют южный магнитный полюс как блуждающую (мигрирующую) точку.

Значение

ЮМП играет ключевую роль в технологическом и биологическом ориентировании, в составе силового поля планеты выполняет функцию экранирования. На явлении магнетизма построен простейший навигационный прибор – компас.

С его помощью на протяжении сотен лет определяли стороны света до появления более технологически совершенных и точных устройств. Магнитометрия необходима при разведке месторождений и залежей подземных ископаемых.

В составе общей силовой оболочки Земли ЮМП принимает участие в защите планеты от солнечного излучения. При отсутствии магнитосферы газовый слой улетучился бы, океаны – испарились, биологическая жизнь стала бы невозможной.

Генерируемые Солнцем высокоэнергетические частицы способны быстро разрушить озоновую оболочку. Этому процессу препятствует южный магнитный полюс, незримые силовые линии которого направлены строго вертикально и устремлены в космическое пространство.

Биологическая магниторецепция

Такая природная способность позволяет живым организмам определять собственное положение в пространстве, высоту, направление движения. ЮМП имеет ключевое значение для биологической магнитной рецепции – физиологического рефлекса, который свойственен птицам, млекопитающим, беспозвоночным.

Южный магнитный полюс Земли (Антарктида – ареал обитания пингвинов, тюленей, морских котиков, использующих ЮМП при ориентации) крайне важен для биологической навигации:

1. Моллюсков. Такие существа обладают нервно-клеточным механизмом, выступающим основой магниторецепции. Это подтвердили проведенные в 2014 г. лабораторные исследования, в ходе которых сконструировали экспериментальный лабиринт. Силовое поле заданной частоты и интенсивности генерировали с помощью катушки Рубенса.
2. Двукрылых. Доказанной бионавигацией по магнитным полюсам обладает фруктовая дрозофила. По мнению ученых, соответствующий физиологическую функцию обеспечивает триптофановая триада – сочетание аминокислот в криптохроме плодовых мух.
3. Домашних голубей. Академической науке давно известна способность таких птиц использовать магнитную рецепцию для определения направления полета. Нейроны в мозгу домашних голубей способны улавливать силовые линии мощностью до 186 тесла. Применение лидокаина или другого анестетика на поверхности клюва снижает магнитную чувствительность птиц. Это дает основания полагать, что там расположены соответствующие рецепторы.
4. Млекопитающих. Доказано использование для ориентирования магнитных полюсов полевыми и летучими мышами, европейскими косулями, благородными оленями. Рыжие лисицы и другие хищники используют такой способ навигации во время охоты.

Магнитная рецепция обнаружена у некоторых бактерий, лобстеров, медоносных пчел. Из морских и океанических обитателей способностью использовать силовые линии планеты для ориентации обладают акулы, скаты, черепахи.

Существуют микроорганизмы, которым свойственен бихевиоральный феномен, именуемый магнитным таксисом. Такие бактерии передвигаются только вдоль линий магнитного поля в направлении ЮМП.

Феномен объясняют интегрированными в хромосомную последовательность микроорганизмов внутриклеточными частицами железного сульфита, работающими как магнитный диполь, объединенными в замкнутые цепи и окруженными собственной мембранной оболочкой.

Механизм биологической магниторецепции до конца не выяснен. Однако установлено, что именно способность ориентироваться на расположение ЮМП или его северного аналога имеет ключевое значение для существования и развития многочисленных экосистем планеты.

Другим природным методом определения направлений выступает магнитная индукция, обнаруженная у хрящевых рыб. Они обладают уникальными электрорецепторными органами чувств, именуемыми ампулами Лоренци.

Костные структуры, способные взаимодействовать с силовыми линиями планеты, обнаружены у людей в области клиновидной носовой пазухи и решетчатого лабиринта, составленного специфическими клеточными кластерами.

Человек обладает слаборазвитой магнитной рецепцией, которую можно искусственно усилить вживлением соответствующих электродов. В биологическом оптическом анализаторе людей обнаружен магниточувствительный протеиновый белок – криптохром. Остается невыясненной его физиологическая функция.

Технологическое значение

Южный магнитный полюс задействован в защите искусственных спутников Земли от заряженного ионизирующего излучения, называемого солнечным ветром. В Антарктиде работают научно-исследовательские станции, изучающие фундаментальные законы физики и определяющие текущее положение ЮМП.

Современные высокотехнологичные девайсы и носители информации невозможны без сил магнетизма. Такая базовая физическая сила нужна для работы компьютерных систем, жестких дисков, карт памяти. Для измерения магнитного поля и определения текущего положения ЮМП используют протонные приборы, вариометры, квантовые устройства.

Отличие от геомагнитного поля

Конфигурация силовой оболочки планеты постоянно изменяется, но крайне медленными темпами. Геомагнитное поле генерируют внутриземной источник – раскаленное и окруженное расплавленной магмой металлическое ядро в центре планеты. Оно оказывает глубокое воздействие на геофизические, биологические, экологические процессы.

Фундаментальное отличие от магнитного поля заключается в том, что последнее может быть сгенерировано любым внешним источником техногенного происхождения. Сила искусственно созданного магнитного поля доступна для регулировки и имеет преимущественно технологическое значение.

Мощность и вектор генерируемого внутриземным источником и пронизывающего все планетарные слои защитного поля управляется исключительно природными процессами. Такое отличие считается ключевым и фундаментальным отличие. Геомагнитное поле сыграло решающую роль в эволюции Земли.

Изменение интенсивности силовой оболочки приводит к существенным колебаниям:

• температурного показателя;
• атмосферного давления;
• характера и типа осадков;
• величины океанических волн.

Такими способностями не обладает искусственно сгенерированное магнитное поле. Природная сила намагничивает минералы, полезные ископаемые и горные породы, что фиксируют приборы соответствующего предназначения. Геомагнитное поле способно провоцировать природные катаклизмы – бури, ураганы, цунами.

История открытия и изучения

Южный магнитный полюс Земли (Антарктида приняла первую экспедицию в январе 1909 года) начали активно исследовать в начале XX века. Сложности с определением текущего положения ЮМП порождала трудная доступность фокусной силовой зоны на покрытом ледовым панцирем материке.

Расстояние от Новой Зеландии до предполагаемого места расположения пересечения силовых меридианов планеты составляет свыше 2000 км. Полет проходит над безбрежной гладью океана без возможности дозаправки.

Первым определил приблизительное положение ЮМП британский военный моряк Джеймс Росс, который в 1841 г. проплыл от него на расстоянии 250 км. Полноценную экспедицию снарядили 15 января 1909 года Дэвид, Маккей, Моусон и Шеклтон.

В 1960-х годах вследствие естественного дрейфа ЮМП покинул территорию Антарктиды, переместившись в прилегающую к ледяному материку океаническую акваторию. Исследовательская деятельность в таких сложных условиях находится на грани человеческих возможностей.

Поэтому долгое время после путешествия Росса никто не осмеливался углубляться в экстремальные пустоши снежной равнины земли Виктории для поисков точки пересечения силовых линий планеты. За всю историю исследований ЮМП самыми значимыми считаются экспедиции 1912, 1952 и 2000 годов.

Причины перемещения

Изучение полученных палеомагнитных данных свидетельствует о хаотичной миграции ЮМП на протяжении сотен миллионов лет. Магнитный полюс в Антарктиде не совпадает с аналогичным географическим из-за постоянного дрейфа.

Согласно одной из научных гипотез, миграция ЮМП обусловлена воздействием ионизирующего солнечного излучения, порождающего при столкновении с ионосферой планеты электрические возмущения.

Они генерируют вторичное магнитное поле, которое смещает естественный силовой щит планеты. Еще одна гипотетическая причина миграции ЮМП заключается в электромагнитном напряжении литосферных плит.

Поэтому погрешность в определении истинного положения южного магнитного полюса составляет не менее 1 км. Координатные измерения местоположения ЮМП в разные годы представлены в таблице.

Год	Координаты		Расстояние до географического полюса, км
	ю. ш.	в. д.
1840	76°21′	133°22′	1213
1909	73°26′	156°25′	1578
1912	72°11′	151°46′	2090
1952	69°43′	144°01′	2362
2000	65°42′	139°08′	2817

Интересные результаты исследований обнародовала объединенная команда геологов из Дании и Швейцарии. Согласно их выводам, смещение ЮМП происходит под воздействием особых энергетических волнений в глубинных слоях литосферной коры.

Такие возмущения зарождаются в жидкой оболочке металлического ядра и распространяются на твердые сегменты. В ходе этого процесса перестраивается магнитная структура силового щита планеты, который приобретает чуть более вытянутую эллиптическую форму.

Периодичность смены полярности подвержена циклическим изменениям каждые 450 000 лет. Следы такой инверсии группа исследователей обнаружила в реликтовых глинах и древних вулканических породах. Некоторые ученые склонны полагать, что причиной подобных трансформаций служат внутренние геологические и физические процессы.

Другие склоняются к мнению, что миграцию южного магнитного полюса провоцируют астрономические явления – солнечная активность, столкновение планеты с астероидами, различные виды излучения. Существует гипотеза, связанная с изменением скорости вращения земного шара и колебанием угла прецессии.

Не исключено, что смещение южного магнитного полюса происходит из-за тектонических процессов, дрейфа материковых плит. Его скорость составляет не больше 2-3 см в год, в то время как ЮПМ за аналогичный промежуток времени может смещаться на 5-10 км, что делает такую теорию сомнительной.

Интересные факты

В 2019 году впервые в истории наблюдений Южный магнитный полюс совпал с географическим. В районе ЮМП компас работает неправильно. Угол отклонения равняется 30°.

Занимательные факты о южном магнитном полюсе:

• толщина ледникового панциря в районе текущего расположения ЮМП оценивается в 2,8 км;
• из-за экстремального холода атмосферное давление в антарктической пустыне равняется аналогичному показателю на высоте 4-5 км над уровнем моря в более теплых климатических условиях;
• нижний предел зафиксированной температуры в районе ЮМП составил -57,5°С;
• в Антарктиде расположена американская научная станция для исследований миграции ЮМП, основанная в 1957 г и за время своего существования сместившаяся более, чем на 100 м из-за движения ледников;
• текущая точка расположения ЮМП находится за пределами ледяного материка – в прилегающей к шельфу Росса океанической акватории;
• в районе южного магнитного полюса не бывает сумерек, полгода длится ночь, остальные 6 месяцев – пасмурный день;
• в 1989 г. осуществлена единственная в истории пешая экспедиция к южному полюсу по антарктической пустыне, совершенная путешественниками-экстремалами Фуксом и Мейснером.
• в Антарктиде не бывает атмосферных осадков, даже снегопад не ледовом материке – редчайшее явление.

Самое близкорасположенное к ЮМП государство Новая Зеландия, а к континентальной Антарктиде – Аргентина и Чили. В районе южного магнитного полюса сходятся все часовые пояса планеты.

Академическая наука считает ЮМП вторичной фокусной точкой. Приоритет отдается более легкому для изучения северному магнитному полюсу, обладающему зеркальными и аналогичными свойствами. Для изучения южной точки пересечения силовых линий Земли в Антарктиду отправляются преимущественно энтузиасты научного сообщества.

Видео о ЮМП

Магнитная и географическая оси Земли:

Магнитное поле Земли и блуждающие полюса

Магнитное поле Земли отвечает за красочные полярные сияния, наблюдаемые вблизи Северного и Южного полюсов. (Изображение предоставлено Вадимом Садовским/Shutterstock)

Представьте себе стержневой магнит внутри Земли, более или менее выровненный с осью, где концы этого магнита лежат близко к географическим северному и южному полюсам планеты. Линии магнитного поля идут от северного полюса магнита, зацикливаются и возвращаются к южному полюсу. На каждом полюсе силовые линии магнитного поля почти вертикальны.

Хотя внутри Земли определенно нет магнитного стержня, то же самое явление происходит вокруг Земли, создавая защитную зону вокруг всей планеты, называемую магнитосферой, согласно НАСА. Магнитосфера Земли защищает нас от вредных космических излучений и солнечного ветра и отвечает за прекрасное полярное сияние, наблюдаемое в высоких широтах Северного и Южного полушарий.

Магнитный и географический полюсы Земли расположены друг напротив друга. Другими словами, южный магнитный полюс Земли на самом деле находится рядом с географическим Северным полюсом. Поэтому, когда мы используем компас для определения своего местоположения, стрелка компаса фактически указывает на южный магнитный полюс в северном полушарии и на северный магнитный полюс в южном полушарии.

Магнитные полюса не зафиксированы и немного блуждают по поверхности планеты относительно географических полюсов. Около 75 процентов напряженности магнитного поля Земли представлено «магнитной полосой». Остальные 25 процентов напряженности магнитного поля Земли, которые можно рассматривать как меньшие стержневые магниты, которые движутся вокруг, исходят от меньших порций движущейся магмы и могут быть тем, что позволяет полюсам двигаться.

На основании данных, опубликованных Национальными центрами экологической информации в феврале 2019 г., магнитный северный полюс расположен на 86,54 северной широты и 170,88 восточной долготы, в пределах Северного Ледовитого океана и направляется из Канады в сторону Сибири. Южный магнитный полюс расположен на 64,13 южной широты и 136,02 восточной долготы, недалеко от побережья Антарктиды в направлении Австралии.

Откуда поле?

Хотя все еще остается загадкой, ученые в целом согласны с тем, что магнитное поле Земли начинается глубоко в ядре планеты. Внешнее ядро ​​планеты состоит из расплавленных металлов, прежде всего железа, которое является проводником.

«Взбалтывание расплавленного металла во внешнем ядре генерирует [магнитное] поле за счет так называемого действия динамо», — сказал Алексей Смирнов, профессор геофизики Мичиганского технологического университета.

Действие динамо, или теория динамо, описывает способ, которым планета может поддерживать магнитное поле. Динамо, или источник магнитного поля, создается вращающимся, конвекционным и электропроводящим материалом, таким как расплавленное железо внутри Земли.

«Вокруг бродит много ионизированных атомов и свободных электронов, а также сложная форма конвекции, происходящая внутри, в сочетании с естественным вращением Земли — много движущихся зарядов», — сказал Дуг Инграм, профессор физики и астрономии Техасского христианского университета.

Ученые считают, что заряды, создаваемые движущимся металлическим материалом, движутся вокруг экваториальной области Земли по кругу, что создает северный и южный магнитные полюса на поверхности, сказал Инграм.

Иллюстрация того, как магнитное поле Земли защищает планету от солнечной радиации. (Изображение предоставлено Майклом Осадцивом/Университет Рочестера)

Почему полюса двигаются?

Динамо-машина Земли устойчива, но нестабильна. Прямо сейчас магнитное поле быстро меняется, и северный магнитный полюс совершает внезапный скачок в сторону Сибири. С 19Согласно исследованию 2019 года, опубликованному в журнале Nature, в 90-х годах магнитный северный полюс смещался в среднем примерно на 35 миль (55 км) в год.

По словам Смирнова, возмущения в текущей металлической магме могут быть причиной нестабильности магнитного поля, которая может привести к таким сдвигам полюсов. Движение жидкого железа глубоко под Канадой может немного ослабить магнитное поле в этом месте, что позволяет северному магнитному полюсу двигаться в сторону Сибири, говорится в статье Nature.

Другие электромагнитные аномалии можно наблюдать по всему миру, например, в южной части Африки, где возмущение магнитного поля, похожее на водоворот в потоке, может быть вызвано более плотной частью мантии вблизи границы с жидкой внешней средой планеты. основной.

История смещения и инверсии полюсов

Хотя полюса постоянно смещаются, они также полностью менялись местами по крайней мере несколько сотен раз за последние 3 миллиарда лет, по данным НАСА. Во время этого процесса, который обычно происходит каждые 200 000–300 000 лет в течение от 100 до нескольких тысяч лет за раз, магнитное поле сжимается и растягивается, при этом на поверхности Земли случайным образом появляются многочисленные полюса. Последний полный разворот произошел около 780 000 лет назад.

История магнитного поля, включая сдвиги и инверсии, отражена в геологических записях. Металлы, обнаруженные в горных породах, включая железо, выравниваются с магнитным полем до того, как расплавленные породы затвердевают, или в виде фрагментов, содержащих магнитные металлы, выравниваются с магнитным полем и оседают в слоях осадочных пород.

«Поскольку Земля является динамичным и постоянно меняющимся местом, новые породы и их магнитные записи постоянно генерировались в течение геологического времени», — сказал Смирнов, добавив, что эти записи могут храниться миллионы или миллиарды лет.

Подобные записи обнаружены на дне Атлантического океана, где постоянно образуется новое морское дно срединно-Атлантического хребта.

«По мере того, как лава поднимается на поверхность [через длинную трещину, образующую хребет], она расплавляется, и частицы железа, взвешенные в лаве, ориентируются в направлении преобладающего магнитного поля Земли», — сказал Инграм. Когда лава затвердевает, она фиксирует отложения металлов на месте и, таким образом, создает историческую запись сдвигов и инверсий магнитного поля Земли.

Что означают эти блуждающие и переворачивающиеся полюса для жизни на нашей планете? По данным НАСА, в летописи окаменелостей ни растений, ни животных не наблюдается резких изменений как во время сдвигов, так и во время инверсий, что предполагает, что последствия инверсии полюсов для жизни минимальны. Хотя среди ученых есть некоторые предположения, что в периоды снижения напряженности магнитного поля больше космического излучения могло достичь поверхности Земли и вызвать повышенную скорость генетических мутаций и, следовательно, дать толчок эволюции, сказал Смирнов.

Дополнительные ресурсы:

• Посмотрите эту классную визуализацию магнитосферы Земли из Лаборатории научной визуализации НАСА.
• Узнайте о многомасштабной миссии НАСА «Магнитосфера», чтобы понять, как магнитные поля вокруг Земли соединяются и разъединяются.
• Ознакомьтесь с этими картами исторических местонахождений блуждающих магнитных полюсов из Национального центра экологической информации.

Рэйчел Росс — научный писатель и редактор, специализирующийся на астрономии, науках о Земле, физических науках и математике. Она имеет степень бакалавра философии Калифорнийского университета в Дэвисе и степень магистра астрономии Университета Джеймса Кука. У нее также есть сертификат Стэнфордского университета в области научного письма. До того, как стать научным писателем, Рэйчел работала в обсерватории Лас-Кумбрес в Калифорнии, где специализировалась на образовании и просветительской деятельности, а также на научных исследованиях и работе с телескопами. Во время учебы на степень бакалавра Рэйчел также преподавала введение в астрономическую лабораторию и работала с астрономом-исследователем.

Экспедиция Шеклтона к Южному магнитному полюсу

Исследователи южного континента Антарктиды – Дуглас Моусон, Алистер Маккей и Эджворт Дэвид – 16 января 1909 года, недалеко от Южного магнитного полюса. Изображение с Викисклада.

Сегодня в науке: 16 января 1909 года

Сегодня в 1909 году трое участников экспедиции Эрнеста Шеклтона в Антарктиду — Эджворт Дэвид, Дуглас Моусон и Алистер Маккей — подняли британский флаг и сделали фотографию, чтобы отметить момент, когда они думал, что достигли южного магнитного полюса Земли. Четыре месяца назад они покинули пролив Мак-Мердо на морском краю антарктического континента.

Между прочим, магнитный юг отличается от географического южного полюса Земли (точно так же, как магнитный север отличается от северного полюса). А экспедиция 1908-1909 годов состоялась за несколько лет до того, как группа под руководством норвежского исследователя Роальда Амундсена достигла географического Южного полюса 14 декабря 1911 года. .

Лунные календари на 2022 год здесь. Закажи себе, пока они не закончились!

Магнитный север и юг (оранжевая линия) смещены относительно географического севера и юга (черная линия). Иллюстрация с сайта cyberphysics.co.uk.

Сложный антарктический поход

Как и все антарктические путешествия в начале 20-го века, когда были открыты и начали исследоваться полюса Земли, поиски магнитного юга были изнурительными. Мужчины должны были тащить свои сани вручную по совершенно незнакомой местности. Трещины — глубокие прорези во льду — замедляли их движение. Когда стало ясно, что марш займет больше времени, чем ожидалось, мужчинам пришлось сократить свои пайки.

Но к началу января 1909 года команда достигла полярного плато, где из-за разреженного воздуха стало труднее дышать и где 11 января Дэвид зафиксировал температуру -12 F (-24 C). Наконец, 15 января Моусон подсчитал, что они находились примерно в 13 милях (21 км) от магнитного юга. Бойцы оставили свое тяжелое снаряжение и совершили последний рывок к точке на земном шаре на 72°25′ южной широты, 155°16′ восточной долготы.

Они подняли Юнион Джек и сфотографировались. Затем они сразу же начали возвращаться к кораблю «Нимрод», который в прошлом году доставил команду Шеклтона из Новой Зеландии на южный континент Антарктиды.

Позже Моусон понял, что упустил из виду некоторые важные расчеты, сделанные несколькими годами ранее другим исследователем. В 1913 году Эджворт Дэвид признал, что их группа достигла лишь «выброса основного магнитного полюса», а не самого истинного магнитного южного полюса.

Несмотря на это, их доблестные усилия по-прежнему выделяются в истории науки и полярных исследований.

Местоположение магнитного южного полюса или полюса наклона с течением времени. Сравнение прямых наблюдений с предсказаниями модели. Изображение через INOAA.

Блуждающие полюса

Даже если бы они нашли истинную точку магнитного юга в 1909 году, сегодня эта точка больше не была бы магнитным южным полюсом. Северный и южный магнитные полюса ежегодно смещаются из-за изменений в магнитном поле Земли.

Положение южного магнитного полюса в 2020 году — последняя дата, которую мы смогли найти — было 64,07° южной широты, 135,88° восточной долготы. Это число исходит от Австралийской антарктической программы. На этой карте NOAA показан магнитный юг в 2020 году у побережья антарктического континента в Южном океане, окружающем континент.

Желтыми квадратами на этой карте отмечены наблюдаемые местоположения магнитного юга с 1903 по 2000 год. Цветная линия (образованная множеством кружков) представляет собой смоделированные компьютером местоположения магнитного юга с 1590 по 2020 год, от синего до желтого. Изображение через NOAA.

Почему магнитный и географический полюсы не совпадают

В чем разница между магнитным и географическим полюсами? Когда вы используете компас, стрелка компаса указывает на магнитный север, а не на географический север. Северный и южный магнитные полюса являются частью магнитного поля Земли. Магнитные полюса — это места, где начинаются и заканчиваются силовые линии магнитного поля Земли.

С другой стороны, географический север связан с вращением Земли вокруг своей оси. Если вы представляете себе палку, проходящую через Землю, как ось вращения Земли, географический северный полюс — это место, где северная часть палки выходит из тела Земли. С географического севера полярная звезда Земли, Полярная звезда, находится над головой (хотя и не точно над головой, потому что она не находится точно над географическим севером).

Таким образом, магнитный север и географический север не совпадают, потому что они описывают разные аспекты Земли.

Итог: 16 января 1909 года группа экспедиции Шеклтона в Антарктиде думала, что они нашли магнитный южный полюс. Магнитные южный и северный полюса смещаются каждый год.

Подробнее: Поменяются ли магнитные полюса Земли местами?

Дебора Берд

Просмотр статей

Об авторе:

Дебора Берд создала серию радиопрограмм EarthSky в 1991 году и основала EarthSky. org в 1994 году. Сегодня она является главным редактором этого веб-сайта. Она получила множество наград от вещательного и научного сообществ, в том числе астероид под названием 3505 Берд в ее честь. Научный коммуникатор и педагог с 19 лет.76, Берд верит в науку как в силу добра в мире и жизненно важный инструмент для 21-го века. «Быть ​​редактором EarthSky — это все равно, что организовывать большую глобальную вечеринку для крутых любителей природы», — говорит она.

Когда север идет на юг: меняется ли магнитное поле Земли?

Что-то странное происходит с магнитным полем Земли. За последние 200 лет он медленно ослабевал и смещал свой магнитный северный полюс (куда указывает компас, не путать с географическим северным полюсом) из канадской Арктики в сторону Сибири. Однако в последние десятилетия это медленное смещение на юг ускорилось, достигнув скорости более 30 миль в год (48 километров в год). Можем ли мы оказаться на грани геомагнитного переворота, при котором северный и южный магнитные полюса поменяются местами?

Магнитное поле Земли создается конвекцией расплавленного железа в ядре планеты, примерно на 1800 миль (2896 км) под нашими ногами. Эта перегретая жидкость генерирует электрические токи, которые, в свою очередь, создают электромагнитные поля. Хотя процессы, вызывающие смену полюсов, сравнительно менее изучены, компьютерное моделирование планетарной динамики показывает, что перемены происходят спонтанно. Это подтверждается наблюдениями за магнитным полем Солнца, которое меняется примерно каждые 11 лет.

Наше собственное магнитное поле появилось по крайней мере 4 миллиарда лет назад, и с тех пор магнитные полюса Земли много раз менялись местами. Только за последние 2,6 миллиона лет магнитное поле менялось десять раз, и, поскольку последнее из них произошло колоссальные 780 000 лет назад, некоторые ученые считают, что нам пора еще раз. Но развороты непредсказуемы и уж точно не периодически.

Картирование магнитных полей

Исследователи составляют карту древней истории магнитного поля Земли с помощью вулканических пород. Когда лава остывает, содержащееся в ней железо намагничивается в направлении магнитного поля.

Изучая эти породы и используя методы радиометрического датирования, можно реконструировать прошлое поведение магнетизма планеты по мере его усиления, ослабления или изменения полярности.

Чтобы отследить более поздние магнитные изменения, ученые обращаются к магнитным свойствам археологических артефактов. Когда наши предки нагревали древний очаг или печь, содержащую железо, до достаточно высоких температур, его магнетизм выравнивался с магнитным полем Земли при охлаждении. Точка, в которой это происходит, известна как точка Кюри. Исследования даже включали некоторые сегменты этажа здания железного века в Иерусалиме, которое вавилонская армия сожгла дотла в 586 г. до н.э.

Но провести измерения на этих археологических артефактах сложно. Во-первых, магнетизм древних предметов очень слаб — его недостаточно, чтобы сдвинуть стрелку компаса. А если какие-то объекты нагревались и охлаждались несколько раз, то наложится несколько магнитных рисунков. Наконец, их надежность зависит от объектов, оставшихся в том же месте, где произошел нагрев.

Несмотря на эти трудности, исследователи в значительной степени нанесли на карту современные изменения магнитного поля под Западной Европой и Ближним Востоком.

Черепахи, лосось и киты, о боже!

Ученые не могут быть уверены в точных последствиях, которые будет иметь разворот — данные о предыдущих разворотах остаются неясными — но они могут быть серьезными. Например, многие животные используют магнитное поле Земли для навигации во время миграции.

Молодые головастые черепахи выкапывают себе выход из подземных гнезд на пляжах Флориды, выходят в море и уходят далеко в Атлантический океан (иногда полностью пересекая его). Затем, спустя много лет, они возвращаются на те самые пляжи Флориды, на которых родились. Они ориентируются в этом безликом, 9Путешествие на 14 494 км путем определения силы и направления магнитного поля. Когда дело доходит до лосося, китов, птиц и других существ, которые также используют магнетизм Земли для навигации, их жизнь будет серьезно нарушена изменением направления магнитного поля.

Кроме того, Земля постоянно бомбардируется потоком заряженных частиц, прибывающих от Солнца и космических лучей, в основном протонов и атомных ядер, из дальнего космоса. В период, предшествующий инверсии, магнитное поле становится слабее и значительно менее эффективно защищает нас от этих частиц. Хотя некоторые геологи отмечают, что массовые вымирания, по-видимому, связаны с этими периодами времени, люди или наши предки жили на Земле несколько миллионов лет. За это время было много поворотов, и нет никакой очевидной корреляции с человеческим развитием.

Смутное время для техники

Прямое воздействие на человечество может быть лишь незначительным, но не на технику. Мы используем искусственные спутники для навигации, телевизионного вещания, прогноза погоды, мониторинга окружающей среды и связи всех видов. Без защиты магнитного поля эти спутники могут быть серьезно повреждены солнечным ветром или космическими лучами, сталкивающимися с электронными схемами. Слабое магнитное поле в южной части Атлантического океана, известное как «южноатлантическая аномалия», уже негативно влияет на спутники и может быть признаком того, что грядет.