Штрих код магнитной летописи
Кто из нас в юности не сожалел, что наши мысли и сиюминутные деяния проходят без следа? И кто не мечтал о магических скрижалях, подобных библейским каменным доскам, данным Богом Моисею на горе Синай, которые смогут навечно сохранить память о нас?
Поглядим вокруг и спросим себя: окружающие горные породы - не в них ли история Земли записана на зернах 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. А только ли горные породы способны сохранять память о магнитных эманациях (истечениях), сопровождающих любое событие как в жизни планеты, так и в биографии отдельного существа?
Извлечение этой богатейшей и разнообразнейшей информации - благодарная задача для будущих исследователей. Современные же палеомагнитологи, да не затаят коллеги на меня обиды, как правило, ограничиваются изучением эволюции величины и направления остаточной намагниченности. Однако даже подобный элементарный, по существу, подход позволяет сделать очень важный для земной цивилизации вывод о последствиях ожидаемой инверсии геомагнитного поля. Исследования палеомагнитологов, в частности в Институте физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, позволили проследить историю изменений поля Земли за 3,5 млрд. лет и построить своеобразный штрихкод, 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.
«Опять пугают, - вздохнет читатель. - Конец света, удар кометы, ядерная зима, терроризм, экстремизм, а теперь еще и инверсия!» Почему-то вспомнилась Анна Ахматова: «Конец света уже наступил, только этого никто не заметил». Но как не заметить скоротечной инверсии магнитного поля Земли? Подсолнечная сторона магнитосферы, которую сдерживают канаты силовых линий магнитного поля, вмороженного в протонноэлектронную околоземную плазму, утратит свою былую упругость, и на Землю рванет поток смертоносной солнечной и галактической радиации. Уж этого-то никак нельзя будет не заметить.
Об источнике геомагнитного поля
На протяжении своей истории Земля много раз меняла положение магнитных полюсов. На картинке слева представлен фрагмент гигантского штрих кода, где чередование серых и черных полос соответствует смене полюсов. Цифры слева - это миллионы летРедкое сочинение по геомагнетизму обходится без упоминания о трактате Вильяма Гильберта, придворного врача английской королевы Елизаветы I, «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле», увидевшем свет в 1600 году. В нем показано, что магнитное поле у Земли такое же, как у магнитного диполя, то есть наша планета представляет собой как бы большую магнитную стрелку. Предваряя напутствием последнюю книгу своего знаменитого трактата, Гильберт писал: «Теперь нам следует раскрыть причины и удивительные, хотя и замеченные раньше, но необъясненные действия всего этого».
Спустя 400 лет слова Гильберта по-прежнему не потеряли своей актуальности. Загадка геомагнетизма до сих пор не раскрыта и остается одной из важнейших нерешенных фундаментальных проблем геофизики.
Неправильным было бы полагать, что четыре столетия геомагнитологи спали мирным сном. С XVII по XX век было проведено огромное количество наблюдений за магнитным полем Земли, в результате чего выявлены основные закономерности его поведения. Нельзя не отметить огромный вклад таких знаменитых ученых, как Халли Гал-лей, Александр фон Гумбольдт, Жозеф Гей-Люссак, Джеймс Максвелл, Карл Гаусс.
Особо значимо создание теории электромагнетизма Максвеллом в 70-х годах XIX века. Из его уравнений следует, что магнитное поле порождается электрическим током. Далее, отсюда вытекает эквивалентность замкнутых элементарных токов и магнитных диполей, момент которых называется также магнитным моментом тока. Складываясь, эти величины образуют, например, магнитное поле цилиндрического магнита, которое приближенно совпадает с полем соленоида той же длины и того же сечения. Тем читателям, которые помнят школьный учебник физики А.В.Перышкина, я просто напоминаю прописные истины. За племя молодое отвечать не берусь.
Теперь, переходя к «большому магниту», дело на первый взгляд представляется за малым: найти внутри планеты токовые системы подходящей конфигурации и силы, создающие на поверхности Земли поле, структуру которого мы хорошо изучили.
Если двигаться внутрь Земли, то, пройдя кору (0-15 км под океанами и 0-50 км под континентами), верхнюю мантию (глубиной до 640 км) и нижнюю мантию (640- 2885 км), мы попадем в огромное жидкое ядро (2885-4590 км), существование которого было установлено в середине XX века Гарольдом Джеффрисом из Кембриджского университета. Именно жидкое состояние значительной части ядра дает объяснение механизма генерации геомагнитного поля. Суть его в том, что постоянное магнитное поле Земли определяется электрическими токами, возникающими при движении проводящей жидкости в ядре. Альтернативы этой теории пока еще не придумали.
Если пойти дальше и попытаться понять суть процессов генерации геомагнитного поля Земли, то самое время привлечь для этой цели механизм динамо. В грубых чертах будем считать, что создание магнитного поля во внешнем жидком ядре Земли происходит так же, как и в динамо-машине с самовозбуждением, где катушка проводов вращается во внешнем магнитном поле. Тогда за счет электромагнитной индукции в катушке возникает электрический ток и создает свое магнитное поле. Оно усиливает внешнее магнитное поле, а ток в катушке тоже увеличивается.
Рис. 1. Напряженность магнитного поля Земли за время наблюдений падает с возрастающей скоростью.
Конечно, жидкое ядро планеты - это не динамо-машина. Но если в жидком проводнике возникает тепловая конвекция, то появляется некая система течений электропроводящей жидкости, что аналогично движению проводника. Не будет грубым насилием над природой предположение о наличии некоторых затравочных магнитных полей в ядре. Значит, когда жидкий проводник при своем относительном движении (а оно связано с тем, что ядро вращается не с той же скоростью, что и кора) пересекает силовые линии этих полей, то в нем возникает электрический ток, создающий магнитное поле, которое усиливает внешнее затравочное поле, а это, в свою очередь, усиливает электрический ток и так далее, подобно песне про попа и его собаку, неосторожно съевшую кусок мяса. Процесс будет продолжаться вплоть до установления стационарного магнитного поля, когда различные динамические процессы уравновесят друг друга.
Изложенные идеи источника геомагнитного поля носят название гидромагнитного динамо (ГД) и были впервые высказаны в 1919 году Джозефом Лармором в Англии для объяснения солнечного магнетизма. В середине 40-х годов Я.И.Френкель в СССР и Вальтер Эльзассер в США предположили, что тепловая конвекция в ядре - именно та причина, которая приводит в действие ГД ядра Земли.
Однако теория ГД (правильнее сказать, все же гипотеза, поскольку экспериментальных доказательств пока что никому получить не удалось) не столь гибка, чтобы объяснить все многообразие наблюдаемых фактов, связанных с геомагнетизмом. Здесь не место приводить ухищрения и натяжки, с помощью которых специалисты пытаются совместить несовместимое. Порой представляется более убедительной простейшая сказочная гипотеза: в глубине планеты сидит черт с рогами и крутит огромный линейный магнит, вызывая аномалии геомагнитного поля.
Признаки надвигающейся инверсии
Поскольку теория тащится в обозе, 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.
Рис. 2. Дрейф Северного магнитного полюса Земли за период с 1931 года.
По результатам исследований лаборатории главного геомагнитного поля и петромагнетизма Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, 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 (рис. 1).
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.
Как видно на рис. 2, 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.
Самый сильный аргумент
Конфигурации магнитного поля планеты в период инверсии (по данным Г.Глатцмайера и П.Робертса).
Рис. 3. Изменение
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, которую провел Готье Ило из парижского Института физики Земли, 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 (рис. 3).
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.
Начало инверсии:
Начинают появляться зоны обратно направленного магнитного поля.
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. В частности, несколько лет назад канадский научно-популярный журнал «Discovery magazine» соста»вил список из двадцати наибольших опасностей, где инверсия значится под шестым номером.
Превращение диполя в мультиполь: помимо воронок в районе полюсов образуются воронки в районе экватора; по ним заряженные частицы от Солнца легко достигают атмосферы, вызывая полярные сияния в тропиках.
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 достаточно анекдотические высказывания, отважусь заметить, что 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. Изучением возможных рисков, связанных с инверсией, активно занимаются в лаборатории ИФЗ во главе с кандидатом физико-математических наук В.Э.Павловым.
Обратное состояние поля после инверсии.
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.
Есть основания полагать, что значительное падение напряженности магнитного поля и изменение его конфигурации могут иметь существенные, вплоть до катастрофических, последствия для климата. В этой связи, однако, надо определиться с тем, что мы понимаем под климатическими катастрофами. Известный советский геолог Д.В.Наливкин отмечал: то, что в масштабах одной человеческой жизни служит катастрофой - бури, смерчи, ураганы, для природы, в масштабах сотен и тысяч лет, - вполне заурядное явление. С одной стороны, увеличение уровня космической радиации на несколько десятков процентов вследствие исчезновения поля (а именно такую оценку дает В.П.Щербаков) может и не принести человечеству каких-либо катастрофических последствий. С другой же, вряд ли очередной умирающий раковый больной будет утешаться тем, что его отдельная личная трагедия в масштабах всей планеты не создаст мировую катастрофу.
Таким образом, имеются достаточно веские основания, чтобы внимательно отнестись к ожидаемой вскоре (и уже набирающей обороты) инверсии и постараться разобраться, какие опасности она может нести человечеству и каждому отдельному его представителю, - а в перспективе и выработать систему защиты, уменьшающую их негативные последствия. Насчет систем защиты, правда, говорить рано, хотя бы потому, что мы не знаем достоверно даже происхождение геомагнитного поля. А вот более пристальное наблюдение за его изменением организовать вполне возможно. По мнению академика В.Н.Страхова, для этого нужно построить сеть наблюдательных станций. Затраты довольно велики: несколько миллиардов рублей, но зато мы сможем точно отслеживать этот процесс и выбрать модель, а также время кардинального изменения геомагнитного поля.
Ослабление магнитного щита Земли подвергнет нас солнечному магнитному излучению. Анализ данных двух спутников Oersted, запущенного в 1999 году, и Magsat, - на 20 лет раньше, подтверждают, что магнитное поле Земли испытывает значительные колебания. Сейчас невозможно сказать является ли это временным эффектом, связанным с фактом удаления от эклиптики, или предвестником более длительного явления, но в обоих случаях это настораживающие данные.
Уменьшение плотности магнитного поля Земли
Похоже, что сила магнитного поля Земли уменьшилась на 10% за последние 150 лет, что наводит отдельных специалистов на мысль о возможности его исчезновения со временем, а затем возобновления и перемещения, что приведет к смещению магнитных полюсов впервые за 700 тысяч лет.
Нестабильность северного магнитного полюса
Земля ведет себя как огромная динамо-машина. Железо и никель в жидкообразном состоянии составляют ядро Земли, перемещаются и создают обширное магнитное поле, которое обволакивает Землю. Но так как материя, составляющая ядро находится в постоянном движении, магнитные полюса также постоянно перемещаются.
Так, северный магнитный полюс не совпадает с географическим северным полюсом, сейчас он находится на уровне Канады и имеет тенденцию сблизиться с географическим полюсом, смещаясь к России (Сибири) по оси северо-запад.
Это движение ускоряется от скорости 10 км в год до 1970 года до сегодняшней - в 40 км в год. Однако, по словам Лари Невитта из Геологической комиссии Канады, наблюдаемое ускорение движения северного магнитного полюса является следствием того, что ученые называют «вековыми скачками», которые сводят к нулю, какие бы то ни было предсказания.
Проблема в том, что это продолжающееся ускорение движения северного полюса, связано с уменьшением мощности магнитного поля и может равным образом привести к мысли о том, что электромагнитная конфигурация Земли больше не является стабильной и стремится к переформированию.
Действительно, с геологической точки зрения, южный магнитный полюс не довольствуется перемещением к северному географическому полюсу. Периодически он внезапно и грубо колеблется и это может происходить в пределах 180 ◦. Исследования изменений полярности охватывают 7 миллионов лет. Они указывают, что существенные перемены происходят каждые 500 тыс. лет.
Люк Флери. Великая Эпоха
Земля окружена магнитным полем. Именно оно заставляет стрелку компаса указывать на север и защищает нашу атмосферу от постоянной бомбардировки заряженных частиц из космоса, таких как протоны. Без магнитного поля наша атмосфера будет медленно исчезать под воздействием вредного излучения, а жизнь почти наверняка не сможет существовать в том виде, который мы наблюдаем сегодня.
Геомагнитные инверсии
Вы можете думать, что магнитное поле является бесконечным, постоянным аспектом жизни на Земле, и в какой-то степени будете правы. Но магнитное поле Земли на самом деле изменяется. Примерно раз в нескольких сотен тысяч лет или около того оно переворачивается. Северный полюс меняется местами с южным. И когда это происходит, магнитное поле также имеет тенденцию становиться очень слабыми.
Аномалия южной Атлантики
В настоящее время геофизиков тревожит осознание того, что сила магнитного поля Земли сокращается в течение последних 160 лет с угрожающей скоростью. Этот коллапс сосредоточен в огромном пространстве южного полушария и простирается от Зимбабве к Чили. Он известен как аномалия южной Атлантики. Сила магнитного поля в этом месте настолько слаба, что это даже создает опасность для спутников, которые находятся на орбите Земли над этой областью. Магнитное поле больше не защищает их от излучения, которое создает помехи для электроники спутников.
Последствия разворота магнитного поля
Но это еще не все. Сила магнитного поля продолжает слабеть, потенциально предвещая еще более драматические события, в том числе глобальный разворот магнитных полюсов. Такое существенное изменение повлияет на наши навигационные системы, а также передачу электроэнергии. Северное сияние можно будет увидеть на разных широтах. Кроме того, при очень низких значениях силы поля во время глобального разворота поверхности Земли достигнет больше радиации, что также может повлиять на показатели заболеваемости раком.
Ученые до сих пор не до конца понимают, какой степени достигнут эти эффекты, поэтому их исследования являются особенно актуальными. Они используют некоторые, возможно, неожиданные источники данных, в том числе 700-летние африканские археологические записи, чтобы изучить этот вопрос.
Происхождение магнитного поля Земли
Магнитное поле Земли создается благодаря наличию железа в жидком внешнем ядре нашей планеты. Благодаря данным обсерваторий и спутников, которые изучают магнитное поле в последнее время, ученые могут с точностью смоделировать то, как оно будет выглядеть, как если бы мы поместили компас непосредственно над закрученным жидким ядром Земли.
Пятно обратной полярности
Эти анализы показывают поразительную особенность: ниже южной части Африки существует пятно обратной полярности на границе ядра и мантии, где жидкое железо внешнего ядра встречается с жесткой частью недр Земли. В этой области полярность поля противоположна среднему глобальному магнитному полю. Если бы мы смогли установить компас глубоко под южной частью Африки, то увидели бы, что в этой необычной области стрелки, определяющие север, на самом деле указывают на юг.
Это пятно является главным виновником аномалии в южной Атлантике. При численном моделировании необычные пятна, похожие на это, появлялись непосредственно перед геомагнитными инверсиями.
За всю историю планеты магнитные полюса менялись довольно часто, но последний разворот произошел в далеком прошлом, примерно 780 тысяч лет назад. С учетом быстрого снижения силы магнитного поля в последние 160 лет возникает вопрос о том, что происходило до этого.
Изучение археомагнетизма
Во время археомагнетических исследований геофизики и археологи пытаются узнать о прошлом магнитного поля. Например, глина, которая использовалась для изготовления керамических изделий, содержит небольшое количество магнитных минералов, таких как магнетит. Когда глина нагревалась в процессе создания керамики, ее магнитные минералы теряли магнетизм, который они, возможно, имели. При охлаждении они фиксировали направление и интенсивность магнитного поля в то время. Если можно определить возраст керамики (с помощью радиоуглеродного датирования, например), то также появляется шанс восстановить археомагнетическую историю.
Благодаря использованию такого рода данных ученые имеют частичную историю археомагнетизма для Северного полушария. В противоположность этому, в Южном полушарии эти записи очень скудны. В частности, не существует практически никаких данных из Южной Африки, а ведь этот регион, наряду с Южной Америкой, мог бы обеспечить лучшее понимание истории появления современной аномалии.
Археомагнетическая история южной Африки
Но предки современных южных африканцев, металлурги и фермеры, которые начали мигрировать в этот регион примерно 2000-1500 лет назад, случайно оставили нам некоторые подсказки. Эти люди железного века жили в хижинах, построенных из глины, и хранили зерно в укрепленных глиняных бункерах. Как первые агрономы железного века в южной части Африки, они полагались на количество осадков.
Эти общины часто реагировали на время засухи ритуалами очищения, которые влекли за собой обжигание зернохранилищ. Эти несколько трагические события для древних людей оказались в конечном счете благом для изучения археомагнетизма. Так же как и в случае с обжиганием и охлаждением керамических изделий, глина в зернохранилищах записала магнитное поле Земли, когда она охлаждалась. Поскольку эти древние хижины и бункеры для зерна иногда находят нетронутыми, ученые могут с их помощью получить данные о направлении и силе магнитного поля в то время.
Ученые сосредоточили свое внимание на отборе проб из стоянок железного века, которые усеивают долину реки Лимпопо.
Поток магнитного поля
Отбор проб в длине реки Лимпопо предоставил первые данные о магнитном поле южной части Африки между 1000 и 1600 годами нашей эры. Ученые обнаружили, что около 1300 года сила магнитного поля в этой области сокращалась так же быстро, как сегодня. Затем его интенсивность возросла, хотя и более медленными темпами.
Появление двух интервалов быстрого распада поля - около 700 лет назад и современного - предполагает обратное явление. Возможно, в Южной Африке регулярно появлялась подобная аномалия, и она старше, чем показали данные? Если да, то почему это повторяется в одном и том же месте?
За последнее десятилетие исследователи накопили данные анализов сейсмических волн землетрясений. Поскольку сейсмические волны перемещаются через слои Земли, скорость, с которой они путешествуют, является показателем плотности слоя. Теперь ученые знают, что большая площадь медленных сейсмических волн характеризует основную границу мантии под южной частью Африки.
Этот конкретный регион, скорее всего, имеет возраст в десятки миллионов лет, и его границы являются четкими. Интересно отметить, что пятно обратной полярности практически совпадает с его восточным краем.
Ученые считают, что необычная африканская мантия изменяет поток железа в активной зоне снизу, которое, в свою очередь, изменяет поведение магнитного поля на краю сейсмической области и пятна обратной полярности.
Предполагается, что эта область быстро растет, а затем медленно возвращается в норму. Время от времени одно пятно обратной полярности может достичь достаточно больших размеров, чтобы доминировать в магнитном поле южного полушария.
Как происходит инверсия
Традиционная идея инверсии заключается в том, что она может начаться в любом месте ядра. Однако новая концептуальная модель предполагает, что могут быть особые места на границе ядра и мантии, которые способствуют этим разворотам магнитного поля. Пока что неизвестно, начнет ли современное магнитное поле уменьшаться в ближайшие несколько тысяч лет, или оно просто продолжит ослабевать в течение следующих двух столетий.
Но доказательства, предоставленные предками современных южноафриканцев, несомненно, помогут ученым дальше изучать предлагаемый ими механизм инверсии. Если эта идея верна, разворот полюсов может начаться в Африке.
27.07.11
Магнитный слой Земли стал сокращаться с высокой скоростью.
Это приведет к повышению радиационного фона и ослаблению защиты всего живого. Мировая наука обеспокоена: запускаются новые спутники, регистрирующие темпы этих сообщений.
Общее: Земля имеет магнитное поле, северный полюс которого находится на южном географическом полюсе.
Чтобы получить магнитное поле нужного направления, вокруг земного шара, в плоскости перпендикулярной оси вращения Земли, должен существовать устойчивый токовый слой. Такой слой существует и называется ионосферой.
Солнце, в результате ядерных реакций протекающих в нем, излучает в окружающее пространство огромное количество заряженных частиц больших энергий, так называемый солнечный ветер.
По составу солнечный ветер содержит, главным образом, протоны, электроны, немного ядер гелия, ионов кислорода, кремния, серы, железа. Частицы образующие солнечный ветер увлекаются верхними слоями атмосферы в сторону вращения Земли. Таким образом, вокруг Земли образуется направленный поток электронов, движущихся в сторону вращения Земли. В результате наличия этого тока возбуждается магнитное поле Земли.
В результате взаимодействия тока ионосферы и магнитного поля Земли на Землю действует вращающий момент, направленный в сторону вращения Земли.
Таким образом, Земля относительно солнечного ветра проявляет себя аналогично двигателю постоянного тока с самовозбуждением. Источником энергии (генератором) в данном случае является Солнце.
Следует отметить, что магнитный поток, вызванный током солнечного ветра, пронизывает вращающийся вместе с Землей поток раскаленной лавы внутри нее.
В результате взаимодействия поля тока ионосферы и потока раскаленной лавы в ней наводится электродвижущая сила, под действием которой течет ток, который так же создает магнитное поле. Вследствие этого магнитное поле Земли является результирующим полем от взаимодействия тока ионосферы и тока лавы.
Поскольку и магнитное поле, и вращающий момент, действующий на землю, зависят от тока в ионосфере, а последний от степени солнечной активности, то при увеличении солнечной активности должен увеличиваться вращающий момент, действующий на Землю и увеличиваться скорость ее вращения.
Что происходит с магнитным полем Земли сегодня? – спросил я известного физика-ядерщика Игоря Николаевича Острецова.
Реально существующая картина магнитного поля Земли зависит не только от конфигурации токового слоя, но и от магнитных свойств земной коры, а также от относительного расположения магнитных аномалий.
Здесь можно провести аналогию с контуром с током при наличии ферромагнитного сердечника и без него. Известно, что ферромагнитный сердечник не только меняет конфигурацию магнитного поля, но и значительно усиливает его.
Токовый слой Земли, в значительной степени, определяет протекание электрических процессов в атмосфере (грозы, полярные сияния, огни «святого Эльма»).
Замечено, что при извержении вулканов значительно активизируются электрические процессы в атмосфере. Данное явление можно объяснить следующим. При извержении вулкана выбрасывается столб раскаленных газов (плазмы). Конвективное движение раскаленных газов замыкает токовый слой ионосферы с поверхностью Земли. Таким образом, появляется ток утечки, который активизирует электрические процессы при извержениях.
В частности не исключено, что взаимосвязь электромагнитных процессов в системе Солнце-Земля может обеспечить возможность разработки мощных энергетических установок использующих энергию Солнца.
Известно, что географические полюса постоянно совершают сложные петлеобразные движения в направлении суточного вращения Земли с периодом в 25776 лет.
Обычно эти перемещения протекают вблизи воображаемой оси вращения Земли и не приводят к заметному изменению климата. Hо мало кто обратил внимание, что в конце 1998 года общая составляющая этих перемещений сместилась. В течение месяца полюс сместился в сторону Канады на 50 километров. В настоящее время северный полюс "ползет” вдоль 120 параллели западной долготы.
Можно предположить, что если нынешняя тенденция в перемещении полюсов продолжится до 2015 г., то северный полюс может сместиться на 3-4 тысячи километров. Конечная точка дрейфа - Большие Медвежьи озера в Канаде. Южный полюс, соответственно, сместится из центра Антарктиды к Индийскому океану.
Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 г. За последние 100 лет магнитный полюс в южном полушарии переместился почти на 900 км и вышел в Индийский океан.
Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Ледовитый океан): показали что с 1973 по 1984 гг. его перемещение составило 120 км, с 1984 по 1994 гг. - более 150 км. Характерно, что эти расчетные данные подтвердились конкретными замерами места расположения северного магнитного полюса. По данным на начало 2002-го года скорость дрейфа северного магнитного полюса увеличилась с 10 км/год в 70-х годах, до 40 км/год в 2001-м году.
Кроме того, падает напряжённость земного магнитного поля, причём весьма неравномерно.
Так, за последние 22 года она уменьшилась в среднем на 1,7 процента, а в некоторых регионах - например, в южной части Атлантического океана, - на 10 процентов. Впрочем, кое-где на нашей планете напряжённость магнитного поля, вопреки общей тенденции, даже слегка возросла.
Подчеркнем, что ускорение движения полюсов (в среднем на 3 км/год за десятилетие) заставляет нас думать о том, что в данном перемещении полюсов следует усматривать не частное явление, а переполюсовку магнитного поля Земли.
Ускорение может довести перемещение полюсов до 200 км в год, так что инверсия осуществится гораздо быстрее, чем это предполагается сегодня. И конечно, это не безопасно.
В истории Земли изменения положения географических полюсов происходили неоднократно, и с этим явлением, в первую очередь, связывают оледенение обширных областей суши и кардинальные перемены климата всей планеты.
Другое название этого феномена литераторы назвали «земной кувырок».
Но отголоски в человеческой истории получила только последняя катастрофа, скорее всего связанная со сдвигом полюсов, произошедшая около 12-ти тысяч лет назад. Все мы знаем только, что мамонты вымерли. Но всё было гораздо серьёзнее.
Исчезновение сотен видов животных не подлежит сомнению.
О Всемирном Потопе, Гибели Атлантиды, возникновения Черного моря ведутся дискуссии. Но одно несомненно - отголоски величайшей катастрофы на памяти человечества имеют под собой реальную основу. И вызвана она, скорее всего, смещением полюсов всего на 2000 км.
Уважаемый Игорь Николаевич, прокомментируйте, пожалуйста, чем вызвана переполяризация и опасна ли она для человечества?
Ученые давно задавались вопросом, почему магнитные полюса Земли время от времени меняются местами. Последние исследования вихревых перемещений расплавленных масс внутри Земли позволяют понять, как происходит переполяризация. Магнитное поле, значительно интенсивнее и сложнее поля ядра, внутри которого и образуются магнитные колебания, было обнаружено на границе мантии и ядра.
Важно, что большая часть геомагнитного поля образуется только в четырех обширных областях на границе ядра и мантии. Хотя геодинамо продуцирует очень сильное магнитное поле, только 1% его энергии распространяется за пределами ядра. Общая конфигурация магнитного поля, измеренного на поверхности, носит название диполя, который большую часть времени ориентирован по земной оси вращения. Как и в поле линейного магнита, основной геомагнитный поток направлен от центра Земли в Южном полушарии и к центру - в Северном. Космические наблюдения показали, что магнитный поток имеет неравномерное глобальное распределение, наибольшая напряженность прослеживается на Антарктическом побережье, под Северной Америкой и Сибирью.
Ульрих Кристенсен (Ulrich R. Christensen) из Научно-исследовательского института Солнечной системы Макса Планка в Катленбурге-Линдау, Германия, считает, что эти обширные участки земли существуют тысячи лет и поддерживаются постоянно развивающейся конвекцией внутри ядра.
Могут ли аналогичные явления быть причиной смены полюсов? Историческая геология свидетельствует, что смены полюсов происходили в относительно короткие промежутки времени - от 4 тыс. до 10 тыс. лет. Если бы геодинамо прекратило свою работу, то диполь существовал бы еще 100 тыс. лет. Быстрая же смена полярности дает основание полагать, что некое неустойчивое положение нарушает первоначальную полярность и вызывает новую смену полюсов.
В отдельных случаях таинственная неустойчивость может объясняться некоторым хаотическим изменением структуры магнитного потока, которое лишь случайно приводит к переполяризации.
Однако частота смены полярности, проявляющаяся все более устойчиво за последние 120 млн. лет, говорит о возможности внешнего регулирования. Одной из причин его может быть перепад температуры в нижнем слое мантии, и вследствие этого - изменение в характере излияний ядра.
Некоторые симптомы переполяризации были выявлены при анализе карт, которые были сделаны со спутников.
Длительные изменения геомагнитного поля возникают на границе ядра и мантии в тех местах, где направление геомагнитного потока обратно нормальному для данного полушария. Наибольший из так называемых участков обратного магнитного поля протянулся из южной оконечности Африки на запад к Южной Америке. На данном участке магнитный поток направлен внутрь, к ядру, в то время как большая часть его в Южном полушарии направлена из центра.
Районы, где магнитное поле направлено в противоположную для данного полушария сторону, возникают при случайном прорыве закрученных и петляющих линий магнитного поля за пределы ядра Земли.
Участки обратного магнитного поля могут существенно ослабить магнитное поле на поверхности Земли, называемое диполем, и свидетельствовать о начале смены земных полюсов. Они появляются, когда поднимающаяся жидкая масса проталкивает горизонтальные магнитные линии вверх в расплавленном внешнем ядре. В этом смысле, прогнозировать, как именно изменится климат на Планете, сложно. И такие изменения, конечно, могут привести к бедствиям.
Самое серьезное открытие, сделанное при сравнении последних измерений, заключалось в том, что новые участки обратного магнитного поля продолжают формироваться, например, на границе ядро-мантия под восточным побережьем Северной Америки и Арктикой.
Более того, ранее выявленные участки выросли и немного сдвинулись в сторону полюсов. В конце 80-х гг. XX в. Дэвид Габбинс (David Gubbins) из Лидского университета в Англии, изучая старые карты геомагнитного поля, отметил, что распространение, рост и смещение в сторону полюсов участков обратного магнитного поля объясняет снижение силы диполя в историческом времени.
Когда вращение относит участок обратного магнитного поля ближе к географическому полюсу, чем участок с нормальным потоком, наблюдается ослабление диполя, который наиболее уязвим вблизи своих полюсов.
Таким образом можно объяснить обратное магнитное поле на юге Африки. При глобальном наступлении смены полюсов участки обратного магнитного поля могут разрастаться по всему региону вблизи географических полюсов.
А вот, киевский профессор, доктор физико-математических наук, директор украинского института экологии человека Михаил Васильевич Курик связывает продолжительность жизни с величиной напряженности магнитного поля Земли.
Пятьдесят лет назад известный японский ученый, доктор Накагава описал новую болезнь, которой страдает огромное количество людей на земле, и назвал ее "синдромом дефицита магнитного поля человека”.
Доктор Накагава пришел к серьезнейшему умозаключению, давшему возможность лечения большого количества заболеваний. Он описал "синдром дефицита магнитного поля”, ведущий к образованию десятков патологических процессов. Главными проявлениями синдрома являются: общая слабость, повышенная утомляемость, сниженная работоспособность, плохой сон, головная боль, боли в суставах и позвоночнике, патология сердечно-сосудистой системы, гипер- и гипотония, нарушения пищеварения, кожные изменения, проблемы предстательной железы, гинекологические дисфункции и ряд других процессов.
Скажите: действительно ли, существуют проблемы слабых магнитных полей?
Так как магнитное поле Земли одновременно защищает человека от опасных солнечных и космических излучений, как считают ученые, то уменьшение магнитного поля на больших высотах увеличивает риск от таких опасных для организма воздействий.
В экспериментах мышей помещали в камеры, экранированные от магнитного поля Земли. Уже через сутки у них началось разложение тканей. Детеныши таких мышей рождались лысыми и росли больными.
Магнитное поле планеты защищает нас от высокоэнергичных потоков плазмы, извергаемых Солнцем.
Уменьшение магнитного поля Земли означает ослабление этой защиты и соответствующее повышение радиационного фона. Что, конечно, может привести к серьезным заболеваниям.
Любой человек, наблюдающий происходящие в наши дни явления, связанные с глобальным изменением климата на планете, так или иначе, но задумывается, во-первых, над причинами роста числа и силы природных катаклизмов, во-вторых, над возможностью долгосрочного прогнозирования природных стихий с целью помощи обществу. Ведь сегодня всё чаще звучит информация о вхождении человечества в эпоху глобальных природных катаклизмов. Существует ли возможность если не полного предотвращения, то хотя бы минимизации последствий глобального изменения климата на планете? Поиск привёл к весьма впечатляющей и позитивно обнадёживающей информации – докладу сообщества учёных АЛЛАТРА НАУКА: "О проблемах и последствиях глобального изменения климата на Земле. Эффективные пути решения данных проблем" . В докладе содержится уникальная информация для каждого человека, поскольку это ключ к решению климатических проблем любой сложности. В нём также показан реальный путь выхода из сложившейся ситуации через объединение мирового сообщества на созидательных, духовно-нравственных основах.
Магнитное поле Земли – это естественный «щит» планеты от вредоносной для всего живого космической и солнечной радиации. По факту, если бы Земля не обладала собственным магнитным полем, то и жизнь, в привычном для нас виде, была бы на ней невозможна. Напряжённость магнитного поля Земли распределяется неоднородно и составляет на поверхности в среднем около 50 000 нТл (0,5 Э) и варьируется в пределах от 20 000 нТл до 60 000 нТл.
Рис. 1. «Снимок» главного магнитного поля на поверхности Земли в июне 2014 на основе данных со спутников Swarm. Красным цветом обозначены области сильного магнитного поля, а синим – ослабленного .
Однако наблюдения показывают, что магнитное поле Земли постепенно ослабевает, при этом смещаются геомагнитные полюса. Как сказано в вышеупомянутом докладе, на эти процессы оказывают влияние, в первую очередь, определённые космические факторы , хотя традиционная наука о них пока не ведает и не учитывает, пытаясь безрезультатно найти ответы в недрах Земли.
Данные, передаваемые спутниками Swarm, запущенными Европейским космическим агентством (European Space Agency, ESA), подтверждают общую тенденцию ослабления величины магнитного поля, причём наибольший уровень снижения наблюдается в Западном полушарии нашей планеты.
Рис. 2. Изменение напряжённости магнитного поля Земли за период c января 2014 по июнь 2014 по данным Swarm. На рисунке сиреневый цвет соответствует увеличению, а тёмно-синий - уменьшению напряжённости в диапазоне ±100 нТл .
Анализируя последствия множества стихийных бедствий, учёными было установлено, что перед началом сейсмической активности появляются аномалии магнитного поля Земли. В частности, землетрясению, произошедшему 11 марта 2011 года в Японии, предшествовала активизация Тихоокеанской литосферной плиты в зонах субдукции. Данное событие стало своеобразным индикатором новой фазы сейсмической активности, связанной с ускорением движения этой литосферной плиты. Смещение геомагнитных полюсов, расположенных в Восточной Сибири и Тихом океане, вследствие космических факторов, привело к широкомасштабным изменениям вековых магнитных вариаций на территории Японского архипелага. Результатом этих явлений стала серия мощных землетрясений, магнитудой 9,0.
Официально считается, что за последние 100 лет магнитное поле Земли ослабло примерно на 5%. В области так называемой Южной Атлантической аномалии у берегов Бразилии ослабление было еще более существенным. Однако, стоит отметить, что ранее, впрочем как и сейчас, наземные измерения проводятся точечно, причём на суше, что уже не может отражать полную картину вековых изменений магнитного поля. Также не учитываются дыры в магнитном поле Земли – своеобразные бреши в магнитосфере, через которые проникают огромные потоки солнечной радиации. По неизвестным традиционной науке причинам количество этих дыр постоянно растёт. Но о них мы поговорим в следующих публикациях.
Известно, что ослабление магнитного поля Земли ведёт к переполюсовке, при которой северный и южный магнитные полюса меняются местами, происходит их инверсия. Исследования в области палеомагнетизма показали, что ранее во время переполюсовок, которые происходили постепенно, магнитное поле Земли теряло дипольную структуру. Инверсии магнитного поля предшествовало его ослабление, а после неё величина поля вновь возрастала до прежних значений. В прошлом данные инверсии в среднем происходили примерно каждые 250 000 лет. Но со времени последней, как утверждают учёные, прошло уже около 780 000 лет. Однако каких-либо объяснений столь длительного периода стабильности официальная наука дать пока не может. Кроме того, в научных кругах корректность интерпретации палеомагнитных данных периодически подвергается критике. Так или иначе, но стремительное ослабление магнитного поля в наши дни является признаком начала глобальных процессов как в космическом пространстве, так и в недрах Земли. Именно поэтому происходящие на планете катаклизмы вызваны в большей степени природными факторами, нежели антропогенным влиянием.
Традиционная наука пока затрудняется и с поиском ответа на вопрос: что же происходит с магнитным полем в момент инверсии? Исчезает ли оно полностью или же ослабевает до определённых критических значений? На этот счёт существует множество теорий и предположений, но ни одна из них не кажется достоверной. Одна из попыток моделирования магнитного поля в момент инверсии показана на Рис. 3:
Рис. 3. Модельное представление главного магнитного поля Земли в его современном состоянии (слева) и в процессе переполюсовки (справа). Со временем магнитное поле Земли из дипольного может превратиться в мультипольное, а затем опять сформируется стабильная дипольная структура. Однако направление поля изменится на противоположное: северный геомагнитный полюс окажется на месте южного, а южный перейдёт в Северное полушарие.
Сам факт наличия существенных магнитных аномалий в момент переполюсовки может приводить к глобальным тектоническим явлениям на Земле, а также представлять серьёзную опасность для всего живого на планете ввиду повышающегося уровня солнечной радиации.
Развитием методов наблюдения за магнитным полем Земли, а также за септонным полем Земли занимается ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА. Эти данные позволяют своевременно реагировать на их вариации и предпринимать контрмеры, направленные на устранение либо минимизацию природных катаклизмов. Заблаговременное определение очагов будущей стихии (землетрясений, извержений вулканов, торнадо, ураганов) даёт возможность запустить адаптивные механизмы, благодаря чему значительно снижается интенсивность сейсмической и вулканической активности, появляется время для предупреждения населения, проживающего на опасной территории. Данное направление передовых научных исследований называется климатический геоинжиниринг и включает в себя разработки его нового направления и методов, полностью безопасных для целостности экосистемы и жизнедеятельности людей, основанные на фундаментально новом понимании физики ‒ ИСКОННОЙ ФИЗИКЕ АЛЛАТРА. На сегодняшний день в этом направлении сделан ряд успешных шагов, которые приобрели твёрдую научную основу и практическое подтверждение. Начальная стадия практической разработки данного направления уже демонстрирует стабильные результаты… .
В период всё возрастающей опасности глобальных климатических событий человечеству жизненно необходимо сплотиться на созидательных духовно-нравственных основах, постоянно расширять познания ИСКОННОЙ ФИЗИКИ АЛЛАТРА, развивать перспективные научные направления, упомянутые в докладе. ДУХОВНОСТЬ и НАУКА АЛЛАТРА – это именно тот прочный фундамент, который позволит выжить человечеству в эпоху глобального изменения климата и создать в новых условиях общество нового образца, о котором давно мечтает человечество. Начальные знания даны в докладах сообщества ALLATRA SCIENCE, и теперь очень многое зависит от каждого человека, чтобы использовались они исключительно во благо!
Виталий Афанасьев
Литература:
Доклад «О проблемах и последствиях глобального изменения климата на Земле. Эффективные пути решения данных проблем» интернациональной группы учёных Международного общественного движения «АЛЛАТРА», 26 ноября 2014 г.http://allatra-science.org/publication/climate;
Swarm reveals Earth’s changing magnetism, ESA, 19 June 2014, http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Swarm_reveals_Earth_s_changing_magnetism
