ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ СЛАБЕЕТ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ СЛАБЕЕТ

Ядро нашей планеты неразрывно связано с магнитным полем Земли. Еще в XVII веке было замечено, что дипольное магнитное поле нашей планеты существенно изменяется. Геомагнитное поле имеет постоянную со­ставляющую — дипольное поле (его вклад 99%) и пере­менную (1%). Основное магнитное поле по конфигура­ции почти аналогично витку с током (диполю), который смещен относительно центра Земли, а ось наклонена к оси ее вращения на 11,5 градуса. Средняя напряжен­ность поля — 0,56 Эрстед. Магнитное поле распростра­няется на 20—25 радиусов Земли и образует своеобраз­ный защитный экран, который препятствует проникно­вению потоков космического излучения: протонов, аль­фа- и бета-частиц к поверхности нашей планеты. Ве­личина поля не остается постоянной. Оно систематиче­ски уменьшается, примерно на 0,05% в год. За последние 100 лет напряженность поля уменьшилась почти на 5%. При таком темпе его уменьшения (через 2000 лет) земное дипольное поле должно полностью исчезнуть. И тогда на Землю обрушится поток космического излучения, соот­ветственно увеличится и уровень радиации. Последствия могут быть самыми плачевными. Одновременно наблю­дается перемещение магнитных полюсов и мировых маг­нитных аномалий. Смещение оси диполя относительно центра Земли увеличилось с 252 км в 1829 году до 451 км в 1965-м. Уменьшение напряженности геомагнитного поля должно сказываться уже в настоящее время. Неко­торые ученые связывают изменения (инверсию) магнит­ного поля в прошлом с мутациями и гибелью флоры и фауны на поверхности Земли. Палеомагнитные исследо­вания горных пород (направление намагниченности гор­ных пород в различные геологические эпохи) показали, что такие изменения поля на нашей планете происходи­ли неоднократно. При этом северный и южный полюса меняются местами. Причина данного явления до сих пор полностью не разгадана.

Происхождение геомагнитного поля Земли науке не известно. В настоящее время принята за основу теория гидромагнитного динамо (ГД). Впервые эта идея была предложена английским физиком Лармором для объяс­нения магнетизма Солнца, а затем разрабатывалась Я.И. Френкелем и С.И. Брагинским применительно к Земле.

Механизм ГД заключается в следующем. В результате разницы температур в жидком ядре Земли возникают конвекционные потоки вещества в виде восьмерок, ко­торые тормозят вращение периферийных слоев ядра и ускоряют движение внутренних слоев. При наличии за­травочного магнитного поля в данной системе должно возникнуть самовозбуждение ГД и появиться электриче­ский ток, который и создает магнитное поле, что крайне сомнительно. Математическое описание теории ГД яв­ляется трехмерной задачей. Уравнения, которые прихо­дится решать, являются нелинейными уравнениями в ча­стных производных. В переводе на обычный русский язык это означает, что эта задача практически не подда­ется решению. С помощью такой математики можно объяснить все что угодно и доказать, что дважды два рав­но пяти. Разработаны кинематические модели ГД для крупномасштабного поля скоростей, ламинарное и тур­булентное динамо, но они еще больше запутывают про­блему. Кроме того, магнитное поле, возникающее при таком механизме его генерации, будет крайне неустой­чивым, чего в действительности не наблюдается.

Магнитное поле нашей планеты представляет собой сложную автоколебательную систему с различными пе­риодами пульсаций, которые зависят от множества фак­торов: электрических токов в ионосфере и магнитосфе­ре, солнечного ветра, изменения орбитальной скоро­сти Земли, вариаций скорости ее вращения вокруг своей оси, лунных и солнечных приливов, напряженности межпланетного и галактического магнитного поля и т.д. Вариации геомагнитного поля имеют различный пери­од — от сотых долей секунды до миллионов лет. Исходя из палеомагнитных данных (исследование направления намагниченности горных пород в прошлом), в конце Архея — 2,65 млрд лет назад — магнитный полюс находился на экваторе планеты. Там же были расположены ледни­ки, аналогичные современным полярным шапкам. При­близительно 700 млн лет назад северный магнитный по­люс был расположен в районе Калифорнийского полу­острова (США). Обнаружено существование в далеком прошлом магнитных полюсов в Тихом океане, Японии, Сибири, Аляске, Австралии, Индии. Так как ось магнит­ного полюса почти совпадает с географическим полю­сом, то можно предположить, что ось вращения Земли тоже периодически меняет свое положение в космиче­ском пространстве. В далеком прошлом тропический климат был на Русской равнине, в Антарктиде, Сибири. Ледники были расположены в Южной Америке, Африке, Индии, Австралии. Дрейфом континентов эти измене­ния климата объяснить невозможно, так как скорость перемещения материков по поверхности планеты слиш­ком мала.

Изучение поля с помощью археомагнитного метода показало, что основное дипольное магнитное поле испы­тывает медленные вариации с периодами: 11, 22, 60, 550, 1200, 1800, 7500 лет. Смены полярности полюсов Земли происходили неоднократно. На более продолжительных интервалах времени, согласно палеомагнитным исследо­ваниям, магнитное поле неоднократно меняло свою по­лярность, т.е. северный и южный полюса менялись мес­тами (инверсия поля). Моменты возникновения инвер­сии распределены во времени случайно. Изменения полярности поля происходили с периодом в 150 тысяч лет, но были обнаружены и более короткие периоды — в 50 тысяч лет. На сравнительно короткий период (1000— 10 000 лет) геомагнитное поле предположительно почти исчезало, а затем снова восстанавливалось, но уже с дру­гой полярностью. За последние 76 млн лет на Земле 171 раз магнитные полюса менялись местами. Последняя смена полярности магнитного поля произошла 12,5 ты­сячи лет назад.

Инверсию поля можно объяснить следующим. Если скорости вращения земной коры и ядра сравняются, то напряженность электрического поля значительно умень­шится. Магнитное поле Земли исчезнет на продолжи­тельное время, до тех пор пока не восстановится раз­ность в скоростях вращения внутреннего ядра и коры планеты. В следующий период между инверсиями ядро будет опережать вращение Земли. Направление конвек­ционных токов изменится, соответственно поменяется полярность геомагнитного поля.

В настоящее время наблюдаются значительные изме­нения магнитных полей в Солнечной системе и на на­шей планете. В 1957-м и 2001 годах, в период высочай­шей активности Солнца, поменялась полярность его дипольного магнитного поля. Примерно на один год Солнце превратилось в монополь. На Земле отмечено значительное смещение магнитных полюсов, дрейф ми­ровых магнитных аномалий — Бразильской, Канадской, Сибирской.

За последние 100 лет напряженность магнитного по­ля уменьшилась почти на 5%. В настоящее время ско­рость уменьшения напряженности поля еще более воз­росла и составляет 1,7% за последние 22 года. При таком темпе его изменения земное дипольное поле должно почти полностью исчезнуть уже через 2000 лет. И тогда на Землю обрушится поток солнечного и космического излучения. Соответственно, увеличится и уровень радиа­ции на поверхности нашей планеты. Последствия могут быть самыми плачевными.

В «Старшей Эдде», собрании древнеисландских ми­фологических и героических песен, составленных по­этом Снорри Стурлусоном в XIII веке, имеется предосте­режение о грядущем бедствии, где под термином «Сва- лин», вероятно, подразумевается магнитное поле Земли:

Свалин зовется щит,

Он скрывает солнца сиянье; Коль упадет он,

Пламя охватит и горы и море.