Γιατί το μαγνητικό πεδίο της Γης «γυρίζει» κάθε εκατομμύριο χρόνια περίπου; Όποιος και αν είναι ο λόγος, ή οι λόγοι, ο τρόπος με τον οποίο ρέει ο υγρός σίδηρος του εξωτερικού πυρήνα της Γης - τα ρεύματά του, η δομή του, οι μακροπρόθεσμοι κύκλοι του - είναι σημαντικός, είτε ως αιτία, αποτέλεσμα είτε λίγο και τα δύο.
Το κύριο συστατικό του πεδίου της Γης - το οποίο ορίζει τους μαγνητικούς πόλους - είναι ένα δίπολο που δημιουργείται από τη μεταφορά λιωμένου νικελίου-σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα (ο εσωτερικός πυρήνας είναι συμπαγής, οπότε ο ρόλος του είναι δευτερεύων. Θυμηθείτε ότι ο πυρήνας της Γης είναι καλά πάνω από τη θερμοκρασία Curie, οπότε ο σίδηρος δεν είναι σιδηρομαγνητικός).
Τι γίνεται όμως με τη λεπτή δομή; Ο εξωτερικός πυρήνας έχει, για παράδειγμα, το ισοδύναμο των αεριωθούμενων ροών της ατμόσφαιρας της Γης; Η πρόσφατη έρευνα μιας ομάδας γεωφυσικών στην Ιαπωνία ρίχνει φως σε αυτά τα ερωτήματα, και έτσι υπονοεί τι προκαλεί ανατροπές μαγνητικών πόλων.
Σχετικά με την εικόνα: Αυτή η εικόνα δείχνει πώς ένα φανταστικό σωματίδιο που αιωρείται στον εξωτερικό πυρήνα του υγρού σιδήρου τείνει να ρέει σε ζώνες ακόμη και όταν οι συνθήκες στο γεωδυναμικό είναι ποικίλες. Τα χρώματα αντιπροσωπεύουν τη στροβιλισμό ή την «ποσότητα περιστροφής» που βιώνει αυτό το σωματίδιο, όπου το κόκκινο σημαίνει θετική (ανατολική-δύση) ροή και το μπλε σημαίνει αρνητική (δυτική-ανατολική) ροή. Αριστερά προς τα δεξιά δείχνει πώς η ροή ανταποκρίνεται στην αύξηση των αριθμών Rayleigh, η οποία σχετίζεται με τη ροή που προκαλείται από την πλευστότητα. Πάνω προς τα κάτω δείχνει πώς η ροή ανταποκρίνεται στις αυξανόμενες γωνιακές ταχύτητες ολόκληρου του γεωδυναμικού συστήματος.
Οι άνεμοι του αεριωθούμενου ρεύματος που περιβάλλουν τον πλανήτη και εκείνοι στην ατμόσφαιρα των γιγάντων αερίου (Δίας, Κρόνος κ.λπ.) είναι παραδείγματα ροών ζωνών. «Ένα κοινό χαρακτηριστικό αυτών των ζωνικών ροών είναι ότι δημιουργούνται αυθόρμητα σε ταραχώδη συστήματα. Επειδή ο εξωτερικός πυρήνας της Γης πιστεύεται ότι βρίσκεται σε ταραχώδη κατάσταση, είναι πιθανό να υπάρχει ζωνική ροή στον υγρό σίδηρο του εξωτερικού πυρήνα », ανέφεραν η Akira Kageyama στο Πανεπιστήμιο Kobe και οι συνάδελφοί της, στην πρόσφατη εφημερίδα Nature. Η ομάδα βρήκε ένα δευτερεύον μοτίβο ροής όταν μοντελοποίησαν το γεωδυναμικό - το οποίο παράγει το μαγνητικό πεδίο της Γης - για να δημιουργήσει μια πιο λεπτομερή εικόνα της μεταφοράς στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, ένα δευτερεύον μοτίβο ροής που αποτελείται από εσωτερικά ακτινωτά λοφία σαν φύλλα, που περιβάλλονται από δυτικά κυλινδρική ζωνική ροή.
Αυτή η εργασία πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τον υπερυπολογιστή Earth Simulator, με έδρα την Ιαπωνία, ο οποίος προσέφερε επαρκή χωρική ανάλυση για να προσδιορίσει αυτά τα δευτερεύοντα εφέ. Ο Kageyama και η ομάδα του επιβεβαίωσαν επίσης, χρησιμοποιώντας ένα αριθμητικό μοντέλο, ότι αυτή η δομή διπλής μεταφοράς μπορεί να συνυπάρχει με την κυρίαρχη μεταφορά που δημιουργεί τους βόρειους και νότιους πόλους. αυτό είναι ένας κρίσιμος έλεγχος συνέπειας στα μοντέλα τους, «Επιβεβαιώνουμε αριθμητικά ότι η δομή διπλής μεταφοράς με τέτοια ζωνική ροή είναι σταθερή κάτω από ένα ισχυρό, αυτοπαραγόμενο μαγνητικό πεδίο διπόλου», γράφουν.
Αυτό το είδος ζωνικής ροής στον εξωτερικό πυρήνα δεν έχει παρατηρηθεί σε μοντέλα γεωδυναμικής στο παρελθόν, λόγω της έλλειψης επαρκούς ανάλυσης σε προηγούμενα μοντέλα. Τι ρόλο διαδραματίζουν αυτές οι ζωνικές ροές στην αναστροφή του μαγνητικού πεδίου της Γης είναι ένας τομέας έρευνας που θα είναι σε θέση να επιδιώξει ο Kageyama και τα αποτελέσματα της ομάδας του.
Πηγές: World Physics, βασισμένο σε ένα έγγραφο στο τεύχος της Φύσης στις 11 Φεβρουαρίου 2010. Αρχική σελίδα Earth Simulator
