Τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται από ηλεκτρικά φορτία σε κίνηση. Σε έναν ραβδόμορφο μαγνήτη, τα κινούμενα φορτία είναι ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω από άτομα. Στη Γη, πρόκειται για ηλεκτρόνια που μεταφέρονται από τα κυκλοφορούντα ρεύματα λιωμένου σιδήρου.
Οι λεπτομέρειες δεν είναι εντελώς κατανοητές. Αλλά, βασικά, το καυτό υλικό στον εξωτερικό πυρήνα υγρού σιδήρου της Γης διαστέλλεται, γίνεται πιο αραιό από το περιβάλλον του, και επομένως ανυψώνεται. Καθώς ψύχεται και γίνεται πιο αραιό, θα πρέπει να βυθιστεί ξανά προς τα κάτω. Αλλά η περιστροφή της Γης το εμποδίζει αυτό.
Advertisment
Κατά συνέπεια, το υγρό κυκλοφορεί γύρω από τον πυρήνα και η τριβή μεταξύ των διαφόρων στρωμάτων του τα φορτίζει – όπως ακριβώς μια πλαστική χτένα που τρίβεται πάνω σε ένα νάιλον. Αυτά τα κινούμενα φορτία είναι που δημιουργούν το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Οι δύο προϋποθέσεις για τον πλανητικό μαγνητισμό είναι επομένως ένας υγρός πυρήνας και η περιστροφή. Το γνωρίζουμε αυτό επειδή η Αφροδίτη, αν και έχει περίπου το μέγεθος της Γης, δεν έχει ουσιαστικά κανένα μαγνητικό πεδίο. Ο πλανήτης έχει υγρό πυρήνα αλλά περιστρέφεται αργά – μόνο μία φορά κάθε 243 ημέρες.
Γιατί μετακινούνται οι μαγνητικοί πόλοι της Γης
Αν και το μαγνητικό πεδίο της Γης μοιάζει πολύ με αυτό ενός ραβδόμορφου μαγνήτη, με βόρειο και νότιο πόλο, δεν είναι τόσο σταθερό, επειδή δημιουργείται από πολύπλοκες διεργασίες στο εσωτερικό της Γης. Αυτές προκαλούν την κίνηση των μαγνητικών πόλων.
Advertisment
Ιστορικά, ο Βόρειος Πόλος μετακινείται με ταχύτητα περίπου 15 χιλιομέτρων ανά έτος. Αλλά από τη δεκαετία του 1990 έχει επιταχυνθεί και τώρα κινείται με περίπου 55 χιλιόμετρα ετησίως προς τη Σιβηρία. Πρόκειται για εικασίες, αλλά αυτό μπορεί να προμηνύει μια «μαγνητική αντιστροφή» κατά την οποία οι μαγνητικοί βόρειοι και νότιοι πόλοι αλλάζουν θέση. Αυτό έχει συμβεί 171 φορές τα τελευταία 71 εκατομμύρια χρόνια – και έχουμε καθυστερήσει κατά μία αντιστροφή.
Μοντέλα του μαγνητικού πεδίου της Γης που βασίζονται σε δορυφορικές παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι η σημερινή μετακίνηση είναι το αποτέλεσμα μιας μάχης μεταξύ «κηλίδων» ασυνήθιστα έντονων μαγνητικών πεδίων βαθιά στο εσωτερικό του πλανήτη. Όσον αφορά την αντιστροφή του γήινου μαγνητικού πεδίου, κανείς δεν είναι 100% σίγουρος γιατί συμβαίνει αυτό.
Τι θα συνέβαινε αν το μαγνητικό πεδίο εξαφανιζόταν
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τις μαγνητικές αντιστροφές μετρώντας το μαγνητικό πεδίο εκατέρωθεν των μεσοατλαντικών κορυφογραμμών από τις οποίες εξάγεται λιωμένο πέτρωμα σαν οδοντόκρεμα από σωληνάριο. Καθώς στερεοποιείται, οι κρύσταλλοί του ευθυγραμμίζονται κατά μήκος της κατεύθυνσης του μαγνητικού πεδίου της Γης εκείνη τη στιγμή, δίνοντας πληροφορίες για τις αντιστροφές.
Οι αντιστροφές πιστεύεται ότι λαμβάνουν χώρα σε διάστημα 1.000 έως 10.000 ετών, κατά τη διάρκεια του οποίου το πεδίο συρρικνώνεται στο μηδέν πριν αυξηθεί ξανά με την αντίθετη πολικότητα. Υπήρχαν επομένως περίοδοι -ίσως και αιώνες- κατά τις οποίες η Γη δεν είχε ουσιαστικά μαγνητικό πεδίο.
Αυτό είναι επικίνδυνο για τη ζωή, καθώς το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη εκτείνεται πολύ μακριά στο διάστημα και δημιουργεί μια προστατευτική φούσκα γύρω από τη Γη, θωρακίζοντας την επιφάνεια του πλανήτη από τον «τυφώνα» των σωματιδίων του «ηλιακού ανέμου» του Ήλιου και των σωματιδίων «κοσμικής ακτινοβολίας» υψηλότερης ενέργειας από το διάστημα.
Κανονικά, αυτά διοχετεύονται με ασφάλεια στους πόλους, δημιουργώντας το σέλας. Χωρίς ένα προστατευτικό πεδίο, αυτή η θανατηφόρα ακτινοβολία θα αύξανε το ρυθμό μετάλλαξης των ζωντανών κυττάρων, οδηγώντας σε καρκίνους στα ζώα. Παρ’ όλα αυτά, η ζωή έχει αντέξει μεγάλο αριθμό τέτοιων γεγονότων στο παρελθόν χωρίς να εξαλειφθεί.
Πόσο σταθερό είναι το μαγνητικό πεδίο της Γης
Το γεγονός ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης εξαρτάται από ηλεκτρικά ρεύματα που μεταφέρονται από λιωμένο υλικό που κυκλοφορεί στο ταραχώδες εσωτερικό του πλανήτη σημαίνει ότι είναι εγγενώς μεταβλητό, όπως αποδεικνύεται από τη σημερινή μετακίνηση του μαγνητικού βόρειου πόλου (ο μαγνητικός νότιος πόλος, παραδόξως, δεν αλλάζει το ίδιο γρήγορα).
Αυτό όμως που είναι αξιοσημείωτο είναι ότι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τέτοιες βίαιες εσωτερικές δονήσεις είναι σχετικά σταθερό το 99,9% του χρόνου. Είναι η σταθερότητα του μαγνητικού πεδίου της Γης και η αξιοπιστία της προστασίας που παρέχει, που επέτρεψε στη ζωή στη Γη να υπάρχει ως είναι για σχεδόν τουλάχιστον 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Πώς χρησιμοποιούν τα ζώα το μαγνητικό πεδίο για να πλοηγηθούν
Πολλά πλάσματα επιδεικνύουν αξιοσημείωτα επιτεύγματα πλοήγησης. Ως εκ τούτου, έχει δημιουργηθεί η υποψία ότι διαθέτουν κάποιο είδος μαγνητικής αίσθησης, που τους επιτρέπει να ανιχνεύουν τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου μεταξύ των πόλων. Ο εντοπισμός του μηχανισμού, ωστόσο, έχει αποδειχθεί δύσκολος. Το 2021 όμως σημειώθηκε πρόοδος από Ιάπωνες επιστήμονες που ερεύνησαν μια διαδικασία που ανακαλύφθηκε πριν από πολλά χρόνια.
Στη δεκαετία του 1970, ο Richard Blakemore, μεταπτυχιακός φοιτητής στις ΗΠΑ, παρατήρησε μονοκύτταρους οργανισμούς να ρέουν προς μια σταθερή κατεύθυνση σε μια λασπώδη λίμνη και έδειξε ότι ανταποκρίνονταν σε ένα μαγνητικό πεδίο. Οι βιολόγοι ανακάλυψαν αργότερα ότι τέτοιοι μονοκύτταροι οργανισμοί περιέχουν μικροσκοπικά σακουλάκια μαγνητικού οξειδίου του σιδήρου ή θειούχου σιδήρου.
Τώρα, οι Noboru Ikeya και Jonathan Woodward στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο έδειξαν ότι ένα μαγνητικό πεδίο προκαλεί χημικές αλλαγές που μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά των κυττάρων. Αυτό το πέτυχαν με τη βοήθεια μιας κυτταρικής χημικής ουσίας που φθορίζει ανάλογα με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Όταν κούνησαν έναν μαγνήτη κοντά σε κύτταρα, η χημική ουσία εξασθένησε έως και 3,5%.
Πηγή: www.sciencefocus.com/planet-earth/earth-magnetic-field
