Север станет югом, юг - севером, а все живое на планете погибнет - такую жуткую картину рисуют американские ученые. Российские специалисты с ними не согласны

ТРЕВОЖНАЯ РОКИРОВКА

Американские специалисты из Университета Джонса Хопкинса (США) недавно напугали: грядет смена магнитных полюсов. Такой вывод они сделали после того, как выяснили: в земном ядре происходят хаотичные процессы. Одна сторона твердого внутреннего ядра (другая часть ядра - внешняя и жидкая. - Ред.) Земли потихоньку растет, тогда как другая медленно тает.

Такой однобокий рост земного ядра может спровоцировать быстрое смещение магнитного северного полюса на восток, и в итоге север и юг поменяются местами, - пророчит автор исследования Питер Олсон. - Перемещение магнитных полей было подтверждено и спутниковыми данными. Когда произойдет планетарный катаклизм - не знаю. Хаос в ядре мешает делать долгосрочные прогнозы.

Но его коллеги из других стран более категоричны. Датские ученые из копенгагенского НИИ пространства утверждают: переполюсовка произойдет уже через 40 лет. А сотрудники парижского института Земли убеждены, что через 100. И рисуют картины настоящего апокалипсиса.

Вот самые «маленькие» беды, которые несет эта рокировка: выйдут из строя навигационная и электронная техника, а птицы и рыбы потеряются в пространстве.

А самое худшее - изменится климат. Озоновый слой истончится или совсем исчезнет. На планету из космоса обрушится поток солнечной радиации, обычно отклоняемый магнитным «щитом». И погода станет непредсказуемой. Зимы станут суровее, лето - засушливей. Ливни, наводнения создадут угрозу Всемирного потопа. Землетрясения перелицуют лик планеты. Вся наша жизнь окажется под угрозой.

Судя по ископаемым останкам животных и растений за последние 540 миллионов лет во время переполюсовок происходят резкие скачки в эволюции биосферы, и погибает большинство живых организмов, - считает Рено Деген из Университета Джонса Хопкинса (США). - Не исключено, что именно в результате такой рокировки как раз и погибли динозавры.

Выдвигаются и фантастические гипотезы

В результате смены магнитных полюсов Земли погибла Атлантида и другие цивилизации, некогда населявшие нашу планету, - уверяют геологи Уильям Райан и Уолтер Питмен из Колумбийского университета. - И даже Марс стал необитаем, поскольку при переполюсовке исчезло магнитное поле, что в свою очередь привело к улетучиванию атмосферы на Красной планете.

Неужели нас ждет судьба Марса? За комментариями мы обратились к заместителю директора Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, доктору технических наук Вячеславу Конешову.

МОЩНЫЙ МАГНИТ ВНУТРИ ПЛАНЕТЫ

Вячеслав Николаевич, на самом деле нам угрожает планетарная катастрофа?

К счастью, нет, - успокоил нас профессор. - За всю историю Земли магнитные полюса менялись местами несколько раз за 8,5 миллиардов лет существования Земли. И планета жива, и мы сегодня вместе с ней. Смена магнитных полюсов - это обычная история существования магнитного поля на нашей планете.

А как возникло магнитное поле у Земли? Кто-то положил внутрь нашей планеты мощный магнит?

Мы живем на скорлупе под названием поверхность планеты Земля. Скорлупа называется «литосфера». И внутри этого яйца с радиусом в 6 370 км есть мантия с разными слоями, жидкое и твердое ядро. Скорлупа тонкая. Под океанами - 10-15 км, под континентами - 50-60 км. И вот движение мантии порождает магнитное поле Земли. Так утверждает всеми признанная теория геомагнитного динамо.

Мантия движется по часовой стрелке или против?

Нет, оно движется, как хочет. Может менять свою скорость и направление. Причем, это движение не зависит от географической оси вращения планеты (магнитный полюс и географический полюс не совпадают, их отклонение друг от друга равно 7 градусам. - Ред.). А так как мантия - это основная и очень большая масса планеты, то она движется очень медленно. Поэтому быстро свое движение менять не может. Это как мощный грузовик, который не в состоянии развернуться на 180 градусов на полном ходу. И вы думаете, что за 40 или 100 лет полюса поменяются местами? Полный абсурд!

А влияет на наш «грузовик» аномальное поведение ядра?

Эта теория имеет право на жизнь по простой причине: внутри планеты ядро состоит из двух фракций - есть жидкая часть ядра и есть твердая. Твердый сам центр планеты. И аномалия в центральной части ядра, которая состоит из чистых металлов, железа, например, неким образом влияет на магнитное поле Земли. Но само ядро не создает магнитное поле и, значит, не влияет на переполюсовку.

Хорошо, но если не через сто лет, а через тысячу магнитные полюса поменяются местами, что будет?

Ничего! Вот прилетели вы в Австралию, где тень падает не на север, а на юг. Вас бы это трогает? Также, когда и магнитная стрелка компаса будет показывать в другом направлении, никому от этой перемены не будет ни жарко, ни холодно. За последний миллиард лет нынешний северный магнитный полюс начал движение в северной Австралии, прошелся по Тихому океану до положения нашего географического полюса, а теперь идет в обратную сторону. Ну и что! Главное - чтобы магнитное поле сохранялось. Ведь оно защищает человечество от жесткого излучения космоса.

А если поле исчезнет, то планету сожгут космические лучи?

Не ко мне вопрос, думаю, что просто человечеству будет дискомфортно жить. Но конца света не наступит.

Полвека назад северный магнитный полюс двигался со скоростью 10 км в год, в начале 2000-х - 40 км в год? Сейчас бежит быстрее?

Да, скорость его увеличилась немного.

Выходит, в лесу можем заблудиться?

Это мы раньше ориентировались по стрелке магнитного компаса. Но и тогда тот, кто занимался настоящей навигацией, еще имел карту магнитного склонения, которое показывало, насколько отличалось положение северного полюса от географического. В наших широтах эта разница равна 7 градусам, а для других широт существуют карты магнитного склонения. Это было важно для штурмана. Но сейчас уже не так важны эти карты склонений, потому что сейчас все человечество в основном ориентируется по спутниковой навигации (GPS), которая координаты определяет. На судах и самолетах установлены гирокомпасы и средства инерциальной навигации – они дублируют работу спутниковых систем. Практическая значимость использования магнитного поля для навигации уменьшается, хотя магнитные компасы установлены везде.

А климат из-за переполюсовки не меняется? А то метеосводки уж очень тревожные: наводнения, ливни, жара несусветная.

Магнитное поле Земли влияет на климат, но не так существенно. Например, в его спектре проявляется определенные циклы - вековые или 11-летние. Но человечество всегда жило при этих циклах спокойно.

Знаете ли вы, что магнитное поле Земли постепенно теряет свою стабильность? А ведь оно защищает нас от потенциально опасного солнечного излучения. Однако землянам пока нет нужды прятаться в подземных бункерах или пытаться искать пристанище на чужих планетах. На самом деле подобные изменения происходят в течение многих миллионов лет.

Как часто происходит смещение полюсов?

Мы думаем, что компасы всегда будут указывать на север. Но земная история знала периоды, когда магнитные полюса менялись друг с другом местами. Такое происходило неоднократно. Современные ученые выдвинули теорию, что с течением времени все больше теряется геомагнитная стабильность. А это значит, что интервалы до каждого последующего смещения постепенно сокращаются, а в далеком прошлом магнитное поле было менее склонно к полюсным разворотам.

На сегодняшний день учеными произведен подробный анализ геологических данных, в котором отражена дестабилизация магнитного поля. В далеком прошлом полюс Земли мог совершать разворот каждые 5 миллионов лет, но теперь это происходит каждые 200 тысяч лет.

Как устроено ядро Земли?

Само магнитное поле питается от центра планеты. Там, в глубинах недр, расположено твердое внутреннее ядро, окруженное более жидким внешним ядром. Ученые полагают, что основным содержимым ядра являются железные метеориты. Их температура повышается в пределах внешнего, более горячего ядра, а затем охлаждается в пределах внутреннего. Таким образом, создаются конвекционные потоки, которые в сочетании с вращением Земли генерируют геомагнитное смещение.

Последнее смещение полюсов

Считается, что последнее крупное смещение наблюдалось 781 тысячу лет назад. Из-за изменения температуры и потоков жидкости изменилась и сила магнитного поля. Это привело к тому, что Северный и Южный полюса поменялись местами. Теперь это можно отследить в земных породах. Когда лава остывает, частицы металлических оксидов внутри породы указывают направление преобладающего магнитного поля. Именно так ученым удается определить исторические положения магнитных полюсов. Необходимо лишь получить для изучения образцы лавы и подробно исследовать их состав.

Как земное ядро влияет на геомагнитную ситуацию?

В результате проведенных опытов удалось установить, что в течение последних 100 миллионов лет развороты геомагнитных полюсов наблюдались приблизительно 170 раз. И, как мы уже знаем, последний крупный разворот произошел 781 тысячу лет назад.

Теоретически смещения полюсов зависят от поведения земного ядра. Исследователи полагают, что в наших недрах происходят определенные изменения. Твердое и более холодное внутреннее ядро медленно увеличивается, а жидкое внешнее ядро постепенно затвердевает и охлаждается.

Эта ситуация и стимулирует более частые геомагнитные смещения. Исследователь Гарри Глатцмайер из Университета Калифорнии полагает, что большое внутреннее ядро создает определенные препятствия для токов, проходящих через внешнее ядро. Именно это и провоцирует геомагнитную неустойчивость. Однако эту гипотезу трудно проверить. Поэтому обратимся для некоторых разъяснений к финским ученым.

Самое точное исследование

Тони Вейкколайнен из Университета Хельсинки собрал воедино все существующие данные из образцов геомагнитных пород, датированных от 500 миллионов до 3 миллиардов лет назад. Для начала ученый исключил все наименее надежные данные, например образцы, содержащие гематит. Этот минерал может образовываться в породе через время, что приводит к путанице в данных. Также не подходят для изучения образцы, содержащие гранит.

Поэтому из имеющихся 300 вариантов финский геолог оставил для изучения лишь 55. Эти образцы и дали представление о том, как часто магнитные полюса земли меняли свою дислокацию. Исследование Тони Вейкколайнена подтвердило теорию о том, что в далеком прошлом геомагнитное поле было более стабильным, а полюса смещались реже.

Заключение

Смещение полюсов в период между 500 миллионов и 1,5 миллиардов лет назад происходило приблизительно один раз каждые 3,7 миллионов лет. Если рассматривать более ранний период (между 1,5 и 2,9 миллиардов лет назад), магнитное поле менялось каждые 5 миллионов лет. В последние 150 миллионов лет полюса смещаются каждые 600 тысяч лет, в настоящий момент эта тенденция получила еще большее ускорение (каждые 200 тысяч лет). Пока не ясно, что произойдет, когда магнитное поле сильно ослабеет или исчезнет во время разворота. Ученые предполагают, что это может принести серьезный ущерб электрическим сетям и системам связи.

У нашей планеты есть магнитное поле, которое можно наблюдать, например, с помощью компаса. Оно в основном образуется в очень горячем расплавленном ядре планеты и, вероятно, имелось большую часть времени существования Земли. Поле представляет собой диполь, т. е. у него есть один северный и один южный магнитный полюс.

В них стрелка компаса будет указывать прямо вниз или вверх, соответственно. Это похоже на поле магнита на холодильник. Однако геомагнитное поле Земли претерпевает множество небольших изменений, что делает аналогию несостоятельной. В любом случае, можно сказать, что в настоящее время есть два полюса, наблюдаемые на поверхности планеты: один в северном полушарии и один в южном.

Инверсией геомагнитного поля называется процесс, при котором южный магнитный полюс превращается в северный, а тот, в свою очередь, становится южным. Интересно отметить, что магнитное поле может иногда подвергаться экскурсии, а не развороту. В этом случае оно претерпевает большое снижение его общей силы, то есть силы, которая перемещает стрелку компаса.

Во время экскурсии поле не меняет своего направления, а восстанавливается с той же полярностью, то есть север остается севером и юг югом.

Как часто происходит смена полюсов Земли?

Как свидетельствует геологическая летопись, магнитное поле нашей планеты меняло полярность много раз. В этом можно убедиться по закономерностям, обнаруженным в вулканических породах, особенно извлеченных со дна океана. За последние 10 млн лет в среднем происходило 4 или 5 разворотов в миллион лет.

В другие моменты истории нашей планеты, например, во время мелового периода, были более длительные периоды смены полюсов Земли. Их невозможно предсказать, и они не носят регулярный характер. Поэтому можно говорить только о среднем интервале инверсии.

Разворачивается ли магнитное поле Земли в настоящее время? Как это проверить?

Измерения геомагнитных характеристик нашей планеты проводились более или менее постоянно с 1840 года. Некоторые измерения даже датированы XVI веком, например, в Гринвиче (Лондон). Если посмотреть на тенденции изменения силы магнитного поля за этот период, то можно увидеть ее снижение.

Проецирование данных вперед во времени дает нулевой дипольный момент через примерно 1500–1600 лет. Это является одной из причин того, почему некоторые считают, что поле может находиться на ранних стадиях инверсии. Из исследований намагниченности минералов в древних глиняных горшках известно, что во времена Древнего Рима оно было в два раза сильнее, чем сейчас.

Тем не менее, текущая сила поля не является особо низкой с точки зрения диапазона ее значений за последние 50 000 лет, а с момента, когда произошла последняя смена полюсов Земли, прошло почти 800 000 лет. Кроме того, принимая во внимание сказанное ранее об экскурсии, и зная о свойствах математических моделей, далеко не ясно, можно ли экстраполировать данные наблюдений на 1500 лет.

Как быстро происходит инверсия полюсов?

Полная запись истории хотя бы одного разворота отсутствует, поэтому все утверждения, которые можно сделать, в основном базируются на математических моделях и частично на ограниченных доказательствах, полученных из горных пород, которые сохранили отпечаток древнего магнитного поля со времени их формирования.

Например, расчеты дают основание предположить, что полная смена полюсов Земли может занять от одной до нескольких тысяч лет. Это быстро по геологическим меркам, но медленно в масштабе человеческой жизни.

Что происходит во время разворота? Что мы видим на поверхности Земли?

Как уже было сказано выше, у нас имеются ограниченные данные геологических измерений о закономерностях изменения поля во время инверсии. Основываясь на моделях, рассчитанных на суперкомпьютерах, можно было бы ожидать гораздо более сложной структуры на поверхности планеты, при которой имеется не один южный и один северный магнитный полюс.

Землю ожидает их «странствие» от своего нынешнего положения по направлению к экватору и через него. Общая напряженность поля в любой точке планеты может составить не более одной десятой ее значения в настоящее время.

Опасность для навигации

Без магнитного щита современные технологии будут больше подвержены риску воздействия солнечных бурь. Наиболее уязвимыми являются спутники. Они не рассчитаны выдерживать солнечные штормы в отсутствие магнитного поля. Так что, если спутники GPS прекратят работу, то все самолеты будут посажены на землю.

Конечно, в самолетах в качестве резервного средства есть компасы, но они, безусловно, не будут точными во время магнитного сдвига полюсов. Таким образом, даже самой возможности выхода из строя спутников GPS будет достаточно, чтобы посадить самолеты – в противном случае они могут потерять навигацию в ходе полета. Суда столкнутся с теми же проблемами.

Озоновый слой

Ожидается, что во время инверсии магнитного поля Земли озоновый слой полностью исчезнет (и снова появится после этого). Крупные солнечные бури во время разворота могут вызвать истощение озонового слоя. Количество заболеваний раком кожи возрастет в 3 раза. Воздействие на все живые существа трудно предсказать, но также может иметь катастрофические последствия.

Смена магнитных полюсов Земли: последствия для энергосистем

В одном исследовании массивные солнечные бури были названы вероятной причиной полярной инверсии. В другом - виновником этого события станет глобальное потепление, а оно может быть вызвано повышенной активностью Солнца.

Во время разворота зашиты магнитного поля не будет, и если произойдет солнечная буря, ситуация ухудшится еще больше. Жизнь на нашей планете не будет затронута в целом, и общества, которые не зависят от технологии, также будут в полном порядке. Но Земля будущего ужасно пострадает, если разворот произойдет быстро.

Электрические сети перестанут функционировать (их может вывести их из строя большая солнечная буря, а инверсия повлияет намного больше). При отсутствии электричества не будет водоснабжения и канализации, заправочные станции перестанут работать, остановятся поставки продовольствия.

Работоспособность аварийных служб окажется под вопросом, и они не смогут на что-то влиять. Погибнут миллионы, а миллиарды столкнутся с большими трудностями. Только те, кто заранее запасся пищей и водой, смогут справиться с ситуацией.

Опасность космического излучения

Наше геомагнитное поле отвечает за блокирование примерно 50% космических лучей. Поэтому при его отсутствии уровень космического излучения удвоится. Несмотря на то, что это приведет к увеличению мутаций, летальных последствий это иметь не будет. С другой стороны, одной из возможных причин сдвига полюсов является увеличение солнечной активности.

Это может привести к увеличению числа заряженных частиц, достигающих нашей планеты. В таком случае Земля будущего подвергнется большой опасности.

Сохранится ли жизнь на нашей планете?

Природные катастрофы, катаклизмы маловероятны. Геомагнитное поле находится в области пространства, называемой магнитосферой, формируемой действием солнечного ветра.

Магнитосфера отклоняет не все высокоэнергетические частицы, которые излучает Солнце с солнечным ветром и другие источники в Галактике. Иногда наше светило особенно активно, например, когда на нем много пятен, и оно может посылать облака частиц в направлении Земли.

Во время таких солнечных вспышек и корональных выбросов массы, космонавтам на околоземной орбите, возможно, потребуется дополнительная защита, чтобы избежать более высоких доз радиации.

Поэтому мы знаем, что магнитное поле нашей планеты обеспечивает лишь частичную, а не полную защиту от космического излучения. Кроме того, высокоэнергетические частицы могут даже ускоряться в магнитосфере. На поверхности Земли атмосфера действует как дополнительный защитный слой, останавливающий все, кроме наиболее активного солнечного и галактического излучения.

При отсутствии магнитного поля атмосфера будет по-прежнему поглощать большую часть излучения. Воздушная оболочка защищает нас так же эффективно, как слой бетона толщиной 4 м.

Человеческие существа и их предки жили на Земле в течение нескольких миллионов лет, за которые произошло немало инверсий, и нет никакой очевидной корреляции между ними и развитием человечества. Точно так же время разворотов не совпадает с периодами вымирания видов, о чем свидетельствует геологическая история.

Некоторые животные, такие как голуби и киты, используют геомагнитное поле для навигации. Предполагая, что разворот занимает несколько тысяч лет, то есть длится многие поколения каждого вида, тогда эти животные могут хорошо адаптироваться к изменяющейся магнитной среде или развить другие методы навигации.

О магнитном поле

Источником магнитного поля является богатое железом жидкое внешнее ядро ​​Земли. Оно совершает сложные движения, являющиеся результатом конвекции тепла глубоко внутри ядра и вращения планеты. Движение жидкости непрерывно и никогда не останавливается, даже во время разворота.

Оно может прекратиться только после исчерпания источника энергии. Тепло производится частично из-за преобразования жидкого ядра в твердое, расположенного в центре Земли. Этот процесс совершается непрерывно в течение миллиардов лет. В верхней части ядра, которая расположена в 3000 км ниже уровня поверхности под скалистой мантией, жидкость может перемещаться в горизонтальном направлении со скоростью десятков километров в год.

Ее движение поперек существующих силовых линий производит электрические токи, а они, в свою очередь, генерируют магнитное поле. Этот процесс носит название адвекции. Для того, чтобы сбалансировать рост поля, и тем самым стабилизировать т. н. «геодинамо», необходима диффузия, при которой происходит «утечка» поля из ядра и его разрушение.

В конечном счете, поток жидкости создает сложную картину магнитного поля на поверхности Земли со сложным изменением во времени.

Компьютерные расчеты

Моделирование геодинамо на суперкомпьютерах продемонстрировало сложный характер поля и его поведения с течением времени. Расчеты также показали инверсию полярности, когда происходит смена полюсов Земли. В таких симуляциях сила основного диполя ослабевает до 10% от нормального значения (но не до нуля), а существующие полюса могут странствовать по всему земному шару совместно с другими временными северными и южными полюсами.

Твердое железное внутреннее ядро ​​нашей планеты в этих моделях играет важную роль в управлении процессом разворота. Из-за своего твердого состояния оно ​​не может генерировать магнитное поле адвекцией, но любое поле, которое образуется в жидкости внешнего ядра может диффундировать, или распространяться во внутреннее. Адвекция во внешнем ядре, кажется, регулярно пытается инвертировать.

Но пока поле, запертое во внутреннем ядре, ​​сначала не диффундирует, реальная смена магнитных полюсов Земли не произойдет. По существу, внутреннее ядро ​​сопротивляется диффузии любого «нового» поля и, возможно, только одна из каждых десяти попыток такого разворота является успешной.

Магнитные аномалии

Следует подчеркнуть, что, хотя эти результаты и являются увлекательными сами по себе, неизвестно, можно ли их отнести к реальной Земле. Тем не менее, у нас есть математические модели магнитного поля нашей планеты за последние 400 лет с ранними данными, основанными на наблюдениях моряков торгового и военно-морского флота.

Их экстраполяция на внутреннюю структуру земного шара показывает рост с течением времени областей обратного потока на границе ядра и мантии. В этих точках стрелка компаса ориентирована, по сравнению с прилегающими районами, в противоположном направлении – внутрь или из ядра.

Эти участки с обратным потоком в южной части Атлантического океана в первую очередь несут ответственность за ослабление главного поля. Они также отвечают за минимальную напряженность, называемую Бразильской магнитной аномалией, центр которой расположен под Южной Америкой.

В этой области частицы с высокими энергиями могут приблизиться к Земле более близко, вызывая повышенный радиационный риск для спутников на низкой околоземной орбите. Предстоит еще многое сделать для большего понимания свойств глубинного строения нашей планеты.

Это мир, где значения давления и температуры аналогичны параметрам поверхности Солнца, и наше научное понимание достигает своего предела.

У нашей планеты есть магнитное поле, которое можно наблюдать, например, с помощью компаса. Оно в основном образуется в очень горячем расплавленном ядре планеты и, вероятно, имелось большую часть времени существования Земли. Поле представляет собой диполь, т. е. у него есть один северный и один южный магнитный полюс. В них стрелка компаса будет указывать прямо вниз или вверх, соответственно. Это похоже на поле магнита на холодильник. Однако геомагнитное поле Земли претерпевает множество небольших изменений, что делает аналогию несостоятельной. В любом случае, можно сказать, что в настоящее время есть два полюса, наблюдаемые на поверхности планеты: один в северном полушарии и один в южном.

Инверсией называется процесс, при котором южный магнитный полюс превращается в северный, а тот, в свою очередь, становится южным. Интересно отметить, что магнитное поле может иногда подвергаться экскурсии, а не развороту. В этом случае оно претерпевает большое снижение его общей силы, то есть силы, которая перемещает стрелку компаса. Во время экскурсии поле не меняет своего направления, а восстанавливается с той же полярностью, то есть север остается севером и юг югом.

Как часто происходит смена полюсов Земли?

Как свидетельствует геологическая летопись, магнитное поле нашей планеты меняло полярность много раз. В этом можно убедиться по закономерностям, обнаруженным в вулканических породах, особенно извлеченных со дна океана. За последние 10 млн лет в среднем происходило 4 или 5 разворотов в миллион лет. В другие моменты истории нашей планеты, например, во время мелового периода, были более длительные периоды смены полюсов Земли. Их невозможно предсказать, и они не носят регулярный характер. Поэтому можно говорить только о среднем интервале инверсии.

Разворачивается ли магнитное поле Земли в настоящее время? Как это проверить?

Измерения геомагнитных характеристик нашей планеты проводились более или менее постоянно с 1840 года. Некоторые измерения даже датированы XVI веком, например, в Гринвиче (Лондон). Если посмотреть на тенденции изменения поля за этот период, то можно увидеть ее снижение. Проецирование данных вперед во времени дает нулевой через примерно 1500-1600 лет. Это является одной из причин того, почему некоторые считают, что поле может находиться на ранних стадиях инверсии. Из исследований намагниченности минералов в древних глиняных горшках известно, что во времена Древнего Рима оно было в два раза сильнее, чем сейчас.

Тем не менее, текущая сила поля не является особо низкой с точки зрения диапазона ее значений за последние 50 000 лет, а с момента, когда произошла последняя смена полюсов Земли, прошло почти 800 000 лет. Кроме того, принимая во внимание сказанное ранее об экскурсии, и зная о свойствах математических моделей, далеко не ясно, можно ли экстраполировать данные наблюдений на 1500 лет.

Как быстро происходит инверсия полюсов?

Полная запись истории хотя бы одного разворота отсутствует, поэтому все утверждения, которые можно сделать, в основном базируются на математических моделях и частично на ограниченных доказательствах, полученных из горных пород, которые сохранили отпечаток древнего магнитного поля со времени их формирования. Например, расчеты дают основание предположить, что полная смена полюсов Земли может занять от одной до нескольких тысяч лет. Это быстро по геологическим меркам, но медленно в масштабе человеческой жизни.

Что происходит во время разворота? Что мы видим на поверхности Земли?

Как уже было сказано выше, у нас имеются ограниченные данные геологических измерений о закономерностях изменения поля во время инверсии. Основываясь на моделях, рассчитанных на суперкомпьютерах, можно было бы ожидать гораздо более сложной структуры на поверхности планеты, при которой имеется не один южный и один северный магнитный полюс. Землю ожидает их «странствие» от своего нынешнего положения по направлению к экватору и через него. Общая напряженность поля в любой точке планеты может составить не более одной десятой ее значения в настоящее время.

Опасность для навигации

Без магнитного щита современные технологии будут больше подвержены риску воздействия солнечных бурь. Наиболее уязвимыми являются спутники. Они не рассчитаны выдерживать солнечные штормы в отсутствие магнитного поля. Так что, если спутники GPS прекратят работу, то все самолеты будут посажены на землю.

Конечно, в самолетах в качестве резервного средства есть компасы, но они, безусловно, не будут точными во время магнитного сдвига полюсов. Таким образом, даже самой возможности выхода из строя спутников GPS будет достаточно, чтобы посадить самолеты - в противном случае они могут потерять навигацию в ходе полета.

Суда столкнутся с теми же проблемами.

Озоновый слой

Ожидается, что во время инверсии магнитного поля Земли полностью исчезнет (и снова появится после этого). Крупные солнечные бури во время разворота могут вызвать истощение озонового слоя. Количество заболеваний раком кожи возрастет в 3 раза. Воздействие на все живые существа трудно предсказать, но также может иметь катастрофические последствия.

Смена магнитных полюсов Земли: последствия для энергосистем

В одном исследовании массивные были названы вероятной причиной полярной инверсии. В другом - виновником этого события станет глобальное потепление, а оно может быть вызвано повышенной активностью Солнца. Во время разворота зашиты магнитного поля не будет, и если произойдет солнечная буря, ситуация ухудшится еще больше. Жизнь на нашей планете не будет затронута в целом, и общества, которые не зависят от технологии, также будут в полном порядке. Но Земля будущего ужасно пострадает, если разворот произойдет быстро. Электрические сети перестанут функционировать (их может вывести их из строя большая солнечная буря, а инверсия повлияет намного больше). При отсутствии электричества не будет водоснабжения и канализации, заправочные станции перестанут работать, остановятся поставки продовольствия. Работоспособность окажется под вопросом, и они не смогут на что-то влиять. Погибнут миллионы, а миллиарды столкнутся с большими трудностями. Только те, кто заранее запасся пищей и водой, смогут справиться с ситуацией.

Опасность космического излучения

Наше геомагнитное поле отвечает за блокирование примерно 50% Поэтому при его отсутствии уровень удвоится. Несмотря на то, что это приведет к увеличению мутаций, летальных последствий это иметь не будет. С другой стороны, одной из возможных причин сдвига полюсов является увеличение солнечной активности. Это может привести к увеличению числа заряженных частиц, достигающих нашей планеты. В таком случае Земля будущего подвергнется большой опасности.

Сохранится ли жизнь на нашей планете?

Природные катастрофы, катаклизмы маловероятны. Геомагнитное поле находится в области пространства, называемой магнитосферой, формируемой действием солнечного ветра. Магнитосфера отклоняет не все высокоэнергетические частицы, которые излучает Солнце с солнечным ветром и другие источники в Галактике. Иногда наше светило особенно активно, например, когда на нем много пятен, и оно может посылать облака частиц в направлении Земли. Во время таких и корональных выбросов массы, космонавтам на околоземной орбите, возможно, потребуется дополнительная защита, чтобы избежать более высоких доз радиации. Поэтому мы знаем, что магнитное поле нашей планеты обеспечивает лишь частичную, а не полную защиту от космического излучения. Кроме того, высокоэнергетические частицы могут даже ускоряться в магнитосфере.

На поверхности Земли атмосфера действует как дополнительный защитный слой, останавливающий все, кроме наиболее активного солнечного и галактического излучения. При отсутствии магнитного поля атмосфера будет по-прежнему поглощать большую часть излучения. Воздушная оболочка защищает нас так же эффективно, как слой бетона толщиной 4 м.

Без последствий

Человеческие существа и их предки жили на Земле в течение нескольких миллионов лет, за которые произошло немало инверсий, и нет никакой очевидной корреляции между ними и развитием человечества. Точно так же время разворотов не совпадает с периодами вымирания видов, о чем свидетельствует геологическая история.

Некоторые животные, такие как голуби и киты, используют геомагнитное поле для навигации. Предполагая, что разворот занимает несколько тысяч лет, то есть длится многие поколения каждого вида, тогда эти животные могут хорошо адаптироваться к изменяющейся магнитной среде или развить другие методы навигации.

Более техническое описание

Источником магнитного поля является богатое железом жидкое внешнее ядро ​​Земли. Оно совершает сложные движения, являющиеся результатом конвекции тепла глубоко внутри ядра и вращения планеты. Движение жидкости непрерывно и никогда не останавливается, даже во время разворота. Оно может прекратиться только после исчерпания источника энергии. Тепло производится частично из-за преобразования жидкого ядра в твердое, расположенного в центре Земли. Этот процесс совершается непрерывно в течение миллиардов лет. В верхней части ядра, которая расположена в 3000 км ниже уровня поверхности под скалистой мантией, жидкость может перемещаться в горизонтальном направлении со скоростью десятков километров в год. Ее движение поперек существующих силовых линий производит электрические токи, а они, в свою очередь, генерируют магнитное поле. Этот процесс носит название адвекции. Для того, чтобы сбалансировать рост поля, и тем самым стабилизировать т. н. «геодинамо», необходима диффузия, при которой происходит «утечка» поля из ядра и его разрушение. В конечном счете, поток жидкости создает сложную картину магнитного поля на поверхности Земли со сложным изменением во времени.

Компьютерные расчеты

Моделирование геодинамо на суперкомпьютерах продемонстрировало сложный характер поля и его поведения с течением времени. Расчеты также показали инверсию полярности, когда происходит смена полюсов Земли. В таких симуляциях сила основного диполя ослабевает до 10% от нормального значения (но не до нуля), а существующие полюса могут странствовать по всему земному шару совместно с другими временными северными и южными полюсами.

Твердое железное внутреннее ядро ​​нашей планеты в этих моделях играет важную роль в управлении процессом разворота. Из-за своего твердого состояния оно ​​не может генерировать магнитное поле адвекцией, но любое поле, которое образуется в жидкости внешнего ядра может диффундировать, или распространяться во внутреннее. Адвекция во внешнем ядре, кажется, регулярно пытается инвертировать. Но пока поле, запертое во внутреннем ядре, ​​сначала не диффундирует, реальная смена магнитных полюсов Земли не произойдет. По существу, внутреннее ядро ​​сопротивляется диффузии любого «нового» поля и, возможно, только одна из каждых десяти попыток такого разворота является успешной.

Магнитные аномалии

Следует подчеркнуть, что, хотя эти результаты и являются увлекательными сами по себе, неизвестно, можно ли их отнести к реальной Земле. Тем не менее, у нас есть математические модели магнитного поля нашей планеты за последние 400 лет с ранними данными, основанными на наблюдениях моряков торгового и военно-морского флота. Их экстраполяция на внутреннюю структуру земного шара показывает рост с течением времени областей обратного потока на границе ядра и мантии. В этих точках стрелка компаса ориентирована, по сравнению с прилегающими районами, в противоположном направлении - внутрь или из ядра. Эти участки с обратным потоком в южной части Атлантического океана в первую очередь несут ответственность за ослабление главного поля. Они также отвечают за минимальную напряженность, называемую Бразильской магнитной аномалией, центр которой расположен под Южной Америкой. В этой области частицы с высокими энергиями могут приблизиться к Земле более близко, вызывая повышенный радиационный риск для спутников на низкой околоземной орбите.

Предстоит еще многое сделать для большего понимания свойств глубинного строения нашей планеты. Это мир, где значения давления и температуры аналогичны параметрам поверхности Солнца, и наше научное понимание достигает своего предела.

Последствия такого геомагнитного процесса, как смена полюсов, могут показаться немного зловещими, но не волнуйтесь: ученые не уверены, когда произойдет следующий поворот. Даже если он случится, риски не будут слишком высокими.

Наблюдения ученых

Учеными было обнаружено, что в магнитном поле начали образовываться крупные прорехи, который сигнализируют о том, что магнитные полюса Земли в скором времени поменяются местами. Существует предположение, что подобный процесс крайне негативно отразится на природе, и наша планета претерпит мощные катаклизмы. К такому выводу пришли датские научные сотрудники Центра исследования планет. Их мнение разделяют ученые из Америки, Франции и Англии.

Научные изыскания показывают, что за последние столетия показатель плотности магнитного поля Земли снизился. Этот процесс проявился в 1989 году в Канаде. Солнечные ветры проникли сквозь слабый магнитный слой и вызвали поломку электрических сетей. Квебек пребывал без электричества 9 часов.

Считается, что магнитное поле аккумулируется потоками расплавленного железа, которое окружает ядро планеты. Датский спутник зафиксировал в этих потоках завихрение, которое может вызвать смену полюсов. Но ученые уверены, что в ближайший период этого не произойдет.

Магнитное поле

Обогащенный железом внешний слой ядра Земли постепенно остывает, он прорывается сквозь колоссальные конвекционные потоки, которые также несколько искажены собственным вращением Земли. Благодаря причуде физики, известной как теория динамо, это создает мощное магнитное поле между северным и южным полюсами.

Хотя 99 % магнитной энергии остается в ядре, волны, которые проходят в космос, провоцируют потенциально опасный солнечный ветер.

Магнитные полюса представляют собой области, в которых магнитное поле планеты вертикально, и в этот момент стрелка компаса направляется вверх.

В течение всего геологического времени магнитные полюсы отодвинулись в сторону. Это явление известно как «геомагнитный разворот». Хотя есть несколько гипотез, которые пытаются объяснить этот процесс, геофизики все еще не уверены в том, почему это происходит. Очевидно, что процесс связан с турбулентностью и хаосом внутри металлического внешнего ядра, но специфика явления не выяснена.

Последнее смещение

В любом случае, последний полный разворот произошел около 781 000 лет назад. Этот процесс был назван Брунс-Матуяма в честь первооткрывателей. Его путь можно проследить через вулканические породы, которые после своего формирования сумели заморозить магнитное поле планеты на месте. До этого момента современный магнитный Северный полюс находился на месте Южного полюса, и их местоположение менялось.

В любом случае, за последние 20 миллионов лет, полюса менялись местами один раз в каждые 20 000-30 000 лет. Марс потерял большую часть своей атмосферы, когда его магнитное поле разрушилось. Однако мы не в опасности.

Риски не будут высокими

НАСА прилагает все усилия, чтобы подчеркнуть, что разворот полюсов Земли — это норма, а не исключение. Он всегда происходил, и будет происходить. Последнее смещение наблюдалось 20 000 лет тому назад.

Даже если смещение приближается, оно не произойдет в одночасье. «Данные о магнитных полях свидетельствуют о том, что разворот занимает около 1000-5000 лет или около того», — сказал изданию IFSIcience доцент Фил Ливермор, эксперт по геомагнитной области Земли в Лидском университете.

Другая проблема заключается в том, что средний показатель за 20 000 лет еще не определен, и процесс смены полюсов не наблюдался на протяжении всей истории Земли.

Хотя сила диполя в настоящее время снижается, она не является аномальной. Предыдущие эпизоды распада привели не к развороту, а просто прогибу в напряженности поля с течением времени.

«Реверсирование или общее ослабление магнитного поля планеты действительно представляет собой некоторые потенциальные угрозы, особенно если оно достигает всего 10 % от своей полной силы перед повторным восстановлением», — констатирует Ливермор.

Тем не менее риски, вероятно, не будут высокими. Из летописи окаменелостей известно, что жизнь растений и животных никогда не нарушалась. В НАСА не наблюдалось заметных изменений геологической активности, будь она сейсмической, вулканической или ледниковой. Вращение Земли оставалось неизменным.

«Основная проблема заключается в том, что может случиться с нашей электрической инфраструктурой — спутниками, электрическими сетями и т. д.», — отметил Ливермор.

Подача электроэнергии будет нарушена

Спутники в пределах Южной Атлантики — заметное слабое место магнитного поля. Оно уже подвергается высокому риску повреждения.

Какими будут последствия? Ущерб зависит от космической погоды. Это может привести к нескольким крупным, продолжительным отключениям электричества на Земле.

Однако биологическая жизнь, вероятно, останется нетронутой. Животные, полагающиеся на рецепцию магнита для ориентации, на какое-то время будут немного озадачены. Так что не беспокойтесь. В этой проблеме много неопределенности, но апокалипсиса наверняка не будет.