Геолог Пасенко: раз в 600 тыс. лет магнитные полюса Земли меняются местами
При сохранении текущих тенденций к 2050 году Северный магнитный полюс Земли переместится с Канады в Сибирь. Такое движение магнитных полюсов – обычное явление, однако, это может предвещать и начало переворота (инверсии) магнитного поля Земли, когда север меняется с югом местами. Почему может случиться инверсия, сколько лет займет и может ли обернуться катастрофой для человечества — рассказал в интервью «Газете.Ru» ведущий научный сотрудник лаборатории главного геомагнитного поля и петромагнетизма Института Физики Земли РАН Александр Пасенко.
— У Земли есть географические и магнитные полюса. Они сходятся в одних и тех же точках?
— Географический полюс – это место, где на поверхность Земли выходит воображаемая ось, вокруг которой вращается планета, точки ее выхода -— это северный и южный полюса. А магнитный полюс Земли — это точка на поверхности планеты, где силовые линии магнитного поля направлены перпендикулярно поверхности Земли (уходят вглубь Земли или выходят из нее). Считается, что в первом приближении магнитное поле Земли похоже на магнитное поле двухполюсного магнита.
В бытовом понимании «южный» полюс такого магнита (в него «входят» силовые линии магнитного поля) соответствует северному магнитному полюсу Земли. Это интересный парадокс, который очень нравится детям.
Но мы продолжим называть магнитный северный полюс — северным, несмотря на этот парадокс.
Если провести ось через этот воображаемый двухполюсной магнит, то места, где она выходит на поверхность Земли, будут геомагнитными полюсами. И они не совпадают с географическими полюсами. Более того, поскольку конфигурация магнитного поля Земли все же сложнее, чем поле обычного магнита, такие геомагнитные полюса не совпадают и с магнитными.
— Где именно находятся магнитные полюса Земли?
— Примерно с начала XVII века северный магнитный полюс располагается под паковыми льдами (морской лед толщиной не менее трех метров, просуществовавший более двух годовых циклов нарастания и таяния) в границах нынешней канадской Арктики.
Но он двигается, и сейчас направляется в сторону Сибири, которую он должен достигнуть к середине XXI века, то есть к 2050 году он должен находится уже в российской Арктике.
Магнитные полюса всегда находятся в движении, поэтому такой дрейф нормален, тем не менее некоторые ученые считают, что он может свидетельствовать о начале инверсии (переворачивания) магнитных полюсов.
— В какую сторону двигается Южный полюс?
— Так сложилось, что все ориентируются на северный магнитный полюс. С южным полюсом взаимодействия гораздо меньше. Расположение Южного магнитного полюса лежит на краю Антарктиды в Южном океане (наименование совокупности южных частей Тихого, Атлантического и Индийского океанов, окружающих Антарктиду), он тоже двигается. Но он не находится в точке, противоположной северному полюсу. Южный полюс мигрирует по своим законам.
— Почему магнитные полюса двигаются?
— Точного ответа на этот вопрос у нас нет. Можно предположить, что магнитные полюса двигаются из-за внутренних процессов в жидком ядре планеты. Также на магнитное поле Земли влияют и внешние факторы, например, солнечная активность.
— Вы сказали, что перемещение северного магнитного полюса может указывать на начало переворачивания магнитных полюсов. Получается, север и юг поменяются местами?
— Да, это возможно. Не так давно ученые выяснили, что магнитное поле Земли может менять свою полярность. Это открытие произошло примерно 50 лет назад, когда после войны была запущена программа по изучению морского дна.
Если взять рельеф Атлантического океана, то с севера на юг тянется огромная горная цепь, которая называется Срединно-Атлантическим хребтом. Это место, где проходят границы литосферных плит. Тут постоянно формируется новая океаническая кора и здесь можно найти породы разного возраста.
Многие горные породы, формируясь и кристаллизуясь из расплава, могут сохранять в себе информацию о древнем магнитном поле. Например, большинство магматических горных пород содержат небольшое количество богатых железом минералов, ориентация которых зависит от окружающего магнитного поля в то время, когда они образовались.
И изучив эти морские породы, ученые поняли, что у них разная намагниченность: если плыть вкрест этого хребта на корабле (от берега Северной Америки к берегу Европы), то эта намагниченность будет похожа на синусоиду. Затем похожий эффект нашли и в других породах, не только морских, но, например, континентальных вулканических. Так ученые поняли, что магнитное поле менялось. Известно, что последняя инверсия, произошедшая примерно 780 тысяч лет назад, началась с ослабления магнитного поля. Затем последовал переворот, после которого напряженность поля начала восстанавливаться.
— А причины такой смены были установлены?
— На сегодняшний день нет точной модели, объясняющей этот процесс. Однако существуют гипотезы.
В истории Земли зафиксированы случаи, когда магнитный полюс начал смещаться из северных широт к экватору, а затем возвращался обратно. Полюс мог пересечь экватор и даже дойти до южных умеренных широт, а затем быстро вернуться обратно.
Такие события называются геомагнитными экскурсами. Последний надежно установленный экскурс произошел около 41 тысячи лет назад. Все эти изменения сопровождаются снижением напряженности магнитного поля. Однако причины, запускающие процесс инверсии, остаются неизвестными.
— Вы сказали, что есть гипотезы. Можете описать одну из них?
— Сначала нужно разобраться, что происходит во внешнем ядре Земли. Там есть тепловой градиент: нижняя часть горячее, верхняя — холоднее. Этот градиент вызывает конвекцию, то есть перемещение тепла вместе с веществом. В результате образуются ячейки, похожие на катушки, где железо вращается. Эти вихри ориентируются параллельно оси вращения Земли.
Земля вращается, и жидкое внешнее ядро тоже вращается, а с ним и эти вихри. В итоге во внешнем ядре образуется множество маленьких катушек с вращающимся железом.
Считается, что именно эти катушки генерируют магнитное поле Земли. Но Земля не ограничивается только внешним ядром. Есть еще земная кора, которая тоже неоднородна. На поверхности есть места, где холодные литосферные плиты погружаются в мантию.
Существует гипотеза, что в некоторых случаях эти плиты могут достигать границы внешнего ядра и мантии. Представьте себе замкнутую систему внешнего ядра, где происходит тепловая конвекция. Катушки вращаются, и в это время туда поступает холодная масса, и, естественно, вся система резко нарушается. Скорее всего, это может влиять и на механизм, генерирующий магнитное поле, вызывая инверсию. Однако эта гипотеза также требует дальнейшего изучения, вопрос остается открытым.
— Как часто полюса меняются местами?
— Инверсия магнитного поля Земли происходит с разной периодичностью. 600 миллионов лет назад, инверсии происходили гораздо чаще, чем сейчас.
Сейчас инверсии случаются примерно раз в 600 тысяч лет. Но есть и периоды, когда инверсии прекращались на десятки миллионов лет. Мы пока не знаем, какие механизмы вызывают замедление и возобновление инверсий. Ученые предполагают, что около 560 миллионов лет назад поле находилось в состоянии с очень высокой скоростью инверсий. Это значит, что инверсии происходили раз в несколько тысяч лет. В геологических масштабах это очень быстро.
Прогнозировать этот процесс тоже сложно.
— Сколько занимает процесс переворачивания магнитных полюсов Земли? Могут ли они поменяться местами за несколько лет?
— Это крайне маловероятный сценарий. Обычно этот процесс занимает тысячи лет, так как магнитное поле меняется постепенно. Однако в истории Земли были периоды, когда полюса менялись относительно быстро. Например, около 41 000 лет назад произошло событие, известное как экскурс Лашампа, когда магнитные полюса временно сместились, а затем вернулись на место. Этот процесс занял около 1-3 тысяч лет.
— Это привело к каким-то катастрофическим событиям?
— В атмосферу проникло значительно больше ультрафиолетового и космического излучения, по всей планете распространились полярные сияния Других очевидных следствий инверсии зафиксировано не было.
Иногда появляются гипотезы, связывающие инверсии магнитного поля с вымираниями, однако достоверно о существовании такой связи говорить не приходится.
— Вы сказали, что из-за этого может ослабевать геомагнитное поле Земли. Не опасно ли это, ведь оно защищает нас от солнечной активности?
— Интенсивность магнитного поля Земли падает, и это влияет, например, на полярные сияния. Они начинают смещаться из полярных регионов в более умеренные и даже тропические широты. В последние годы мы часто слышим новости о том, что северное сияние наблюдали в Москве и Подмосковье. Это можно объяснить и силой магнитных бурь и все же некоторым снижением интенсивности магнитного поля. Однако, все же стоит осознавать, что уменьшение интенсивности магнитного поля происходит настолько медленно, что человек за свою жизнь таких изменений не заметит. И нельзя сказать, что вдруг интенсивность поля не начнет расти. Тем не менее, если рассматривать гипотетическую инверсию магнитного поля Земли, то можно ожидать роста числа сильных магнитных бурь, полярных сияний. Но на нас это не окажет существенного влияния.
Возможны короткие перебои со спутниками связи, но и это не страшно. Очень яркий пример — магнитная буря 1989 года в районе Квебека в Канаде. Она привела к выходу из строя электроподстанций, и люди в течение суток сидели без света. С тех пор проделана огромная работа в области защиты техники и спутников, и магнитные бури уже не причиняют серьезного ущерба.
И даже если смена полюсов произойдет «молниеносно», это все равно не приведет к катастрофе: магнитное поле просто ослабнет, но потом восстановится. Конечно, тогда пострадают системы навигации, но, как я уже сказал, резкая смена полюсов, — это невозможный сценарий.
Что думаешь? Комментарии
