Žemės magnetinis laukas: gyvybės skydas ir moksliniai atradimai
Žemės magnetinis laukas yra nematomas, bet gyvybiškai svarbus skydas, saugantis planetą nuo žalingos Saulės radiacijos. Šis laukas, generuojamas Žemės branduolio, atlieka esminį vaidmenį palaikant gyvybę tokia, kokią mes ją žinome. Jei branduolys atvėstų ir sustingtų, intensyvi Saulės spinduliuotė pažeistų ląsteles, padidėtų vėžinių susirgimų rizika. Magnetosfera, kuri yra išplitusi daug toliau už atmosferą, priešinasi Saulės vėjui, užtikrindama saugumą Žemėje.
Magnetinio lauko svarba ir apsauga
Gyvybė Žemėje egzistuoja būtent dėl šio magnetinio lauko. Jis veikia kaip skydas nuo nesaugios aplinkos - nuo Saulės sklindančios ir sveikatai pavojingos radiacijos. Saulės vėjui priešinasi magnetosfera, kuri yra išplitusi daug toliau už atmosferą, todėl Žemėje mes saugūs. Tačiau nuo apšvitinimo nepavyks išsisukti į Marsą keliausiantiems astronautams, mat Marse magnetinio lauko nėra. Pirmieji Marso kolonistai gaus panašią radiacijos dozę kaip ir Černobilį gesinę gaisrininkai.
Saulėje vyksta termobranduolinės sintezės reakcija. Yra žinoma, kad už kelių milijardų metų Saulė taps tokia karšta, jog išgarins visas upes, ežerus, vandenynus ir planeta virs didele dykuma. Saulė plėsis ir taip padidės, kad praris Merkurijų ir Venerą, o galbūt ir mus. Tačiau prieš tai, gerokai anksčiau, mūsų civilizacijai nutiks kitas išbandymas - vietomis susikeis Žemės magnetiniai poliai.
Magnetinio lauko dreifas ir Rossby bangų įtaka
Per maždaug 400 pastarųjų metų, kuriuos žmonės matuoja Žemės magnetinį lauką, jis smarkiai nudreifavo į vakarų pusę. Aiškaus atsakymo, dėl ko vyksta toks judėjimas, nėra, tačiau dabar iškelta nauja hipotezė: gali būti kad magnetinį lauką „stumia“ keistos bangos Žemės išoriniame branduolio sluoksnyje, rašo livescience.com.
Besisukančiuose skysčiuose susidaro lėtos bangos, vadinamos Rossby bangomis. Dar jos vadinamos „planetinėmis bangomis“, nes yra stebimos ir milžiniškuose besisukančiuose kūnuose - taip pat Žemės vandenynuose ir atmosferoje, Jupiteryje, Saulėje. Skysta yra ir išorinė Žemė branduolio dalis, o tai reiškia, kad joje taip pat cirkuliuoja Rossby bangos. Vandenynuose ir atmosferoje šių bangų keteros juda vakarų kryptimi, priešinga Žemės sukimuisi į rytus, tuo tarpu branduolio bangos yra „tarsi išvirkščios atmosferinės Rossby bangos“, - sakė Kembridžo universiteto (KJ) doktorantas O. P. Bardsley, iškėlęs naują hipotezę apie šias bangas ir jų įtaką Žemės magnetiniam laukui.
Taip pat skaitykite: Pinigų spausdinimo technologijos ateitis
Magnetinėmis savybėmis pasižyminčios skystos geležies sukimasis Žemės branduolyje sukuria Žemės geomagnetinį lauką. Šis geomagnetinis laukas savo ruožtu saugo mūsų planetą nuo Saulės spinduliuotės - jeigu ne jis, gyvybės mūsų planetos paviršiuje nebūtų, nes Žemę nepaliaujamai bombarduotų iš Saulės sklindančios krūvį turinčios dalelės, kurios ilgainiui nupūstų atmosferą.
Bandydamas perprasti, kaip bangos sklinda Žemės branduolyje, O. P. Bardsley susivokė, kad šis judėjimas iš dalies galėtų paaiškinti ir Žemės magnetinio lauko paslaptis. Per keturis pastaruosius šimtmečius mokslininkai matavo magnetinę deklinaciją - skirtumą tarp geografinio ir magnetinio šiaurės ašigalio, į kurį rodo kompaso rodyklė. O. P. Bardsley hipotezė išdėstyta moksliniame darbe, kurį publikavo „Proceedings of the Royal Society A“. Per šiuos keturis deklinacijos matavimo šimtmečius paaiškėjo, kad magnetinis ašigalis dreifuoja į vakarų pusę. „Stipriausiai dreifavimas į vakarus pasireiškia judesiais Atlanto vandenyne, ties pusiauju“, - tvirtina mokslininkas. Anot jo, kasmet nudreifuojama apie 17 kilometrų.
Teorijos, aiškinančios magnetinio lauko dreifą, paprastai grindžiamos išorinio branduolio dinamika. Anot O. P. Bardsley, populiariausia hipotezė aiškina, kad išoriniame branduolyje yra sūkurys, primenantis atmosferos cikloną, kuris juda į vakarus ir iš paskos velka visą Žemės magnetinį lauką. Bet, anot doktoranto, bėda ta, kad nėra jokios aiškios priežasties, dėl kurios toks sūkurys turėtų apskritai egzistuoti. Tikrai gali būti kad toks darinys yra, tačiau, kadangi tiesioginių to įrodymų nėra, apie tai galima tik spėlioti ir siūlyti kitus galimus paaiškinimus.
O vienas iš tokių galimų paaiškinimų, anot O. P. Bardsley, yra tas, kad Žemės magnetinio lauko judesių keistumą galima paaiškinti Rossby bangų judesiais. Tiesa, tai šiek tiek keista, nes branduolio Rossby bangos juda rytų kryptimi - priešingai, nei magnetinio lauko dreifas. Tačiau, anot mokslininko, bangų keterų judėjimas ne visada sutampa su bendra energijos judėjimo kryptimi. „Visai įmanoma turėti vieną bangų grupę, kurios keteros juda į rytus, tačiau didesnioji energijos dalis juda į vakarus“, - tikina doktorantas. Kažką panašaus galima stebėti ir vandens bangavime. Įprastai jų keteros keliauja ta pačia kryptimi, kaip ir didžioji energijos dalis, tačiau nebūtinai tuo pačiu greičiu. Paviršiniai geomagnetinio lauko matavimai atitinka didžiosios energijos dalies judėjimo kryptį, tvirtina O. P. Bardsley. Taigi, bendra Rossby bangų tendencija yra perkėlinėti energiją į vakarus galėtų paaiškinti Atlanto vandenyne stebimą magnetinio lauko dreifo kryptį. O smulkaus masto „detalės“ - tokios, kaip į rytus judančios bangų keteros - matuojant magnetinį lauką būtų tiesiog nepastebimos.
Magnetinių polių apsivertimas ir jo pasekmės
Dreifo vakarų kryptimi sąsajos su Rossby bangomis hipotezė yra iš esmės nesusijusi su kur kas dažniau apie magnetinį lauką užduodamu ir visuomenę labiau dominančiu klausimu „Ar magnetinis laukas apsivers“. Žemės istorijoje magnetiniai šiaurės ir pietų ašigaliai kartkartėmis apsikeisdavo vietomis. Toks reiškinys itin didelių problemų nekelia, išskyrus tai, kad jo trukmė yra apie 10 000 metų, o tuo metu padažnėja magnetinės anomalijos ir susilpnėja magnetinis laukas tarp ašigalių. Silpnesnis magnetinis laukas gali menkiau saugoti nuo Saulės žybsnių poveikio. O žybsniai savo ruožtu gali sutrikdyti elektros tinklų darbą, navigacijos sistemų tikslumą.
Taip pat skaitykite: Mokslo populiarinimas pasaulyje
Kiti atmosferos reiškiniai ir jų sąsajos
Tyla prieš audrą ir žaibai
Prieš audrą, ore susikaupia daug drėgmės. Oras po truputį pradeda šilti ir vandens garai ima kondensuotis į nedidelius lašiukus. Garai aplimpa dulkeles ir kitus smulkius objektus, kol pasidaro pakankamai dideli, kad nukristų lietaus lašais. Kylantis žemės paviršiuje įšilęs oras, po savimi sudaro dalinį vakuumą, pritraukdamas į savo vietą aukščiau esantį vėsesnį orą. Šio vakuumo žemyn traukiamas šaltasis oras, su savimi nusitempia ir vandens lašelius, taip paskatindamas iškristi ir lietų. Taigi audra aplink save tarsi suformuoja vertikalų vamzdį ir oras juda tik aukštyn-žemyn. Šoninis vėjas nurimsta, ir prasideda „tyla prieš audrą“.
Žaibai atsiranda labai storuose kamuoliniuose debesyse. Paprastai jie būna pakilę 1-2 km virš žemės ir gali būti net 15 km storio. Tai pakankamai daug, kad juose susidarytų skirtingų vandens lašelių ar kristalų sluoksniai. Lašeliams kylant ar krentant į savo sluoksnį, jie įsielektrina. Taigi debesies sluoksniai pradeda skirtis ne tik lašelių dydžiu, bet ir jų krūviu. Viršutinė debesies dalis įsielektrina teigiamai, o žemesniame negu -5 ºC aukštyje, debesis yra įsielektrinęs neigiamai. Kai krūvių skirtumas debesyje, tarp dviejų debesų arba debesies ir žemės pasidaro pakankamai didelis, prasideda elektros iškrovos, tai yra - žaibavimas.
Taip pat skaitykite: Renginiai Molėtuose: „Mokslo sriuba“
tags: #mokslo #sriuba #žemės #magnetinis #laukas