Iedomājieties stieņa magnētu Zemes iekšienē, vairāk vai mazāk saskaņotu ar asi, kur šī magnēta gali atrodas tuvu planētas ģeogrāfiskajiem ziemeļu un dienvidu poliem. Magnētiskā lauka līnijas virzās no magnēta ziemeļpola, atgriežoties apkārt, lai atgrieztos dienvidu pola virzienā. Katrā polā magnētiskā lauka līnijas ir gandrīz vertikālas.
Kaut arī Zemes iekšienē noteikti nav magnētiskās joslas, tā pati parādība notiek ap Zemi, izveidojot aizsargjoslu ap visu planētu, ko sauc par magnetosfēru, saskaņā ar NASA. Zemes magnetosfēra aizsargā mūs no kaitīgā kosmiskā starojuma un saules vēja un ir atbildīga par skaistajiem auroālajiem displejiem, kas redzami ziemeļu un dienvidu puslodes augstos platuma grādos.
Zemes magnētiskie un ģeogrāfiskie stabi atrodas viens pret otru. Citiem vārdiem sakot, Zemes magnētiskais dienvidu pole faktiski atrodas netālu no ģeogrāfiskā ziemeļpola. Tātad, kad mēs izmantojam kompasu, lai noteiktu mūsu atrašanās vietu, kompasa adata faktiski norāda uz dienvidu magnētisko polu, kad tas atrodas ziemeļu puslodē, un pret ziemeļu magnētisko polu, kas atrodas dienvidu puslodē.
Magnētiskie stabi nav fiksēti un nedaudz klīst pa planētas virsmu attiecībā pret ģeogrāfiskajiem poliem. Aptuveni 75 procentus no Zemes magnētiskā lauka intensitātes pārstāv "magnētiskā josla". Pārējie 25 procenti Zemes magnētiskā lauka intensitātes, ko var uzskatīt par mazākiem stieņu magnētiem, kuri pārvietojas apkārt, nāk no mazākas kustīgās magmas porcijām un, iespējams, ir tādi, kas ļauj poliem pārvietoties.
Balstoties uz datiem, kurus 2019. gada februārī publiskoja Vides informācijas centri, magnētiskais ziemeļpols atrodas 86.54 N 170.88 A ziemeļu ziemeļu Ledus okeānā un virzās no Kanādas uz Sibīriju. Magnētiskais dienvidu pols atrodas 64.13 S 136.02 E, tieši pie Antarktīdas krastiem Austrālijas virzienā.
No kurienes nāk lauks?
Kaut arī tas joprojām ir nedaudz noslēpums, zinātnieki kopumā piekrīt, ka Zemes magnētiskais lauks sākas dziļi planētas kodolā. Planētas ārējo kodolu veido kausēti metāli, galvenokārt dzelzs, kas ir vads.
"Kausēts, izkausēts metāls ārējā kodolā rada lauku ar tā dēvēto dinamo darbību," sacīja Mičiganas Tehnoloģiskās universitātes ģeofizikas profesors Aleksejs Smirnovs.
Dinamiskā darbība jeb dinamo teorija apraksta veidu, kā planēta var uzturēt magnētisko lauku. Dinamiku vai magnētiskā lauka avotu rada rotējošs, konvekcijas un elektrību vadošs materiāls, piemēram, izkausēts dzelzs Zemes iekšpusē.
"Apkārt klejo ļoti daudz jonizētu atomu un brīvo elektronu, turklāt iekšpusē notiek sarežģīta konvekcijas forma, apvienojumā ar Zemes dabisko rotāciju - ir daudz kustīgu lādiņu," sacīja fizikas un fizikas doktors Dougs Ingrams. astronomijas profesors Teksasas Kristīgajā universitātē.
Zinātnieki uzskata, ka kustīgā metāla materiāla radītie lādiņi pārvietojas ap Zemes ekvatoriālo reģionu apļveida kustībā, kas virspusē rada ziemeļu un dienvidu magnētiskos polus, sacīja Ingrams.
Kāpēc stabi pārvietojas?
Zemes dinamika ir noturīga, bet nestabila. Pašlaik magnētiskais lauks strauji mainās, magnētiskajam ziemeļpolam veicot pēkšņu lēcienu Sibīrijas virzienā. Kopš 1990. gadiem magnētiskais ziemeļpols ir novirzījies vidēji aptuveni 35 jūdzes (55 km) gadā, liecina 2019. gada pētījums, kas publicēts žurnālā Nature.
Atbilstoši Smirnovam, magnētiskā lauka nestabilitātes cēlonis var būt plūstošās, metāliskās magmas traucējumi. Šķidrā dzelzs kustība dziļi zem Kanādas var nedaudz vājināt magnētisko lauku šajā vietā, kas ziemeļu magnētiskajam polam ļauj virzīties uz Sibīriju, teikts rakstā Daba.
Citas elektromagnētiskās anomālijas var novērot visā pasaulē, piemēram, Āfrikas dienvidos, kur magnētiskā lauka traucējumus, līdzīgus kā virpuļplūsma straumē, var izraisīt blīvāka mantijas daļa netālu no robežas ar planētas šķidro ārējo kodolu.
Polu nobīdes un pagrieziena vēsture
Kamēr stabi nepārtraukti mainās, tie arī pēdējos 3 miljardos gadu vismaz dažus simtus reižu ir pilnīgi apgriezti, norāda NASA. Šī procesa laikā, kas parasti notiek ik pēc 200 000–300 000 gadu laikā no 100 līdz dažiem tūkstošiem gadu vienlaikus, magnētiskais lauks tiek sabiezināts un vilkts ar vairākiem poliem, kas nejauši izplešas uz Zemes virsmas. Pēdējais pilnīgais apvērsums notika apmēram pirms 780 000 gadiem.
Magnētiskā lauka vēsture, ieskaitot maiņas un apgriezienus, ir pierādīta ģeoloģiskajā dokumentācijā. Akmeņos atrastie metāli, ieskaitot dzelzi, pirms izkausēto iežu sacietēšanas, izlīdzinās ar magnētisko lauku vai kā fragmenti, kas satur magnētiskos metālus, kas ir saskaņoti ar magnētisko lauku, un nosēžas nogulumiežu slāņos.
"Tā kā Zeme ir dinamiska un pastāvīgi mainīga vieta, jauni ieži un to magnētiskie ieraksti tiek ģenerēti pastāvīgi visā ģeoloģiskajā laikā," sacīja Smirnovs, piebilstot, ka šos ierakstus var saglabāt miljoniem vai miljardiem gadu.
Līdzīgi ieraksti ir atrodami Atlantijas okeāna grīdā, kur Vidusatlantijas kores vidienē pastāvīgi tiek veidotas jaunas jūras grīdas.
"Tā kā lava iztek līdz virsmai, tā ir izkususi, un lavā suspendētās dzelzs daļiņas orientējas Zemes valdošā magnētiskā lauka virzienā," sacīja Ingrams. Kad lava sacietē, tā nofiksē metāla nogulsnes savā vietā un tādējādi izveido vēsturisku ierakstu par Zemes magnētiskā lauka maiņām un apgriezieniem.
Ko šie klejojošie un flipping stabi nozīmē dzīvībai uz mūsu planētas? Pēc NASA domām, fosilijas reģistrā nav novērojamas krasas izmaiņas nedz augu, nedz dzīvnieku dzīvē gan maiņas, gan apvērses laikā, kas liek domāt, ka polu maiņas ietekme uz dzīvi ir minimāla. Lai gan zinātnieku vidū ir dažas spekulācijas, ka samazināta magnētiskā lauka stipruma periodos lielāks kosmiskais starojums varēja sasniegt Zemes virsmu un izraisīt paaugstinātu ģenētisko mutāciju ātrumu, un tāpēc tas deva evolūcijai stimulu, sacīja Smirnovs.
