Представете си един бар магнит вътре в Земята, повече или по-малко подравнен с оста, където краищата на този магнит се намират близо до географския северен и южен полюс на планетата. Линиите на магнитното поле пътуват от северния полюс на магнита, обръщайки се назад, за да се върнат обратно към южния полюс. На всеки полюс линиите на магнитното поле са почти вертикални.
Въпреки че определено няма магнитна лента вътре на Земята, същото явление се случва около Земята, създавайки защитна зона около цялата планета, наречена магнитосфера, според НАСА. Магнитосферата на Земята ни защитава от вредното космическо излъчване и слънчевия вятър и е отговорна за красивите излъчвания, които се наблюдават по високите ширини на Северното и Южното полукълбо.
Магнитните и географските полюси на Земята са разположени една срещу друга. С други думи, магнитният южен полюс на Земята всъщност е близо до географския Северен полюс. Така че, когато използваме компас, за да определим местоположението си, иглата за компас всъщност сочи към южния магнитен полюс, когато е в Северното полукълбо и към северния магнитен полюс в Южното полукълбо.
Магнитните полюси не са фиксирани и се скитат малко по повърхността на планетата по отношение на географските полюси. Около 75 процента от интензитета на магнитното поле на Земята е представен от „магнитната лента“. Останалите 25 процента от интензитета на магнитното поле на Земята, което може да се смята за по-малки магнитни пръчки, които се движат наоколо, идват от по-малки части на подвижна магма и може да са това, което позволява на полюсите да се движат.
Въз основа на данните, публикувани от Националните центрове за информация за околната среда през февруари 2019 г., магнитният северен полюс е разположен на 86,54 N 170,88 E, в рамките на Северния ледовит океан и се насочва от Канада към Сибир. Магнитният южен полюс е разположен на 64.13 S 136.02 E, точно до брега на Антарктида в посока Австралия.
Откъде идва полето?
Въпреки че все още е малко загадка, учените като цяло са съгласни, че магнитното поле на Земята започва дълбоко в ядрото на планетата. Външното ядро на планетата е изградено от разтопени метали, предимно желязо, което е проводник.
"Чупенето, разтопеният метал във външната сърцевина генерира полето от това, което е известно като динамо действие", казва Алексей Смирнов, професор по геофизика в Мичиганския технологичен университет.
Действието на Динамо или теорията на динамото описва начина, по който планетата може да поддържа магнитно поле. Динамото или източникът на магнитното поле се създава от въртящ се, конвектиращ и електрически проводящ материал, като разтопеното желязо вътре в Земята.
"Има много йонизирани атоми и свободни електрони, които се въртят. Освен това във вътрешността се извършва сложна форма на конвекция, съчетана с естественото въртене на Земята - има много движещи се заряди", казва Дъг Инграм, физика и професор по астрономия в Тексаския християнски университет.
Учените смятат, че зарядите, създадени от движещия се метален материал, се движат около екваториалния регион на Земята с кръгово движение, което генерира северния и южния магнитен полюс на повърхността, каза Инграм.
Защо полюсите се движат?
Динамото на Земята е устойчиво, но нестабилно. В момента магнитното поле бързо се променя, като магнитният северен полюс прави рязък скок към Сибир. От 90-те години насам магнитният северен полюс се измества средно около 35 мили (55 км) годишно, показва проучване от 2019 г., публикувано в списанието Nature.
Смирнов може да причини смущения в течащата метална магма, причиняваща нестабилността в магнитното поле, която може да доведе до такива смени на полюсите. Движението на течното желязо дълбоко под Канада може леко да отслаби магнитното поле на това място, което е това, което позволява на северния магнитен полюс да се движи към Сибир, се казва в статията на Nature.
Други електромагнитни аномалии могат да се наблюдават по целия свят, например в Южна Африка, където смущаването на магнитното поле, подобно на вихър в поток, може да бъде причинено от по-плътна част от мантията близо до границата с течното външно ядро на планетата.
История на изместване и обръщане на полюсите
Докато полюсите непрекъснато се изместват, те също са се обърнали напълно поне няколкостотин пъти през последните 3 милиарда години, според НАСА. По време на този процес, който обикновено се случва на всеки 200 000 до 300 000 години в продължение на 100 до няколко хиляди години в даден момент, магнитното поле се раздробява и издърпва с множество полюси, които се разпръскват произволно над повърхността на Земята. Последното пълно обръщане се случи преди около 780 000 години.
Историята на магнитното поле, включително разместванията и обръщанията, се доказва в геоложкия запис. Метали, открити в скали, включително желязо, се приравняват с магнитното поле преди да се втвърдят разтопените скали или като фрагменти, които съдържат магнитните метали, подравнени с магнитното поле и се заселват в слоеве от утаечни скали.
"Тъй като Земята е динамично и постоянно променящо се място, нови скали и техните магнитни записи се генерират постоянно през геоложки времена", каза Смирнов и добави, че тези записи могат да се съхраняват в продължение на милиони или милиарди години.
Подобни записи са открити на пода на Атлантическия океан, където постоянно се създава нов морски под на средната част на Атлантическия хребет.
"Докато лавата се извива до повърхността, тя се разтопява, а железните частици, окачени в лавата, се ориентират в посока на преобладаващото магнитно поле на Земята", казва Инграм. Докато лавата се втвърдява, тя фиксира металните отлагания на място и по този начин създава исторически запис на разместванията и обръщанията на магнитното поле на Земята.
Какво означават тези блуждаещи и хвърчащи полюси за живота на нашата планета? Няма драстични промени във вкаменелостите за двата растения или животни по време на двете смени и обръщане, според НАСА, което предполага, че ефектите от обръщането на полюсите върху живота са минимални. Въпреки че има известни спекулации сред учените, че по време на периоди на намалена сила на магнитното поле, повече космическа радиация би могла да достигне земната повърхност и да доведе до повишен темп на генетична мутация и следователно даде тласък на еволюцията, каза Смирнов.