Zamiana biegunów magnetycznych Ziemi - może być dużo szybsza niż dotychczas sądzono

Magnetyzm to zjawiska fizyczne, dzięki którym możliwe jest istnienie naszej cywilizacji w obecnej postaci. Efekty magnetyczne wykorzystują głośniki, talerzowe dyski twarde, czujniki uprzyjemniające nam zycie, a także urządzenia, które pomagają diagnozować chorych. Wyliczać można jeszcze długo, ale w tej wyliczance nie można zapomnieć o naszej Ziemi. Która jest na swój sposób wielkim magnesem. I to właśnie o jej polu magnetycznym opowiemy sobie dziś nieco więcej.

Dobrze nam znane fakty i jeden, o którym może nie wiecie

Ziemia ma pole magnetyczne. Bieguny tego pola w dość dużym przybliżeniu pokrywają się z biegunami wyznaczonymi przez oś obrotu Ziemi. Igła magnesu ustawia się zwykle wzdłuż linii pola magnetycznego i wskazuje biegun magnetyczny. Pole magnetyczne chroni nas przed szkodliwym działaniem promieniowania dobiegającego od Słońca. To ono wraz z odpowiednim położeniem względem Słońca w dużym stopniu decyduje o tym, że Ziemia jest tak atrakcyjna dla mieszkańców.

O istnieniu pola magnetycznego możemy się przekonać obserwując zorze polarne. Niektóre zwierzęta, na przykład gołębie, wykorzystują ziemskie pole magnetyczne do orientacji w przestrzeni. To tylko niektóre z faktów, które są lub powinny być nam dobrze znane.

Ziemskie pole magnetyczne i szczątkowe pole magnetyczne Marsa

A czy wiecie, że położenie biegunów magnetycznych może się zmieniać? I to nie chodzi o powolne dryfowanie ich położenia, nawet do pozycji o 45 stopni odchylonej od normalnego położenia, ale szybką w skali geologicznej zmianę, która przypomina natychmiastowe przełączenie się.

Północny biegun magnetyczny staje się wtedy południowym, a południowy północnym. Takie obrócenie magnesu sztabkowego, którym przybliżamy pole magnetyczne Ziemi może mieć dla nas poważne konsekwencje. Kluczowy jest moment jego obracania, bo wtedy wspomniane przybliżenie zawodzi. Gdy magnes zostanie obrócony wracamy do sytuacji prawie wyjściowej - jedynie kierunki linii pola się zmienią.

Dlaczego przebiegunowanie jest tak kłopotliwe

Zakłócenie ziemskiego pola magnetycznego, co ma miejsce w czasie przebiegunowywania wpływa nie tyle na ludzki organizm (ten według naszej wiedzy skutecznie chroni atmosfera), a przede wszystkim na wytwory naszej cywilizacji. Oczywiście nie ma powodu by dramatyzować, ale lepiej brać pod uwagę ewentualnie niekorzystny rozwój spraw. Choćby nawet tylko rozmyślając o przyszłości ludzkości.

Wspomnianymi wytworami są jak się spodziewacie wszelkie maszyny, urządzenia i infrastruktura, która funkcjonuje dzięki elektryczności i falom elektromagnetycznym. Dzisiejsze burze słoneczne już potrafią być solidnym zakłóceniem dla wokółziemskich satelitów, mogą doprowadzić do powstania prądów i wyładowań niszczących cenną elektronikę, bez której coraz trudniej nam wyobrazić sobie życie. Zakłócają światowy transport energii i komunikację radiową.

Przebiegunowanie może być bardzo szybkim procesem

Na razie mimo policzalnych finasowo strat związanych z burzami słonecznymi (najbardziej znana w ostatnich czasach miała miejsce 13 marca 1989 roku), aktywność naszej dziennej gwiazdy nie doprowadziła do globalnego chaosu. To dobry znak.

Wróćmy jednak do przebiegunowania. Okazuje się, że ten proces, który wcześniej uważano za powolny w skali życia ludzkiego, bo trwający nawet wiele tysięcy lat, może być znacznie szybszy. Jedno z zarejestrowanych w osadach geologicznych zjawisk, które udało się odkryć zespołowi chińskich naukowców, trwało co najwyżej 200 lat.

Mówiąc prościej, zamiana bieguna północnego na południowy była wtedy prawie skokowa, a z perspektywy życia ludzkiego całkiem szybka. Gdyby tak gwałtowny proces miał miejsce dziś, byłby katastrofalny w skutkach.

Pole magnetyczne Ziemi w trakcie przebiegunowania

Zmiana biegunowości Ziemi wiąże się z zaburzeniem praktycznej prostoty obecnego pola (dipolowe). Nie jesteśmy w 100% pewni jak będzie taki proces wyglądał. Niektóre modele wskazują, że pole stanie się skomplikowane z licznymi chaotycznie rozrzuconymi parami biegunów magnetycznych - dziś dominuje jedna para, reszta to zaniedbywalne pola wyższych rzędów.

Słońce i linie jego pola magnetycznego (ilustracja) - tak chaotyczne może być pole Ziemi w trakcie zamiany miejscami biegunów 

Zaburzenie pola magnetycznego wystawia powierzchnię Ziemi w większym stopniu na wpływ wiatru słonecznego i dopóki proces się nie zakończy jesteśmy w poważnych tarapatach. Na razie możemy myśleć o tym wydarzeniu w kategoriach prewencyjnych.

W 1966 roku NASA przeprowadziło eksperyment w komorze próżniowej, który mial odwzorować wygląd pola magnetycznego Ziemi - udało się. Dziś symulacje wykonuje się na komputerach.

Z badań geologicznych (kierunek linii pola zostaje zamrożony w zawierających namagnesowane minerały osadach gdy te się konsolidują/stygną) można wywnioskować, że Ziemia przemagnesowywała się już niejednokrotnie w swojej historii. Były okresy spokojne, ale też takie, w których zmiana biegunowości miała miejsce stosunkowo często. Pole magnetyczne Ziemi istnieje od co najmniej 3,45 miliarda lat, odkąd notujemy powolny, ale konsekwentny rozwój form życia na Ziemi. Dziś badania prowadzone są precyzyjniej niż kiedyś, stąd też dokładniejsze szacunki skali czasowej w jakiej przemagnesowanie może nastąpić.

W zasadzie nie jesteśmy gotowi

Dziś nie jesteśmy przygotowani nawet na poważną burzę słoneczną. Te których doświadczamy nie są słabe, ale tak silne zjawiska jak to z 1859 roku (tzw. zdarzenie Carringtona) mogłyby poważnie zakłócić porządek obecnego świata. Szczęśliwie mamy czas by się przygotować, ale też nie możemy zakładać, że jest go nieskończenie wiele.

Zorza polarna - spektakularny dowód na istnienie pola magnetycznego Ziemi

W końcu takie przebiegunowanie może nastąpić, a historia geologiczna Ziemi wskazuje, że już najwyższy czas. Tę hipotezę wspierają obecne obserwacje słabnącego pola magnetycznego Ziemi i rosnące oscylacje położenia biegunów.

Zarazem też nie wiemy, czy doświadczymy zjawiska gwałtownego trwającego dziesiątki czy setki lat, czy czeka nas bardziej powszechny proces w skali tysiącleci, czy też może będzie to jedynie chwilowe osłabienie pola niewiążące się z kompletnym przemagnesowaniem.

Bez paniki, ale im więcej tajemnic rozwiążemy tym lepiej

Skoro nie wiemy dokładnie co dzieje się z ziemskim polem magnetycznym w okresie przejściowym to i podjęcie działań zapobiegawczych jest trudne. Dlatego szanujmy naukowców spokojnie opracowujących sobie modele w zaciszu pracowni, które potem liczą na superkomputerach, jako wskazówkę wykorzystując obserwacje Słońca (de facto bardzo aktywnego magnetycznie).

Doceńmy pracę satelitów Swarm, które wysłała na orbitę ESA by analizowały zmiany i rozkład pola magnetycznego na Ziemi, pomagały wyjaśnić anomalie w pracy elektroniki, wcześniej nieznane zjawiska geofizyczne, a także zgłębiały tajemnice powstawania pola magnetycznego we wnętrzu Ziemi.

Ta praca może nie jest istotna dziś dla zwykłego obywatela, nie ma wpływu na jakość zdjęć z najnowszego smartfona, ale na pewno się przyda. Straszna byłaby bowiem sytuacja, w której zawiodłyby nas wszystkie elektroniczne sprzęty. Owszem, bez elektroniki można ułożyć sobie życie, ba nawet poprawić samopoczucie, ale w skali globalnej wymagałoby to ogromnych zmian w istniejącym porządku społecznym. Pojedyncze grupy ludzi mogą żyć odizolowane od wytwórów cywilizacji, cała cywilizacja ma dziś już za dużo do stracenia.

Źródło: inf. własna, fot: ESA, NASA