تخيل وجود مغناطيس بار داخل الأرض ، محاذاة إلى حد ما مع المحور ، حيث تقع نهايات هذا المغناطيس بالقرب من القطبين الجغرافيين الشمالي والجنوبي للكوكب. تنتقل خطوط المجال المغناطيسي من القطب الشمالي للمغناطيس ، وتدور حولها للعودة إلى القطب الجنوبي. في كل قطب ، تكون خطوط المجال المغناطيسي عمودية تقريبًا.
في حين أنه لا يوجد بالتأكيد شريط مغناطيسي داخل الأرض ، تحدث نفس الظاهرة حول الأرض ، مما يخلق منطقة واقية حول الكوكب بأكمله تسمى الغلاف المغناطيسي ، وفقًا لوكالة ناسا. يحمينا الغلاف المغناطيسي للأرض من الإشعاع الكوني الضار والرياح الشمسية وهو مسؤول عن العروض الشفقية الجميلة التي تظهر عند خطوط العرض العالية لنصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.
يقع القطبان المغناطيسي والجغرافي للأرض مقابل بعضهما البعض. وبعبارة أخرى ، القطب الجنوبي المغناطيسي للأرض هو في الواقع بالقرب من القطب الشمالي الجغرافي. لذلك عندما نستخدم بوصلة لتحديد موقعنا ، تشير إبرة البوصلة في الواقع إلى القطب المغناطيسي الجنوبي عندما تكون في نصف الكرة الشمالي ونحو القطب المغناطيسي الشمالي في نصف الكرة الجنوبي.
الأقطاب المغناطيسية ليست ثابتة وتتجول قليلاً عبر سطح الكوكب فيما يتعلق بالأقطاب الجغرافية. يتم تمثيل حوالي 75 في المائة من كثافة المجال المغناطيسي للأرض بواسطة "الشريط المغناطيسي". وتأتي نسبة 25 في المائة الأخرى من شدة المجال المغناطيسي للأرض ، والتي يمكن اعتبارها مغناطيسات قضيب أصغر تتحرك حولها ، من أجزاء أصغر من الصهارة المتحركة وقد تكون ما يسمح للأقطاب بالتحرك.
استنادًا إلى البيانات الصادرة عن المراكز الوطنية للمعلومات البيئية في فبراير 2019 ، يقع القطب الشمالي المغناطيسي عند 86.54 شمالاً 170.88 شرقًا ، داخل المحيط المتجمد الشمالي ويتجه من كندا نحو سيبيريا. يقع القطب الجنوبي المغناطيسي عند 64.13 جنوبا 136.02 شرقا ، قبالة ساحل القارة القطبية الجنوبية في اتجاه أستراليا.
من أين يأتي الحقل؟
بينما لا يزال الأمر غامضًا ، يتفق العلماء عمومًا على أن المجال المغناطيسي للأرض يبدأ عميقًا في قلب الكوكب. يتكون القلب الخارجي للكوكب من المعادن المنصهرة ، وفي المقام الأول الحديد ، وهو موصل.
قال أليكسي سميرنوف ، أستاذ الجيوفيزياء في جامعة ميشيغان التكنولوجية ، "إن المعدن المنصهر في القلب الخارجي يولد المجال بما يعرف باسم دينامو أكشن".
يصف عمل دينامو ، أو نظرية دينامو ، الطريقة التي يمكن بها لكوكب أن يحافظ على المجال المغناطيسي. يتم إنشاء الدينامو ، أو مصدر المجال المغناطيسي ، بواسطة مادة دوارة وحملية وموصل كهربائيًا ، مثل الحديد المصهور داخل الأرض.
قال دوغ إنغرام ، الفيزيائي و أستاذ علم الفلك في جامعة تكساس المسيحية.
قال إنغرام إن العلماء يعتقدون أن الشحنات الناتجة عن المواد المعدنية المتحركة تتحرك حول المنطقة الاستوائية للأرض في حركة دائرية تولد القطبين المغناطيسيين الشمالي والجنوبي على السطح.
لماذا تتحرك القطبين؟
دينامو الأرض مستمر ولكنه غير مستقر. في الوقت الحالي ، يتغير المجال المغناطيسي بسرعة ، مع قيام القطب الشمالي المغناطيسي بقفزة مفاجئة نحو سيبيريا. منذ التسعينات ، تحول القطب الشمالي المغناطيسي حوالي 35 ميلاً (55 كم) سنويًا ، في المتوسط ، وفقًا لدراسة عام 2019 نشرت في مجلة Nature.
قد تكون الاضطرابات في الصهارة المعدنية المتدفقة هي سبب عدم الاستقرار في المجال المغناطيسي الذي قد يؤدي إلى مثل هذه التحولات في القطب ، وفقًا لسميرنوف. تنص مقالة الطبيعة على أن حركة الحديد السائل في عمق كندا قد تضعف قليلاً المجال المغناطيسي في هذا الموقع ، وهو ما يسمح للقطب المغناطيسي الشمالي بالتحرك نحو سيبيريا.
يمكن رؤية تشوهات كهرومغناطيسية أخرى في جميع أنحاء العالم ، كما هو الحال في جنوب إفريقيا حيث قد يحدث اضطراب المجال المغناطيسي ، على غرار الدوامة في جدول ، بسبب جزء أكثر كثافة من الوشاح بالقرب من الحدود مع النواة الخارجية السائلة للكوكب.
تاريخ تحول القطب وانعكاسه
في حين أن القطبين يتغيران باستمرار ، فقد عكست أيضًا تمامًا بضع مئات من المرات على الأقل خلال 3 مليارات سنة الماضية ، وفقًا لوكالة ناسا. خلال هذه العملية ، والتي تحدث عادة كل 200،000 إلى 300،000 سنة على مدار 100 إلى بضعة آلاف من السنين في وقت واحد ، يصبح المجال المغناطيسي مضغوطًا وسحبه مع أقطاب متعددة تنبت بشكل عشوائي على سطح الأرض. حدث الانعكاس الكامل الأخير منذ حوالي 780.000 سنة.
تاريخ المجال المغناطيسي ، بما في ذلك التحولات والانعكاسات ، يتجلى في السجل الجيولوجي. المعادن الموجودة في الصخور ، بما في ذلك الحديد ، تتماشى مع المجال المغناطيسي قبل تجمد الصخور المنصهرة أو كأجزاء تحتوي على المعادن المغناطيسية المحاذية للمجال المغناطيسي وتستقر في طبقات من الصخور الرسوبية.
وقال سميرنوف "بما أن الأرض مكان ديناميكي ومتغير باستمرار ، فقد تم إنشاء صخور جديدة وسجلاتها المغناطيسية باستمرار طوال الوقت الجيولوجي" ، مضيفًا أنه يمكن الحفاظ على هذه السجلات لملايين أو مليارات السنين.
تم العثور على سجلات مماثلة على أرضية المحيط الأطلسي حيث يتم إنشاء قاع البحر الجديد باستمرار في سلسلة جبال الأطلسي.
قال إنجرام: "عندما ترتفع الحمم إلى السطح ، يكون المصهور منصهرًا ، وتعلق جزيئات الحديد في الحمم البركانية في اتجاه المجال المغناطيسي السائد على الأرض". عندما تتجمد الحمم البركانية ، فإنها تقفل الرواسب المعدنية في مكانها ، وبالتالي ، تخلق سجلاً تاريخيًا لتحولات وانعكاسات المجال المغناطيسي للأرض.
ماذا تعني هذه الأعمدة المتجوّلة والقلب للحياة على كوكبنا؟ لا توجد تغييرات جذرية في السجل الأحفوري لأي من الحياة النباتية أو الحيوانية خلال كل من التحولات والانعكاسات ، وفقًا لوكالة ناسا ، التي تشير إلى أن آثار انعكاس القطب على الحياة ضئيلة. على الرغم من وجود بعض التكهنات بين العلماء أنه خلال فترات انخفاض شدة المجال المغناطيسي ، كان من الممكن أن يصل المزيد من الإشعاع الكوني إلى سطح الأرض وتسبب في زيادة معدل الطفرات الجينية ، وبالتالي أعطى التطور دفعة ، كما قال سميرنوف.
