Primero habrá movimiento geomagnético.
El Escudo de Tierra está volando.
Hace unos 2.000 años, durante el Período de los Reinos Combatientes, nuestros antepasados descubrieron que los imanes naturales podían indicar de manera estable la dirección absoluta de la tierra, por lo que inventaron Sina e inicialmente experimentaron un poder misterioso en la tierra. Durante los siguientes 1.000 años, la gente aprendió gradualmente a explotar este fenómeno en más áreas. Durante la dinastía Song, habían utilizado ampliamente brújulas diestras y brújulas de navegación en la navegación, lo que proporcionó un importante apoyo técnico a Zheng He y Colón en sus viajes oceánicos posteriores. Con la prosperidad de la navegación global y el establecimiento del electromagnetismo, la gente descubrió que el secreto de la brújula es que la Tierra misma es un gran imán. Precisamente porque la dirección del polo magnético de este gran imán es exactamente estable en la dirección cercana al eje de rotación de la Tierra, la dirección de su campo magnético en la mayoría de las áreas de la superficie terrestre representa aproximadamente la orientación norte-sur del suelo.
Si el uso de la navegación geomagnética no es esencial para los seres humanos, porque también podemos usar estrellas y navegación inercial, luego de entrar en el siglo XX, la gente descubrió que el campo magnético de la Tierra es en realidad para los humanos y incluso la tierra. Proporciona protección vital a toda la vida en el planeta. Incluso se puede decir que si la tierra no tuviera el campo magnético generado por este gran imán, sería casi imposible que la vida apareciera y sobreviviera en la tierra, porque el campo magnético terrestre bloquea la mayor parte de la "lluvia de balas" cargada. desde el espacio.
El escudo vital de la Tierra
Fue la hermosa aurora la que hizo descubrir por primera vez el efecto protector del campo geomagnético. Al observar atentamente las auroras oníricas que son comunes en el cielo en latitudes altas, descubrimos que son fenómenos luminosos causados por el impacto de partículas cargadas de alta energía del cielo sobre las moléculas atmosféricas. Este rayo cósmico proviene principalmente del sol, pero también incluye rayos cósmicos de todas las direcciones, por lo que deberíamos poder ver más auroras sobre el ecuador de cara al sol. ¿Por qué sólo los vemos en latitudes altas cerca de los polos? Precisamente debido al efecto del campo geomagnético, las partículas cargadas entran en el campo geomagnético y se precipitan hacia los polos norte y sur a lo largo de las líneas del campo magnético, lo que hace que la lluvia de partículas caiga sólo en latitudes altas.
Las partículas de alta energía del universo tienen un poderoso efecto destructivo tras golpear las macromoléculas de la vida. Aunque están bloqueados por la espesa atmósfera, los altos flujos de rayos cósmicos del viento solar aún pueden impactar directamente contra el suelo. Entonces, ¿no es peligroso ver auroras en latitudes altas? En febrero de 1958, Estados Unidos equipó su primer satélite artificial "Explorer 1" con un contador Geiger para medir la intensidad de los rayos cósmicos, respondiendo a esta pregunta. Los científicos descubrieron que cuando la altitud del satélite era inferior a 600 kilómetros, los resultados de las mediciones del contador seguían siendo normales, pero cuando el satélite alcanzaba una altitud de más de 800 kilómetros, el contador inmediatamente entraba en un estado saturado e incluso no funcionaba correctamente. Dado que el contador sólo puede alcanzar la saturación cuando la intensidad de los rayos cósmicos medida es 15.000 veces mayor de lo esperado, este resultado significa que hay un fuerte cinturón lleno de viento solar y rayos cósmicos a una altitud de unos 800 kilómetros sobre la Tierra. El físico estadounidense J.A. Van Allen cree que este cinturón de alta radiación que rodea toda la Tierra se forma porque el viento solar y las partículas de los rayos cósmicos son capturados por el campo geomagnético a medida que se acercan a la Tierra y, por lo tanto, quedan encerrados de manera estable en algún lugar por encima de la Tierra. La mayoría de las partículas cargadas quedan realmente atrapadas en esta zona por el campo geomagnético, en lugar de ser dispersadas por la Tierra. Posteriormente, la exploración satelital a gran escala demostró esta hipótesis teórica y también descubrió que el área de radiación de la Tierra se divide en un área de radiación interna y un área de radiación externa, que se distribuyen simétricamente a ambos lados del campo geomagnético, no sobre el alto campo magnético. área de latitud.
Observaciones satelitales más completas muestran que la magnetosfera de la Tierra comienza entre 600 y 1.000 kilómetros sobre el suelo. En el lado que mira al Sol, las líneas del campo magnético de la magnetosfera también se comprimen contra el suelo bajo la influencia del viento solar, formando una envoltura hemisférica llamada magnetopausa. En el lado opuesto al sol, que se extiende hacia afuera hasta aproximadamente 10 veces el radio de la Tierra, se llama región de la cola magnetosférica.
Entonces, todavía tenemos que estar agradecidos de que la Tierra tenga un fuerte campo geomagnético, que puede desviar la lluvia de partículas mortales que llega directamente al suelo para girar alrededor de la Tierra y luego filtrarse un poco para volar. a los polos, para que podamos disfrutar con seguridad de la hermosa Aurora Boreal.
Sin embargo, mientras la gente se regocija, se sorprende al descubrir que el imán terrestre, que genera un enorme campo geomagnético para proteger cuidadosamente la Tierra, en realidad no es estable, sino que se ha estado moviendo dentro de la Tierra, y su correspondiente campo magnético El tamaño y la dirección cambian constantemente. A lo largo de la larga historia de la Tierra, este movimiento ha provocado que los polos magnéticos de la Tierra se inviertan continuamente. Esto genera preocupación sobre si este cambio en la dirección y la fuerza del campo magnético de la Tierra afectará nuestra supervivencia. Después de todo, ¡es un escudo vital para toda la vida en la tierra!
Campos magnéticos de colores
Durante unos 400 años, la gente ha registrado la dirección y la intensidad de los campos geomagnéticos locales en todo el mundo. Más tarde, los científicos descubrieron que se podían encontrar registros geomagnéticos de períodos históricos más largos en lava volcánica y sedimentos geológicos en continentes y fondos marinos. Estos datos nos dicen que la distribución espacial del campo magnético terrestre es muy compleja, lo que refleja que su mecanismo de generación también es muy complejo. No puede imaginarse simplemente como emitido por una barra magnética norte-sur con la dirección e intensidad de la Tierra; Los cambios en el campo magnético a lo largo del tiempo en la larga historia también están llenos de misterios sin resolver.
Hace unos 400 años, los navegantes activos en los océanos globales aprendieron a registrar la dirección o intensidad geomagnética en cualquier momento y en cualquier lugar; en el siglo XX, los científicos realizaron mediciones del campo geomagnético en todo el mundo o utilizaron satélites artificiales de gran tamaño; -Observaciones a escala desde el espacio. Al recopilar todos estos datos, podemos crear un mapa histórico de 400 años de la distribución global del campo magnético en la superficie. De este mapa podemos comprobar que durante estos 400 años, aunque las posiciones de los polos principal y sur también han cambiado en cierta medida, lo que llama más la atención es que la superficie terrestre está salpicada por una serie de polos magnéticos relativamente débiles, principalmente A lo largo del ecuador Distribuidos alternativamente, estos polos magnéticos se mueven hacia el oeste a lo largo del ecuador a una velocidad media de unos 17 kilómetros por año. Aunque la intensidad del campo magnético generado por estos polos magnéticos débiles es sólo aproximadamente 10 veces mayor que la del campo geomagnético generado por los polos magnéticos norte y sur, deberían tener el mismo origen que los polos magnéticos norte y sur. Los polos, junto con el movimiento de los polos magnéticos norte y sur, deberían constituir los cambios en todo el campo magnético de la Tierra en diferentes aspectos.
En general, se cree que el campo geomagnético es causado por la circulación de hierro y níquel líquidos a alta temperatura bajo el manto terrestre y en la capa exterior del núcleo terrestre. Mediante la medición de ondas sísmicas naturales o artificiales, se descubrió que la capa exterior del núcleo de la Tierra es la aleación líquida de hierro y níquel de mayor temperatura. A altas temperaturas, el metal líquido crea convección y circulación, formando una estructura similar a una bobina de alambre, generando así corriente eléctrica y campos magnéticos. Por lo tanto, el principal campo magnético norte-sur de la Tierra indica ciertamente la presencia de una circulación primaria de metales, y la aparición de polos magnéticos en otras partes de la superficie también indica la presencia de algunas corrientes metálicas secundarias que pueden formar polos magnéticos. Por lo tanto, los científicos especulan que existen dos posibles mecanismos para que el polo magnético débil se mueva hacia el oeste a lo largo del ecuador: una posibilidad es que exista un proceso que mueva el fluido central hacia el oeste a lo largo del ecuador, llamado corriente en chorro ecuatorial, y el flujo de metal. generado en él hace que el polo magnético débil se mueva hacia el oeste. Este proceso de movimiento hacia el oeste a lo largo del ecuador también se ha encontrado en estudios de laboratorio de sistemas convectivos giratorios. Otra posibilidad es un mecanismo llamado ondas MAC, que combina convección, inestabilidad del campo magnético y la rotación de la Tierra, y luego esto La propagación de ondas MAC da como resultado el movimiento de polos magnéticos débiles.
Aún es difícil juzgar qué mecanismo es más realista. Todavía existe mucha controversia sobre si este débil movimiento de los polos magnéticos ha durado mucho tiempo a lo largo de la historia de la Tierra y si está relacionado con la inversión de los polos magnéticos principales norte y sur con un ciclo de unos 450.000 años. Dado que los humanos no comprenden tan bien el interior de la Tierra como la superficie de la Luna, tenemos que monitorear más exhaustivamente los coloridos cambios del campo magnético en la superficie de la Tierra y buscar más información en las profundidades de la Tierra.
Polo magnético errante y Tierra despreocupada
Mientras el polo magnético débil se desplaza, los polos magnéticos principales norte y sur también se desplazan. Debido a que la edad diagenética de la lava volcánica y los sedimentos se puede determinar mediante métodos geológicos, las huellas de los efectos del campo magnético durante el período diagenético se solidifican y luego, al medir las huellas de los efectos del campo magnético dejadas en la lava volcánica y los sedimentos, se determina el geomagnetismo local en Se puede determinar un determinado período histórico. A través de este estudio geológico y geomagnético, los científicos tienen una comprensión detallada de los cambios geomagnéticos en dos períodos de tiempo de 3.000 y 5 millones de años.
Sin embargo, en comparación con la medición geomagnética directa que comenzó en los últimos cientos de años, el uso de métodos geológicos para medir indirectamente el campo geomagnético durante millones de años tiene ciertas limitaciones.
Para las rocas ígneas, se puede medir la intensidad absoluta del campo geomagnético, pero el rango de distribución de las rocas ígneas en la Tierra es limitado y el rango de distribución temporal también es limitado. Para sedimentos ampliamente distribuidos, sólo se puede medir la intensidad geomagnética relativa y no existe un registro geomagnético a largo plazo de sedimentos en el mismo lugar. No fue hasta hace 10 años que un grupo de científicos informó por primera vez de los registros geomagnéticos de sedimentos que cubrían un rango temporal de hasta hace 4 millones de años, y descubrieron que durante esos 4 millones de años, los polos geomagnéticos habían experimentado múltiples inversiones. , confirmando los resultados obtenidos en la década de 1960. Una conclusión es que la intensidad del campo magnético se debilita durante la inversión del polo magnético. Recientemente, durante el Proyecto de Perforación Submarina (ODP), se obtuvo un registro muy claro de intensidad geomagnética de 800.000 años mediante el análisis de núcleos con tasas de subsidencia muy altas, lo que demuestra una vez más de manera concluyente que la intensidad geomagnética se debilita durante las inversiones de los polos magnéticos.
Al mismo tiempo, otro grupo de científicos también descubrió una muestra que puede registrar la intensidad del campo magnético absoluto mejor que las rocas ígneas, concretamente un vidrio tipo basalto del fondo marino (SBG), y obtuvo así una superficie de 5 millones de año campo magnético absoluto El registro de intensidad ha aumentado enormemente nuestra comprensión de la historia de la evolución geomagnética durante este período.
Esta evidencia muestra que debería haber una cierta relación entre los cambios en la intensidad geomagnética y los cambios en las posiciones de los polos geomagnéticos. Para comprender mejor esta relación, necesitamos obtener más datos que muestren simultáneamente las posiciones de los polos magnéticos. Campos magnéticos. Registro de intensidad. Recientemente, un grupo de científicos ha descubierto que existe una correlación periódica entre la intensidad geomagnética y el estado de movimiento espacial de la Tierra, como la excentricidad de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, la inclinación del plano orbital y la precesión de la Tierra. Esto no es necesariamente una coincidencia. Aunque la explicación de este fenómeno todavía se debate, vincular los cambios en la posición de los polos magnéticos con los cambios en la intensidad del campo magnético es una buena pista.
En general, actualmente no podemos establecer demasiadas relaciones entre los datos de intensidad y los datos de dirección de la historia geomagnética, pero esto no nos impide aprender más sobre los complejos orígenes del campo geomagnético. Actualmente, cada vez más científicos creen que los cambios en la dirección e intensidad del campo geomagnético no sólo se deben a la interacción entre la parte inferior del manto y la capa exterior del núcleo, sino que también se ven afectados por la propia rotación y órbita de la Tierra. movimiento. Por lo tanto, el desplazamiento de los polos magnéticos alrededor de la Tierra está en realidad estrechamente relacionado con el desplazamiento de la Tierra misma en el espacio. Luego, los cambios en la dirección de los polos magnéticos de la Tierra y la intensidad del campo magnético conducen directamente a cambios en el campo magnético externo de la Tierra. Es concebible que desde que la Tierra nació y giró alrededor del Sol, debió haber estado bailando y caminando con el escudo del campo geomagnético. Sin embargo, los científicos aún no han estudiado más a fondo las consecuencias de esta danza para nuestra supervivencia en la Tierra.