چرا میدان مغناطیسی زمین تغییر می کند؟

میدان مغناطیسی یا آهنربایی کره زمین در حال ضعیف شدن است. اگر این کاهش در شدت میدان با همین آهنگ به پیش رود ظرف 1200 سال آینده قطب نماهای سراسر دنیا از کار خواهند افتاد تا مدتی به طرف همه جا ولی در واقع هیچ جا منحرف خواهند شد. سپس به آهستگی پس از گذشت دهها یا صدها سال بار دیگر همراستا خواهند شد اما این بار به سمت جنوب.

 

نتیجه این می‌شود که میدان مغناطیسی زمین وارونه خواهد شد، این اتفاق پیشتر نیز بارها روی داده است. زمین شناسان در سنگهای مغناطیسی چندین میلیون ساله قراینی یافته‌اند که این را تأیید می‌کند. روشن است که این پدیده بیانگر مطلب بسیار مهمی درباره هسته درونی زمین است. اما پرسش اینجاست که این مطلب مهم چیست؟ هسته زمین از آهن و نیکل تشکیل شده که بخش عمده‌ای از انها به حالت گداخته وجود دارد. این مایع فلزی پیوسته در جنبش است و این جنبش به نحوی جریانهای الکتریکی بوجود می‌آورند که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می‌کنند.

 

جزئیات این فعالیت فلزی گداخته و تغییراتی که در میدان مغناطیسی زمین بوجود می‌آورد هنوز روشن نشده است. برخی از سر نخهایی که درباره رویدادهای درون زمین در اختیار داریم از بررسی ساختار بیرونی این میدان بسیار گسترده بدست آمده‌اند. این میدان زمین را در محاصره خود دارد و تا صدها هزار کیلومتر در فضا ادامه دارد. میدان مغناطیسی را می‌توان به صورت مجموعه‌ای از خطوط فرضی تصور کرد که در فضا از قطب جنوب در جنوبگان تا قطب شمال در کانادا قوس می‌زند و سپس در درون هسته زمین ادامه می‌یابد تا بار دیگر از قطب جنوب سر در آورد.

 

میدان مغناطیسی زمین همواره نابسامان است. قطبهای مغناطیسی زمین 11 درجه با قطبهای جغرافیایی زمین فاصله دارند. در این میدان پیچشها و خمیدگی‌هایی وجود دارد که در آن نواحی ممکن است جهت عقربه قطب نما حتی تا 20 درجه از شمال حقیقی فاصله داشته باشد. دریانوردان این نواحی را از قرن یازدهم هجری تا کنون نقشه برداری کرده‌اند تا مبادا قطب نماهایشان آنان را از مسیر واقعی منحرف کند. از روی نوشته‌های آنان در می‌یابیم که شدت میدان مغناطیسی زمین افت و خیز بسیار زیادی دارد.

 

سالانه قطبها در حدود 20 کیلومتر به طرف غرب جابجا می‌شود در نظر دانشمندان امروزی این بدان معناست که مایع گداخته هسته زمین با سرعتی در حدود نیم میلیمتر در ثانیه در حرکت است. یعنی در روز تقریبا مسافتی برابر نصف طول زمین فوتبال را می‌پیماید. زمین فیزیکدانان در مقیاس گسترده‌تر با بررسی مغناطیسهایی که در گدازه‌های منجمد باستانی محبوس شده‌اند رد پای میدان مغناطیسی زمین را 30 تا 50 میلیون سال گذشته دنبال کرده‌اند. همچنانکه سنگها گداخته می‌شوند اتمهای آهن موجود در آنها تمایل می‌یابند با راستای میدان مغناطیسی آن دوره همراستا شوند. این مدارک نشان می‌دهد که در گذشته میدان مغناطیسی زمین در فاصله‌های زمانی نامعین از 30 هزار سال گذشته تا 1 میلیون سال وارونه شده است. میدان از این رو به آن رو می‌شود. یعنی در مدت نزدیک به 100 هزار سال ضعیف می‌شود و سپس در جهت دیگر افزایش می‌یابد.

 

بسیاری از زمین شناسان که درباره علت وارون شدن‌ها بررسی می‌کنند اکنون معتقدند که میدان مغناطیسی ضعیفی که بر سطح زمین می‌سنجیم (آنقدر ضعیف که آهنربای نعلی شکل اسباب بازی هم 100 برابر از آن نیرومند است) تنها مشتی از خروار است. بخش عمده از فعالیت مغناطیسی زمین در هسته آهنی و نیکلی آن صورت می‌گیرد برابر مقبول‌ترین توضیحی که برای این مسأله ارائه شده و به نظریه دینامو معروف است. بخشی از میدان که در هسته زمین امتداد دارد در مایع باردار و گداخته آن محبوس شده و با چرخش زمین کشیده می‌شود. در نتیجه بطور مستقیم از هسته نمی‌گذرد بلکه بارها دور هسته پیچیده می‌شود تا مانند دسته‌ای از کشهای محکم تشکیل خطوط شار نیرومندی را بدهد.

 

بنابراین نظریه جریان همرفتی فلز گداخته که از اعماق هسته بالا می‌آید حلقه‌های کوچکی از این ماده مغناطیسی دور هم پیچیده را به سطح می‌راند که از اینجا به فضا امتداد می‌یابند و تشکیل میدان آشنایی را می‌دهد که می‌سنجیم. سپس یک بار دیگر به درون هسته شیرجه می‌روند و سخت دور هسته پیچیده می‌شوند، بدین ترتیب میدان خود را نگه می‌دارند. در این فرضیه درباره اینکه چه چیزی ممکن است باعث وارونه شدن میدان شود چنین استدلال می‌شود که طبیعت غیر قابل پیش بینی جریان همرفتی که نقش دارد. اگر در یک نقطه چند حلقه بیشتر از نقطه دیگر جمع شود ذره‌های میدان که به سطح می‌رانند در جهت مخالف حلقه می‌زنند.

 

احتمال دیگر آن است که این وارونه شدنها به هیچ وجه کاتوره‌ای و تصادفی نیست. و اگر اطلاعات کافی داشتیم می‌توانستیم آنها را پیش گویی کنیم و شاید برهمکنشهای الکترومغناطیسی مایع جوشان درون زمین چندان پیچیده‌اند که وارونگی تصادفی به نظر می‌رسد. اگر چنین باشد شاید روزی دانشمندان بتوانند به ما بگویند که وارونگی بعدی چه هنگام رخ می‌دهد اما اکنون تنها کاری که می‌توانیم بکنیم این است که قطب نماهایمان را تماشا کنیم و حدس بزنیم در دل گداخته زمین چه می‌گذرد.