Магнитное поле, которое имеет Земля, окружает нашу планету, как невидимый силовой щит. Оно защищает живые организмы от вредного солнечного излучения, отклоняя заряженные частицы. Но магнитное поле сложно назвать стабильным, так как оно постоянно меняется. Действительно, история нашей планеты включает в себя, по крайней мере, несколько сотен глобальных разворотов, когда северный и южный магнитные полюса менялись местами. Но когда это случится в следующий раз и как повлияет на жизнь на Земле?
Геомагнитные инверсии
Во время разворота магнитное поле не будет равно нулю, но оно окажется более слабым и получит сложную форму. Его сила может снизиться до 10% от той, которая есть сейчас. Кроме того, может образоваться несколько «северных» и «южных» полюсов, в том числе и на экваторе.
В среднем, подобные геомагнитные инверсии происходят несколько раз через каждый миллион лет. Тем не менее интервал между разворотами очень нерегулярен и может доходить до десятков миллионов лет.
Также могут происходить временные и неполные развороты, во время которых магнитные полюса перемещаются от географических (возможно, даже пересекают экватор), прежде чем вернуться обратно, в исходное местоположение. Последнее полное перемещение полюсов произошло около 780000 лет назад. Временный разворот, говорят ученые, имел место около 41000 лет назад. Это продолжалось менее 1000 лет, а фактическое изменение полярности длилось около 250 лет.
Исчезновение энергии
Изменение в магнитном поле во время разворота ослабит его защитный эффект, что приведет к повышению уровня радиации на поверхности Земли и в атмосфере. Если бы это произошло сегодня, увеличение заряженных частиц, достигающих Земли, привело бы к повышению рисков для спутников, авиации и наземной электрической инфраструктуры. Геомагнитные бури, движимые взаимодействием аномально больших излучений солнечной энергии с нашим магнитным полем, дают нам возможность узнать, чего нам следует ожидать в случае ослабления магнитного экрана.
Последствия геомагнитных бурь
В 2003 году так называемый шторм Хэллоуин стал причиной локальных отключений электричества в Швеции. Кроме того, потребовалось изменить маршруты полетов, чтобы избежать проблем со связью и радиационного риска. Также шторм привел к разрушению спутников и систем связи. Но он был незначительным по сравнению с другими штормами недавнего прошлого, такими как происшествие в Керрингтоне 1859 года, которое вызвало северное сияние даже на Карибах.
Влияние крупного шторма на современную электронную инфраструктуру до конца не изучено. Конечно, любое время, проведенное без электричества, отопления, кондиционирования воздуха, GPS или Интернета, будет иметь большое влияние. Широкое распространенные отключения электроэнергии могут привести к экономическим потрясениям, которые будут измеряться десятками миллиардов долларов в день.
Стоит ли ожидать массового вымирания?
Но чего ожидать с точки зрения жизни на Земле и прямого воздействия разворота на наш вид? Мы не можем окончательно спрогнозировать, что будет происходить, так как современные люди еще не появились во время последнего полного разворота. Некоторые исследования попытались связать прошлые аналогичные происшествия с массовыми вымираниями. Предполагалось, что некоторые развороты магнитных полюсов и эпизоды продолжительного вулканизма могли быть вызваны общей причиной. Тем не менее не существует доказательств какого-либо надвигающегося катастрофического происшествия, и поэтому нам, вероятно, придется бороться с электромагнитным воздействием, если магнитное поле Земли начнет меняться.
Мы знаем, что многие виды животных имеют некоторую форму магниторецепции, что позволяет им ощущать магнитное поле Земли. Они могут использовать эту функцию для навигации между континентами во время миграции. Но неясно, какое влияние разворот полюсов может иметь на такие виды. Совершенно понятно, что ранним людям действительно удавалось пережить событие неполного разворота полюсов, а жизнь на Земле в целом переживала сотни полных аналогичных происшествий, что подтверждается геологической летописью.
Можем ли мы предсказать геомагнитные инверсии?
Простой факт, что магнитное поле Земли в настоящее время уменьшается в размере (на 5% за столетие) приводит к предложениям, что оно может измениться в течение следующих 2000 лет. Но назвать точную дату, по крайней мере, на данный момент, будет трудно.
Магнитное поле Земли генерируется внутри жидкого ядра нашей планеты. Так же как атмосфера и океаны, путь, по которому оно движется, регулируется законами физики. Поэтому теоретически мы можем предсказать «погоду ядра», отслеживая это движение, так же, как мы прогнозируем реальную погоду, глядя на атмосферу и океан. Разворот полюсов можно сравнить с определенным типом шторма в активной зоне, где динамика – и магнитное поле – начинает выходить из строя (по крайней мере, на короткое время), прежде чем прийти в норму снова.
Трудности прогнозирования
Трудности предсказания погоды за несколько дней широко известны, несмотря на то, что мы живем внутри атмосферы и непосредственно наблюдаем за ней. Предсказывать, как будет вести себя ядро Земли, еще более сложно, главным образом потому, что оно погребено на 3000 км ниже земной коры. Таким образом, наши наблюдения скудны и косвенны. Тем не менее нельзя сказать, что мы полностью слепы: ученым известны основные компоненты материала внутри ядра, а также то, что оно находится в жидком состоянии. Глобальная сеть наземных обсерваторий и орбитальных спутников также способна измерить, как меняется магнитное поле, что дает нам представление о движении жидкого ядра.
Недавнее открытие реактивного потока в пределах активной зоны ядра подчеркивает нашу развивающуюся изобретательность и возрастающую способность измерять и изучать динамику ядра. В сочетании с численным моделированием и лабораторными экспериментами по изучению динамики жидкости в недрах планеты наше понимание развивается быстрыми темпами. Перспектива прогнозировать изменения в ядре Земли, возможно, находится в пределах досягаемости.
