Strona głównaPytania → Odwrócenie biegunów Ziemi

Odwrócenie biegunów Ziemi

Pytanie

Pyta Ania

Ostatnio czytałam o zjawisku rewersji biegunów. Interesuje mnie czy w najbliższym czasie czeka nas takie zdarzenie i jakie będzie miało skutki dla ludzkości. Pojawia się często mowa o roku 2012.

Odpowiedź

Odpowiada Lech Krysiński

W najbliższym czasie inwersji pola magnetycznego Ziemi oczekiwać zdecydowanie nie należy.

Przypuszczenie jakoby takie odwrócenie miało się zbliżać bierze się stąd, że w ciągu ostatniego czterdziestolecia XX wieku osiowa składowa magnetycznego momentu dipolowego Ziemi systematycznie malała, obniżając się o 700 nT (nanotesli), co daje 17,5 nT/rok. Około roku 2000 ta kluczowa składowa momentu miała wartość około 29600 nT i jeśli wysokie tempo spadku miałoby się utrzymać zmiana znaku mogłaby mieć miejsce za co najmniej półtora tysiąca lat. Zatem czasu jest dość dużo do tej ewentualnej inwersji, która wcale nastąpić nie musi. Spadek wartości momentu trwa już od około 2000 lat, czyli od momentu kiedy miał on lokalne maksimum. Zachowanie to nie jest niczym szczególnym w dziejach pola magnetycznego Ziemi. Zmienność ta dzięki temu, że pole zapisuje się w skałach, może być prześledzona w przedziale czasu ostatnich kilkudziesięciu tysięcy lat (rys.) i ze względu na swoją spektakularność została nazwana cyklem głównym.

Rys. Przebieg zmian momentu magnetycznego Ziemi w okresie ostatnich 80 tysięcy lat.

Przebieg zmian momentu pokazuje, że dominujące pseudookresy tej nieregularnej pulsacji sięgają nawet kilkudziesięciu tysięcy lat. Ich amplituda jest bardzo duża, porównywalna z połową średniej wartości momentu tak, że wartość momentu często zbliża się do zera. Jednak rzadko kiedy zero zostaje przekroczone trwale tzn. tak, aby moment dipolowy i całe pole magnetyczne odbudowały się z przeciwnym znakiem w pełnej swojej wartości, jak ma to miejsce przy inwersjach. Takie kryzysy wartości momentu dipolowego, które nie doprowadzają do jego pełnego odwrócenia noszą nazwę wydarzeń, wycieczek albo pseudo-inwersji i w odróżnieniu od inwersji właściwych zdarzają się znacznie częściej. Ostatnia taka wycieczka miała miejsce 40 tysięcy lat temu (rys.) i jest nazywana wydarzeniem Laschamp (od miejsca pierwszych jej obserwacji w zapisie skalnym). Ostatnia (najmłodsza) inwersja właściwa miała, zaś miejsce 700 tysięcy lat temu. Czasy czwartorzędu i późnego trzeciorzędu są okresem intensywnej (jedno lub dwa odwrócenia na milion lat) i nasilającej się aktywności odwróceniowej pola po okresie wcześniejszej stagnacji w kredzie. Mimo tej dużej aktywności szansa na to, że w nadchodzącym czwartym millennium dojdzie do odwrócenia nie jest duża. Sam etap odwracania jest długotrwały i trwa cztery do pięciu tysięcy lat. W trakcie odwracania wartości pola na powierzchni Ziemi ulegają osłabieniu około pięciokrotnemu w relacji do swoich typowych wartości średnich. Kształt pola ulega poważnej komplikacji w wyniku osłabienia momentu dipolowego, przez co odsłaniają się i uwydatniają wyższe składowe multipolowe pola, zaś fluktuacje kierunku pola znane jako zmiany wiekowe, nasilają swoją amplitudę.

Potencjalny wpływ tych zjawisk na środowisko naturalne nie był dotąd rzetelnie studiowany. Nie należy przypuszczać, żeby wpływ ten mógł być większy niż skutki poczynań człowieka, które są jak dotąd najpoważniejszym zagrożeniem w tej dziedzinie. Pośród możliwych zmian w środowisku, które mogą towarzyszyć inwersji lub pseudo-inwersji, należałoby wskazać przede wszystkim zwiększoną penetrację wysokoenergetycznych cząstek wiatru słonecznego w magnetosferę i górne warstwy atmosfery. Promieniowanie to jest czynnikiem wysoce niebezpiecznym dla organizmów żywych i zachodzi pytanie, czy w sytuacji całkowitego zaniku pola atmosfera stanowiłaby dostateczną ochronę życia na Ziemi. Niezależnie od odpowiedzi na to pytanie trzeba pamiętać, że pole magnetyczne Ziemi w trakcie inwersji nie zanika, a jedynie ulega osłabieniu i deformacji. W najgorszym razie może zatem dojść do przejściowego powstania kilku nowych biegunów magnetycznych na powierzchni z nowymi strefami zorzowymi. Bardziej poważne konsekwencje może mieć natomiast wzrost produkcji krótkożyciowych izotopów promieniotwórczych (np. węgla C14) na skutek wzmożonego dostępu wiatru słonecznego do górnych warstw atmosfery. Izotopy te są permanentnie przenoszone do biosfery i wbudowywane w organizmy. Osłabienie pola magnetycznego może spowodować, jak można przypuszczać, nawet kilkukrotny wzrost zawartości węgla C14 w biosferze i pewne przyspieszenie procesów mutacji genetycznych. Jednak efekty te niekoniecznie byłyby bardziej znaczące niż szkody wywołane w środowisku działalnością człowieka w czasach nowożytnych, jeśli idzie o wzrost zawartości radioaktywnego węgla. Drugą uciążliwością mogłyby być nasilone zaburzenia łączności radiowej w związku ze zmianami stanu jonosfery oraz konieczność częstszej aktualizacji map magnetycznych z powodu nasilonych zmian wiekowych pola. Jednak ta kategoria zmian w środowisku byłaby na tyle powolna (wielusetletnia), że bez istotnych perturbacji organizacja w nawigacji i przystosowanie technologii komunikacyjnych mogłyby za tymi zmianami nadążyć.