Северный магнитный полюс стремительно приближается к России. Это подтвердили измерения, проведенные учеными в начале 2018 года. Чем чреваты такие изменения магнитного поля нашей родной планеты — полным исчезновением этого поля, мировыми катастрофами или вымиранием всего живого на Земле? Кто-кто, но наши ученые не сторонники необоснованной паники. Только научные измерения и расчеты способны дать правильные прогнозы.
Впервые огромным магнитом Землю представил еще в 1600 году английский ученый Уильям Гильберт. В своем труде «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» он попытался рассмотреть магнитные и электрические явления.
Научные догадки
Чтобы понять, откуда произошло магнитное поле, нужно представить Землю в разрезе. Заведующий кафедрой динамической геологии МГУ профессор Николай Короновский напоминает, что под нашими ногами вглубь на тысячи километров идут слой за слоем несколько геосфер.
— Нас интересует прежде всего внешнее земное ядро. Чтобы добраться до него, нужно пробурить скважину почти в 3 тысячи километров. Но самая глубокая скважина, которую люди смогли пробить, — это 12 километров. О составе ядра мы догадываемся на основе научных расчетов. Это жидкость, железо-никелевая смесь, возможно, с добавлениями еще нескольких элементов, — рассказывает Николай Владимирович.
Где юг, а где север
Магнитное поле формирует магнитосферу, которая окружает нашу планету надежным панцирем толщиной в 70– 80 тысяч километров.
— Возникло оно почти с момента образования Земли — 4,54 миллиарда лет назад. Так далеко мы еще не заглядывали. Поэтому в геологии остается очень много невыясненных вопросов, — резюмирует Николай Короновский.
Кроме магнитного поля, на Земле существуют два магнитных полюса: северный и южный. Они отличаются от географических полюсов. И магнитная ось не совпадет с осью вращения нашей планеты.
Угол несовпадения этих осей называется магнитным склонением. Окружность, расположенная перпендикулярно магнитной оси, — это магнитный экватор.
— Центр магнитной оси отстоит на 400 километров от центра Земли, — продолжает профессор Короновский. — Когда мы меряем компасом направление на север, северная стрелка смотрит на северный полюс. Вообще-то это южный полюс. Но ученые условились, что он северный. Согласен, немного запутанно, но это так. Поле небольшое — 0,5 Эрстеда (единица измерения напряженности магнитного поля в системе СГС — сантиметр — грамм — секунда. — «ВМ»). И на протяжении 3 миллиардов лет оно не менялось по напряженности. А вот направление его иногда меняется.
Заглянуть в прошлое
В середине прошлого века ученые научились использовать исследования остаточной намагниченности горных пород, чтобы представить, как двигались континенты и материки. Этот метод называется палеомагнетизмом. В рамках эксперимента сравнивались породы из Европы и Америки одного возраста — 170 миллионов лет.
— Удалось определить и северный магнитный полюс той эпохи, — говорит Николай Владимирович. — А в результате измерений их получилось два. Нонсенс! Когда же ученые попробовали по карте «передвигать» континенты, полюса наконец-то совпали. О чем это говорит? О том, что литосферные плиты Земли постоянно двигаются. Палеомагнетизм — один из проверенных методов изучения движения плит в прошлом.
Настоящая броня
Если бы не Солнце, магнитосфера выглядела бы симметричной ровной шарообразной оболочкой вокруг нашей планеты. Но Солнце непрерывно испускает солнечный ветер — плазму, поток ионизованных частиц, выбрасываемых со скоростью порядка 400 километров в секунду. Температура солнечной короны, которая является источником ветра, очень высока. Сила гравитации Солнца не способна удержать плазму вблизи солнечной поверхности. Поэтому ее частицы вырываются в космическое пространство. Иногда этот равномерный процесс нарушают взрывы, так называемые вспышки на Солнце, которые вызывают ускоренные выбросы солнечного ветра.
— От выбросов нас защищает магнитосфера Земли. С помощью геомагнитного поля наша планета теряет гораздо меньше атмосферы. Представьте, что вы смотрите на Землю из космоса, — предлагает профессор. — В относительно спокойное время со стороны Солнца под воздействием частиц плазмы магнитосфера Земли выглядит сплюснутой, а с противоположной она вытянута.
И оно дрогнуло
— Когда происходят магнитные бури на Солнце, скорость истечения плазмы достигает 1200 километров в секунду, — рассказывает Николай Владимирович. — Иногда такой поток магнитосфера Земли не способна сдержать.
Еще в 1635 году английский математик Геллибранд доказал, что магнитное поле Земли меняется. Изменения эти фиксировались и как постоянные, и как кратковременные. Следствием одного такого кратковременного изменения стало масштабное отключение электроснабжения в Канаде в 1989 году В провинции Квебек из-за магнитной бури на Солнце буквально случился катаклизм. Когда огромное количество плазмы достигло поверхности Земли, ее магнитное поле «дрогнуло».
Над территорией США и Канады зародились мощные электромагнитные поля. Электросети выполнили роль антенн (чем развитее электросети, тем более они притягивают колебания электромагнитного поля). Таких перегрузок высоковольтные линии передачи не выдержали. Вся провинция оказалась полностью обесточенной.
Постоянные изменения
Так как планета крутится, крутится и магнитосфера. Но это не все изменения, которые с ней происходят. Среди причин постоянных изменений магнитного поля Земли называют наличие залежей полезных ископаемых в ее недрах. Есть территории, где собственное магнитное поле Земли искажается залеганием железных руд. Например, всем известна Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области.
— Магнитный полюс всегда движется,— объясняет профессор Короновский. Сейчас Северный магнитный полюс располагается где-то в Гренландии. В год он километров на 70 успевает продвинуться к востоку. В последнее время скорость его заметно увеличилась. Но если вы посмотрите на карты, где были отмечены движения полюса раньше, то удивитесь (см. инфографику. — «ВМ»).
Последние 700 тысяч лет размещение магнитных полюсов по отношению друг к другу остается неизменным. Но было и так, что полюса менялись местами. Этот процесс называется инверсией. Известно, что за период жизни Земли инверсий произошло не один десяток. Но как это перемагничивание происходит, никто реально не знает. Время от времени появляются предсказания о грядущем конце света. Кто-то вспоминает о динозаврах, якобы вымерших от инверсии.
— Слухи про вымирание динозавров от магнитных бурь преувеличены, — смеется Короновский. — Кстати, самая распространенная версия, что их погубил все-таки упавший метеорит. В районе Мексики сохранился кратер Чиксулуб. Но и эта версия никуда не годится. Динозавры словно предвидели падение метеорита и стали вымирать на пару миллионов лет раньше, — напоминает Николай Владимирович.
Ученый подчеркивает, что сегодня ничего не свидетельствует о том, что надвигается инверсия.
— Стремление связать череду природных катастроф с приближающейся инверсией не обосновано ничем, — замечает Николай Владимирович. — Высказывались мнения, что даже возникновение конфликтных ситуаций в политике можно увязать с магнитными бурями. Да, можно. Но только с солнечными. Так, восстания в Чехословакии, Венгрии, Польше увязываются с 11-летним солнечным циклом, когда периодически меняется солнечная активность. Повышенная солнечная активность действительно может способствовать усилению агрессии.
Неспокойные широты
Но есть явления, которые напрямую связаны с магнитным полем Земли. Так, вдоль 35-х параллелей, где более всего наблюдается постоянное расширение и сплющивание магнитосферы, на Земле отмечается повышенный уровень сейсмической активности.
Именно вдоль этих параллелей извержений вулканов и землетрясений происходит больше, чем в иных районах.
— Есть такое определение — «ревущие сороковые», — напоминает Короновский. — Это моряки так назвали океаническое пространство между 40 и 50 градусами широты в Южном полушарии Земли. В этих широтах не бывает спокойно, все время бури.
И это тоже связано с взаимодействием магнитных полей.
— А само по себе сползание северного магнитного полюса ничем нам не грозит, — заключает профессор. — Хотя, конечно, последствия этого явления негативно сказываются на системе навигации, которая строится на магнитном поле планеты. Поэтому требуется вносить постоянные поправки во все навигационные системы — от GPS до Google Maps на смартфонах.
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
При изучении других планет земной группы ученым удалось выяснить, что магнитное поле присутствует еще на Венере и Марсе. Но только оно очень слабое. Среди ученых умов поныне нет единства в вопросе происхождения жизни. Есть сторонники версии зарождения жизни именно на Земле. Есть и такие, которые считают, что жизнь пришла к нам из космоса. Может быть, и с Марса. И почему бы не представить, что и магнитное поле Марса когда-то было совсем иным, более сильным? И, конечно, защищало эту планету от вредного излучения извне.
ВАЖНО ЗНАТЬ
Откуда возникло электромагнитное поле Земли, даже сегодня у ученых нет стопроцентного ответа. Однако есть научная версия. Внешнее ядро планеты — это жидкость. И движение жидкости образует магнитное гидродинамо. Это процесс самовозбуждения магнитных полей вследствие движения проводящей жидкости или газовой плазмы.
Так что, уверяют ученые, источник магнитного поля спрятан в центре земли. Принцип работы этого «внутреннего генератора» такой же, как и обычного электрического, преобразующего кинетическую энергию своих движущихся частиц в электромагнитное поле. В электрогенераторе движение происходит в витках катушки, а внутри планеты или звезды — в проводящей жидкости субстанции. В сердцевине Земли циркулирует огромная масса расплавленного железа объемом в 5 раз больше Луны.
ВОПРОС НА ЗАСЫПКУ
— Почему о составе внешнего ядра Земли мы можем только догадываться на основе научных расчетов?
— На протяжении какого периода напряженность магнитного поля не менялась?
— Почему магнитосфера вокруг нашей планеты несимметрична и нешарообразна?
— Что ученые и моряки называют «ревущими сороковыми»?
— Какой процесс называется инверсией?