Prečo magnetické pole Zeme „preklopí“ každé milión rokov? Bez ohľadu na dôvod alebo dôvody, ako tečie tekuté železo vonkajšieho jadra Zeme - jeho prúdy, jeho štruktúra, jeho dlhodobé cykly - je dôležitý, buď ako príčina, účinok, alebo trochu oboje.
Hlavnou zložkou zemského poľa - ktorý definuje magnetické póly - je dipól generovaný prúdením roztaveného niklu a železa vo vonkajšom jadre (vnútorné jadro je pevné, takže jeho úloha je sekundárna; nezabudnite, že jadro Zeme je v poriadku). nad teplotou Curieho, takže železo nie je feromagnetické).
Ale čo jemná štruktúra? Má napríklad vonkajšie jadro ekvivalent prúdov zemskej atmosféry? Nedávny výskum tímu geofyzikov v Japonsku vrhá na tieto otázky trochu svetla, a preto naznačuje, čo spôsobuje preklopenie magnetického pólu.
O obrázku: Tento obrázok ukazuje, ako imaginárna častica suspendovaná vo vonkajšom jadre Zeme tekutého železa má tendenciu prúdiť v zónach, aj keď sa podmienky v geodynamiku menia. Farby predstavujú vírivosť alebo „mieru rotácie“, ktorú táto častice zažije, kde červená znamená pozitívny (východ-západ) tok a modrá znamená negatívny (západ-východ) tok. Zľava doprava ukazuje, ako tok reaguje na zvyšujúce sa množstvo Rayleighov, čo je spojené s tokom poháňaným vztlakom. Zhora nadol ukazuje, ako tok reaguje na zvyšujúce sa uhlové rýchlosti celého geodynamického systému.
Príkladom prúdov v zóne sú vetry prúdenia prúdiace prúdom vzduchu, ktoré obiehajú okolo zemegule a tie, ktoré sa nachádzajú v atmosfére plynových gigantov (Jupiter, Saturn atď.). „Spoločným znakom týchto zónových tokov je to, že sa vytvárajú spontánne v turbulentných systémoch. Pretože sa predpokladá, že vonkajšie jadro Zeme je v turbulentnom stave, je možné, že v tekutom železe vonkajšieho jadra prúdi zónový tok, “hovorí Akira Kageyama z univerzity v Kobe a jej kolegovia vo svojom nedávnom dokumente Nature. Tím našiel druhotný tok, keď modeloval geodynamo - ktoré vytvára zemské magnetické pole - aby sa vytvoril podrobnejší obraz konvekcie vo vonkajšom jadre Zeme, sekundárny tokový vzorec pozostávajúci z vnútorných listových radiálnych oblakov obklopených západne valcový zonálny tok.
Táto práca bola vykonaná pomocou superpočítača Earth Simulator so sídlom v Japonsku, ktorý poskytoval dostatočné priestorové rozlíšenie na určenie týchto sekundárnych účinkov. Kageyama a jeho tím tiež pomocou číselného modelu potvrdili, že táto štruktúra s duálnou konvekciou môže existovať súčasne s dominantnou konvekciou, ktorá vytvára severný a južný pól; Toto je kritická kontrola konzistencie ich modelov: „Číselne potvrdzujeme, že štruktúra duálneho prúdenia s takým tokom zón je stabilná pod silným, samostatne generovaným dipólovým magnetickým poľom,“ píšu.
Tento druh prúdenia zón vo vonkajšom jadre nebol doteraz v geodynamických modeloch doteraz pozorovaný, a to najmä z dôvodu nedostatočného rozlíšenia v predchádzajúcich modeloch. Úlohu, ktorú tieto zonálne toky zohrávajú pri zmene magnetického poľa Zeme, je jednou z oblastí výskumu, ktorú Kageyama a výsledky jeho tímu budú môcť sledovať.
Zdroje: Physics World, založený na príspevku v časopise Nature z 11. februára 2010. Domovská stránka aplikácie Earth Simulator
