Maan magneettikenttä on maapalloa ympäröivä magneettikenttä. Sitä kutsutaan joskus geomagneettiseksi kentäksi.
Maan magneettikenttä syntyy Maan ja Maan ytimen pyörimisestä. Se suojaa Maata avaruuden haitallisilta hiukkasilta. Kenttä on epävakaa ja se on muuttunut usein maapallon historian aikana. Magneettikenttä luo magneettinavat, jotka ovat lähellä maantieteellisiä napoja. Kompassi käyttää geomagneettista kenttää suuntien löytämiseen. Myös monet vaeltavat eläimet käyttävät kenttää matkustaessaan pitkiä matkoja joka kevät ja syksy. Magneettiset navat vaihtavat paikkaa magneettisen käänteen aikana.Maan pyöriessä ytimen kaksi osaa liikkuvat eri nopeuksilla, ja tämän ajatellaan synnyttävän magneettikentän Maan ympärille ja saavan sen näyttämään siltä, että sen sisällä on suuri sauvamagneetti.
Ominaispiirteet
Maailman geomagneettikenttä syntyy kahdesta seikasta. Konvektiiviset liikkeet nestettä johtavassa ytimessä Maan keskipisteen sisällä ovat tärkeitä magneettikentän synnyssä. Kun konvektiiviset liikkeet tapahtuvat Maan ympärillä olevien sähkövirtojen kanssa, syntyy magneettikenttä. Maan pyöriminen pitää magneettikentän yllä. Konvektiivisten liikkeiden ja sähkövirtojen vuorovaikutus synnyttää dynamiovaikutuksen.
Magneettikentän voimakkuus on suurin lähellä magneettinapoja, joissa se on pystysuora. Kentän voimakkuus on heikoin lähellä päiväntasaajaa, jossa se on vaakasuora. Magneettikentän voimakkuus mitataan gaussina.
Magneettikentän voimakkuus on vähentynyt viime vuosina. Viimeisten kahdenkymmenenkahden vuoden aikana kentän voimakkuus on vähentynyt keskimäärin 1,7 %. Joillakin kentän alueilla voimakkuus on vähentynyt jopa 10 %. Kentän voimakkuuden nopea väheneminen on merkki siitä, että magneettikenttä saattaa olla kääntymässä. Kääntyminen saattaa tapahtua seuraavien muutaman tuhannen vuoden aikana. On osoitettu, että magneettinapojen liike liittyy magneettikentän voimakkuuden vähenemiseen.
Geomagneettinen kääntö on sitä, että pohjoinen ja eteläinen magneettinapa vaihtavat paikkaa. Näin on tapahtunut muutamia kertoja maapallon historian aikana. Magneettinen kääntö tapahtuu sen jälkeen, kun kentän voimakkuus saavuttaa nollan. Kun voimakkuus alkaa jälleen kasvaa, se kasvaa vastakkaiseen suuntaan, mikä aiheuttaa magneettinapojen vaihtumisen. Magneettikentän kääntymiseen kuluvaa aikaa ei tunneta, mutta se voi kestää jopa kymmeniätuhansia vuosia. Maapallon magneettiset kääntöpuolet ovat tallentuneet kiviin, erityisesti basalttiin. Tutkijat uskovat, että viimeinen geomagneettinen kääntö tapahtui 780 000 vuotta sitten.
Magnetosfääri
Magnetosfääri syntyy magneettikentästä. Se on Maan ympärillä oleva alue, joka toimii suojana aurinkotuulen haitallisia hiukkasia vastaan. Magnetosfäärissä on monia eri kerroksia ja rakenteita, ja aurinkotuuli muokkaa kutakin näistä kerroksista. Aurinkotuulen ja magnetosfäärin vuorovaikutus aiheuttaa myös revontulten ja etelänvalojen syntymisen. Magnetosfäärillä on suuri merkitys maapallon suojaamisessa aurinkomyrskyiltä, jotka lisäävät aurinkotuulen aktiivisuutta. Aurinkomyrskyt voivat aiheuttaa geomagneettisia myrskyjä, joilla on joskus vakavia vaikutuksia Maahan.
Pohjoisen ja eteläisen magneettisen navan välissä olevat alueet ovat magneettikentän linjoja. Nämä linjat lähtevät Maasta etelän pystysuorasta pisteestä ja tulevat takaisin pohjoisen pystysuoran pisteen kautta. Näitä kahta pystysuoraa pistettä kutsutaan magneettisiksi dip-navoiksi. Magneettisia dip-napoja kutsutaan yleisesti magneettinavoiksi. Magneettinavat leikkaavat maapallon kahdessa pisteessä. Pohjoinen magneettinapa leikkaa maapallon kohdassa 78,3 pohjoista leveyttä ja 100 läntistä pituutta. Näin pohjoinen magneettinapa sijaitsee napapiirillä. Eteläinen magneettinapa leikkaa maapallon pisteessä 78,3 läntistä leveyttä ja 142 itäistä pituutta. Näin eteläinen magneettinapa sijaitsee Etelämantereella. Magneettinavat ovat myös paikkoja, joissa magneettikentät ovat voimakkaimpia.
Pohjoinen magneettinapa
Pohjoinen magneettinapa on Maan pohjoisen pallonpuoliskon pinnalla oleva piste, jossa planeetan magneettikenttä osoittaa pystysuoraan alaspäin. Tämä tapahtuu vain yhdessä paikassa, lähellä (mutta erillään) maantieteellisestä pohjoisnavasta.
Sen eteläisen pallonpuoliskon vastine on eteläinen magneettinapa. Koska Maan magneettikenttä ei ole täsmälleen symmetrinen, toisesta toiseen piirretty viiva ei kulje Maan geometrisen keskipisteen kautta.
Pohjoinen magneettinapa liikkuu ajan myötä Maan ytimessä tapahtuvien magneettisten muutosten vuoksi. Vuonna 2001 se oli lähellä Ellesmere Islandia Pohjois-Kanadassa 81°18′N 110°48′W / 81,3°N 110,8°W. Vuonna 2015 navan uskotaan siirtyneen itään Kanadan arktisen aluevaltauksen ulkopuolelle 86°18′N 160°00′W / 86,3°N 160,0°W:iin.
Maailman pohjois- ja eteläiset magneettinavat tunnetaan myös nimellä Magnetic Dip Poles, mikä viittaa magneettikenttälinjojen pystysuuntaiseen ”notkahdukseen” näissä pisteissä.
Maailman magneettikentän muutokset
Maailman magneettikentän navat vaihtuvat tosiaankin miljoonien vuosien välein (plus-miinus 250 000 vuotta). Ennen magneettikentän vaihtumista Maan magneettikenttä heikkenee ja liikkuu ympäriinsä, kuten pyörivä huippu ennen kaatumistaan. Maapallolla on ollut jo satoja muutoksia (flip flops). Tutkijat tietävät tämän merenpohjan magneettisuuden tutkimusten tuloksena, lähellä Keski-Atlantin selkää. Laava liikkuu hitaasti ulos tästä railosta (merenpohjassa oleva aukko), ja sitten se jäähtyy niin, että sen rautaoksidimolekyylit osoittavat kaikki Maan magneettikentän uuteen suuntaan. Voimme tarkastella tämän magneettikentän historiaa nykyään tarkastellaksemme menneisyyden monia käänteitä.
Käänteitä tapahtuu alle 0,1 miljoonasta vuodesta jopa 50 miljoonan vuoden välein. Viimeisin geomagneettinen kääntö, jota kutsutaan Brunhes-Matuyama-käänteeksi, tapahtui noin 780 000 vuotta sitten. Toinen maapallon magneettikentän maailmanlaajuinen kääntö, jota kutsutaan Laschamp-tapahtumaksi, tapahtui viimeisen jääkauden aikana (41 000 vuotta sitten). Lyhyen kestonsa vuoksi sitä kutsutaan kuitenkin ”ekskursioksi”.
Retkeilevät eläimet
Pitkiä vaelluksia tekevät eläimet saattavat olla riippuvaisia magneettikentän opastuksesta.
Jotkut eläimet tietävät sijaintinsa kentän voimakkuuden perusteella. Ne tietävät ajan kentän tuottamien vuorokausirytmien vuoksi. Vaeltajaeläimillä on syntyessään päässään magneettinen kartta, jonka avulla ne voivat vaeltaa turvallisesti pitkiä matkoja. Niiden kyky aistia magneettikenttä johtuu magneettihiukkasista. Muilla eläimillä on kemiallinen kompassi, joka perustuu radikaaliparimekanismiin.
Kuvia lapsille
-
Computerisimulaatio maapallon kentästä normaalin polariteetin aikana käänteiden välillä. Viivat kuvaavat magneettikentän linjoja, sinisinä, kun kenttä osoittaa kohti keskipistettä, ja keltaisina, kun se osoittaa poispäin. Maan pyörimisakseli on keskitetty ja pystysuorassa. Tiheät viivarykelmät ovat Maan ytimen sisällä.
-
Tausta: magneettisten observatorioiden jälkikuvat, jotka osoittavat magneettisen myrskyn vuonna 2000. Maapallo: kartta, jossa näkyy observatorioiden sijainnit ja ääriviivat, jotka antavat magneettisen voimakkuuden vaakasuunnassa μ T:nä.
-
Arvioidut deklinaatiokontuurit vuosilta 1590-1990 (napsauttamalla pääset katsomaan vaihtelua).
-
Variaatiot virtuaalisessa aksiaalisessa dipolimomentissa viimeisimmän käänteen jälkeen.
-
Skaavio, joka havainnollistaa johtavan nesteen liikkeen, joka on järjestäytynyt rulliksi Coriolis-voiman vaikutuksesta, ja liikkeen synnyttämän magneettikentän välistä suhdetta.
-
Malli Maan magneettikentän lyhyen aallonpituuden piirteistä, jotka johtuvat litosfäärin anomalioista.
Vastaa