Чому магнітне поле Землі «перегортається» кожні мільйон років? Незалежно від причини чи причини того, як тече рідке залізо зовнішнього ядра Землі - її струми, структура, тривалі цикли - важливо, як причина, наслідок, так і трохи обох.
Основна складова поля Землі - яка визначає магнітні полюси - це диполь, що утворюється конвекцією розплавленого нікелю-заліза у зовнішньому ядрі (внутрішнє ядро тверде, тому його роль є другорядним; пам’ятайте, що ядро Землі добре вище температури Кюрі, тому залізо не феромагнітне).
А як щодо тонкої структури? Чи має зовнішнє ядро еквівалент струменевих потоків атмосфери Землі, наприклад? Недавні дослідження команди геофізиків в Японії проливають трохи світла на ці питання, і тому натякають на те, що викликає перевертання магнітного полюса.
Про зображення: Це зображення показує, як уявна частинка, суспендована в рідкому залізному зовнішньому ядрі Землі, має тенденцію до течії в зонах, навіть коли умови в геодинамо змінюються. Кольори представляють вихровість або «кількість обертання», яку відчуває ця частинка, де червоний означає позитивний (схід-захід) потік, а синій - негативний (захід-схід). Зліва направо показано, як потік реагує на зростаючі числа Релея, що пов'язано з потоком, керованим плавучістю. Зверху донизу показано, як потік реагує на збільшення кутових швидкостей всієї системи геодинамо.
Вітрові струмінні потоки, які обходять земну кулю, і атмосфери газових гігантів (Юпітер, Сатурн тощо) - приклади зональних потоків. «Загальною рисою цих зональних потоків є те, що вони спонтанно генеруються в турбулентних системах. Оскільки, як вважається, зовнішнє ядро Землі знаходиться в турбулентному стані, можливо, в рідкому залізі зовнішнього ядра спостерігається зональний потік ", - стверджують Акіра Кагейама з університету Кобе та його колеги у своїй недавній статті Nature. Команда знайшла вторинну схему потоку, коли вони моделювали геодинамо - яке генерує магнітне поле Землі - для створення більш детальної картини конвекції у зовнішньому ядрі Землі, вторинної схеми потоку, що складається з внутрішніх листових радіальних плит, оточених на захід циліндричний зональний потік.
Ця робота була проведена за допомогою суперкомп'ютера Earth Simulator, що базується в Японії, який запропонував достатню просторову роздільну здатність для визначення цих вторинних ефектів. Кагеяма та його команда також підтвердили, використовуючи числову модель, що ця структура з подвійною конвекцією може співіснувати з домінуючою конвекцією, яка породжує північний та південний полюси; Це критична перевірка узгодженості їх моделей: "Ми чисельно підтверджуємо, що структура з подвійною конвекцією з таким зональним потоком є стабільною при сильному, самогенерованому дипольному магнітному полі", - пишуть вони.
Такого роду зональний потік у зовнішньому ядрі раніше не спостерігався в моделях геодинамо, в основному через відсутність достатньої роздільної здатності в попередніх моделях. Яку роль відіграють ці зональні потоки в реверсуванні магнітного поля Землі - це одна з областей дослідження, за якою Кагеяма та його команда тепер зможуть досягти результатів.
Джерела: «Фізичний світ», заснований на статті у випуску «Природа» від 11 лютого 2010 року. Домашня сторінка симулятора Землі
