Ի՞նչ է գեոմագնիսական դաշտը և դրա դերը
Գեոմագնիսական դաշտը անտեսանելի մագնիսական «վերմակ» է, որը շրջապատում է Երկիրը։ Չնայած մենք այն ուղղակիորեն չենք կարող տեսնել, դրա ներկայությունը կարելի է զգալ կողմնացույցի միջոցով, որի սլաքը միշտ հակված է դեպի հյուսիս-հարավ։ Այս դաշտը կարևոր դեր է խաղում Երկրի վրա կյանքի պահպանման գործում, ազդում է նավարկության վրա և կարևոր է մոլորակի ներքին կառուցվածքի դինամիկան հասկանալու համար։ Այս հոդվածում մենք կքննարկենք, թե ինչ է գեոմագնիսական դաշտը, ինչպես է այն ձևավորվում, ինչպես է այն չափվում և դրա դերը կյանքի և տեխնոլոգիայի մեջ։
Գեոմագնիսական դաշտերի հասկացումը
Գեոմագնիսական դաշտը Երկրի կողմից առաջացող մագնիսական դաշտն է: Մագնիսական դաշտը մագնիսական աղբյուրի (օրինակ՝ ձողային մագնիս կամ էլեկտրական հոսանք) շուրջը գտնվող շրջանն է, որը մագնիսական ուժ է գործադրում որոշակի մարմինների վրա: Մոլորակային մասշտաբով գեոմագնիսական դաշտը ստիպում է Երկրին գործել որպես հսկա մագնիս՝ հյուսիսային և հարավային մագնիսական բևեռներով:
Այնուամենայնիվ, կարևոր է հասկանալ, որ «մագնիսական բևեռները» ճշգրտորեն չեն համընկնում աշխարհագրական բևեռների հետ։ Աշխարհագրական բևեռները Երկրի պտտման առանցքի ծայրակետերն են, մինչդեռ մագնիսական բևեռները Երկրի մակերևույթի այն վայրերն են, որտեղ մագնիսական ուժի գծերը, կարծես, «մտնում» կամ «ելնում» են ուղղահայաց։ Դիրքի այս տարբերությունը նշանակում է, որ կողմնացույցը միշտ չէ, որ ճշգրիտ ցույց է տալիս աշխարհագրական հյուսիսը, այլ՝ մագնիսական հյուսիսը (կախված տեղանքից)։
Որտեղի՞ց է գալիս գեոմագնիսական դաշտը։
Գեոմագնիսական դաշտի հիմնական աղբյուրը գալիս է մակերևույթի խորքում, մասնավորապես՝ Երկրի արտաքին միջուկում տեղի ունեցող գործընթացներից: Արտաքին միջուկը կազմված է հեղուկ մետաղներից, հիմնականում՝ երկաթից և նիկելից, որոնք շարժվում են հետևյալի պատճառով.
1. Ջերմային կոնվեկցիա. Ներքին միջուկից եկող ջերմությունը և ռադիոակտիվ քայքայումը խթանում են հեղուկ նյութի շրջանառությունը։
2. Երկրի պտույտը (Կորիոլիսի էֆեկտ). Պտույտը շեղում է հեղուկի հոսքը՝ ձևավորելով կանոնավոր մրրիկավոր նախշեր։
3. Բարձր էլեկտրահաղորդականություն. Հալված երկաթը լավ էլեկտրահաղորդիչ է, ուստի այս հեղուկի շարժումը առաջացնում է էլեկտրական հոսանք։
Էլեկտրական հոսանքի և հաղորդիչ հեղուկների շարժման համադրությունը ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որը պահպանվում է և անընդհատ թարմացվում: Այս մեխանիզմը հայտնի է որպես գեոդինամո՝ Երկրի միջուկում գտնվող մի տեսակ հսկա «բնական դինամոյի»:
Այս առաջնային աղբյուրներից բացի, փոքր ներդրում ունեն նաև Երկրի կեղևի ապարների մագնիսացումը և իոնոլորտում ու մագնիսոլորտում էլեկտրական հոսանքների ազդեցությունը։ Այնուամենայնիվ, գերիշխող բաղադրիչը մնում է գեոդինամոն։
Գեոմագնիսական դաշտի կառուցվածքը՝ մագնիսոլորտ
Երկրի մագնիսական դաշտը չի սահմանափակվում մթնոլորտով։ Այն տարածվում է տիեզերքի խորքը՝ ձևավորելով պաշտպանիչ շրջան, որը կոչվում է մագնիսոլորտ։ Մագնիսոլորտը փոխազդում է արեգակնային քամու հետ, որը Արեգակի կողմից արձակվող լիցքավորված մասնիկների անընդհատ հոսք է։
Արեգակնային քամու ճնշման պատճառով մագնիսոլորտը ասիմետրիկ է.
– Արեգակին ուղղված կողմում մագնիսոլորտը «սեղմված» է Երկրին ավելի մոտ։
– Հակառակ կողմում (գիշերային ժամին) մագնիսոլորտը ձգվում է՝ ձևավորելով «մագնիսական պոչ» (մագնիսական պոչ):
Մագնիսոլորտը Երկրի հիմնական պաշտպանության գիծն է Արեգակից և տիեզերքից եկող բարձր էներգիայի մասնիկներից։
Գեոմագնիսական դաշտի հատկությունները. միշտ չէ, որ հաստատուն են
Գեոմագնիսական դաշտը դինամիկ է։ Կան մի քանի կարևոր փոփոխություններ, որոնք գիտական մտահոգության առարկա են.
1. Օրական տատանում
Ազդված է իոնոլորտում արևային ճառագայթման պատճառով փոփոխվող էլեկտրական հոսանքներով։
2. Գեոմագնիսական փոթորիկներ
Երբ տեղի է ունենում պսակի զանգվածի արտանետում (ՊԶԱ) կամ արեգակնային քամու ուժգնացում, մագնիսոլորտը խաթարվում է, ինչը հանգեցնում է մակերևույթի գեոմագնիսական դաշտի տատանումների: Սա կարող է առաջացնել բևեռափայլեր և խաթարել տեխնոլոգիական համակարգերը:
3. Երկարաժամկետ փոփոխություններ (սեկուլյար տատանում)
Տասնյակներից մինչև հարյուրավոր տարիների մասշտաբներով մագնիսական դաշտի ուժգնությունն ու ուղղությունը կարող են փոխվել Երկրի միջուկի դինամիկայի պատճառով։ Մագնիսական բևեռները նույնիսկ «շարժվում» են ժամանակի ընթացքում։
4. Բևեռների շրջադարձ (գեոմագնիսական շրջադարձ)
Հազարավորներից մինչև միլիոնավոր տարիների ընթացքում Երկիրը մագնիսական բևեռների շրջադարձ է ապրել։ Սա նշանակում է, որ մագնիսական հյուսիսը և մագնիսական հարավը շրջադարձ են կատարում։ Այս գործընթացը ակնթարթային չէ. այն կարող է տևել հազարավոր տարիներ և գրանցվել է հրաբխային և նստվածքային ապարներում (պալեոմագնիսականություն)։
Ինչպե՞ս է չափվում գեոմագնիսական դաշտը։
Գիտնականները գեոմագնիսական դաշտը չափում են մի քանի եղանակով՝
– Հողի մագնիսաչափեր. տեղադրվում են աստղադիտարաններում՝ ամենօրյա փոփոխությունները, գեոմագնիսական փոթորիկները և երկարաժամկետ միտումները վերահսկելու համար։
– Աերոմագնիսական հետազոտություն. Օդանավերի օգտագործումը Երկրի կեղևի մագնիսական տատանումների քարտեզագրման համար, օգտակար է երկրաբանության և ռեսուրսների ուսումնասիրության համար։
– Արբանյակներ. ESA Swarm-ի նման առաքելությունները ճշգրտորեն քարտեզագրում են գլոբալ մագնիսական դաշտը՝ առանձնացնելով միջուկի, երկրակեղևի, օվկիանոսի և իոնոլորտի ներդրումները։
Այնուհետև տվյալները ամփոփվում են գլոբալ մոդելներում, ինչպիսին է IGRF-ը (Միջազգային գեոմագնիսական հղման դաշտը), որը հաճախ օգտագործվում է նավիգացիայի և գիտական մոդելավորման մեջ։
Գեոմագնիսական դաշտի դերը Երկրի և կյանքի համար
1. Պաշտպանություն ճառագայթումից և վնասակար մասնիկներից
Գեոմագնիսական դաշտի ամենակարևոր գործառույթներից մեկը «վահանի» դեր կատարելն է՝ շեղելով լիցքավորված մասնիկները արեգակնային քամուց։ Մինչ մթնոլորտը նույնպես կարևոր պաշտպանիչ դեր է խաղում, մագնիսոլորտը նպաստում է բարձր էներգիայի մասնիկների կողմից մթնոլորտի էրոզիայի նվազեցմանը և նվազեցնում է ճառագայթման ազդեցությունը մակերևույթին։
Առանց ուժեղ մագնիսոլորտի պաշտպանության՝ մթնոլորտը կարող է ավելի արագ քայքայվել։ Որոշ գիտնականներ այս իրավիճակը համեմատում են Մարսի հետ, որի թույլ գլոբալ մագնիսական դաշտը նրա մթնոլորտն ավելի խոցելի է դարձնում արեգակնային քամու փոխազդեցությունների նկատմամբ։
2. Մարդկային նավիգացիայի օգնություն
Կողմնացույցն օգտագործում է գեոմագնիսական դաշտը՝ մագնիսական հյուսիսը ցույց տալու համար: Դարեր շարունակ կողմնացույցը եղել է նավարկության և հետազոտման համար անհրաժեշտ նավիգացիոն գործիք: Նույն սկզբունքները դեռևս օգտագործվում են այսօր, չնայած դրանք հաճախ համակցվում են GPS-ի և ժամանակակից նավիգացիոն համակարգերի հետ:
Գործնականում նավիգատորը պետք է հաշվի առնի.
– մագնիսական թեքություն՝ աշխարհագրական հյուսիսի և մագնիսական հյուսիսի միջև տարբերությունը,
– մագնիսական թեքում՝ մագնիսական դաշտի գծերի թեքությունը ուղղահայացի նկատմամբ, որը փոփոխվում է լայնության հետ։
3. Կենդանիների նավիգացիա (մագնիսական ընկալում)
Համարվում է, որ շատ կենդանիներ ունեն Երկրի մագնիսական դաշտը, որը կոչվում է մագնիսական ընկալում, հայտնաբերելու ունակություն՝ հեռավորությունների վրա նավարկելու համար: Օրինակներ են չվող թռչունները, ծովային կրիաները, սաղմոնը և որոշ միջատներ: Համարվում է, որ նրանք օգտագործում են գեոմագնիսական դաշտը որպես բնական «քարտեզ» և «կողմնացույց»՝ որոշակի վայրեր կողմնորոշվելու համար:
Չնայած կենսաբանական մեխանիզմները դեռևս ուսումնասիրվում են, փորձարարական տվյալները ցույց են տալիս, որ մագնիսական դաշտի խանգարումները կարող են ազդել որոշ տեսակների կողմնորոշման վարքագծի վրա։
4. Ազդեցությունը ժամանակակից տեխնոլոգիաների վրա
Գեոմագնիսական դաշտերը, մասնավորապես՝ դրանց խաթարումները գեոմագնիսական փոթորիկների ժամանակ, կարող են զգալի ազդեցություն ունենալ տեխնոլոգիայի վրա, այդ թվում՝
– Էլեկտրաէներգետիկ ցանց. Գեոմագնիսական ինդուկցիոն հոսանքները կարող են առաջացնել տրանսֆորմատորների խափանումներ և էլեկտրաէներգիայի անջատումներ։
– Ռադիոկապ. Իոնոսֆերայի փոփոխությունները ազդում են ռադիոալիքների, մասնավորապես՝ բարձր հաճախականությունների (ԲՀ) տարածման վրա։
– Արբանյակներ և GPS. Ճառագայթման ավելացումը կարող է վնասել արբանյակի բաղադրիչները, մեծացնել մթնոլորտային դիմադրությունը ցածր ուղեծրում և խանգարել GPS դիրքորոշման ճշգրտությանը։
– Թռիչքներ. Բևեռներին մոտ գտնվող երթուղիները ավելի խոցելի են հաղորդակցության խափանումների և անձնակազմի ու ուղևորների ճառագայթահարման աճի նկատմամբ։
Սա հանգեցրեց տիեզերական եղանակի ոլորտի ստեղծմանը, որը վերահսկում է արեգակնային ակտիվությունը և մագնիսոլորտի արձագանքները՝ ենթակառուցվածքներին սպառնացող ռիսկերը մեղմելու համար։
5. Երկրի ներքին կառուցվածքը և երկրաբանական պատմությունը հասկանալու բանալին
Գեոմագնիսական դաշտը նաև հնարավորություն է տալիս տեսնելու Երկրի ներքին շերտերը։ Դրա երկարաժամկետ տատանումները հուշումներ են տալիս արտաքին միջուկի դինամիկայի մասին։ Միևնույն ժամանակ, ապարների վրա առկա պալեոմագնիսական գրառումները օգնում են գիտնականներին՝
– բևեռների շրջադարձերի պատմության հետևում,
– որոշել ապարային շերտերի հարաբերական տարիքը,
– վերականգնել տեկտոնական թիթեղների շարժը (մայրցամաքային տեղաշարժը) ժամանակի ընթացքում։
Այլ կերպ ասած, գեոմագնիսականությունը կարևոր գործիք է երկրաֆիզիկայի և երկրաբանության մեջ։
Penutup
Գեոմագնիսական դաշտը ոչ միայն հետաքրքրաշարժ ֆիզիկական երևույթ է, այլև հիմնարար բաղադրիչ, որը պահպանում է կյանքը և քաղաքակրթությունը Երկրի վրա: Արտաքին միջուկում գտնվող գեոդինամիկ շարժիչից սկիզբ առնելով՝ այն ձևավորում է մագնիսոլորտ, որը պաշտպանում է մոլորակը վնասակար մասնիկներից, օգնում է մարդկանց և կենդանիների նավարկությանը և ազդում է ժամանակակից տեխնոլոգիաների վրա տիեզերական եղանակի խանգարումների ժամանակ: Ավելին, գեոմագնիսական դաշտը արժեքավոր տեղեկություններ է պարունակում Երկրի ներքին մասի և դրա երկրաբանական պատմության մասին: Գեոմագնիսական դաշտը հասկանալը նշանակում է հասկանալ պաշտպանիչ համակարգերից մեկը, որը որոշում է կյանքի գոյատևումը մեր մոլորակի վրա:
Եթե ցանկանում եք, կարող եմ հատուկ ենթաբաժիններ ավելացնել բևեռափայլի, պատմության մեջ խոշոր գեոմագնիսական փոթորիկների կամ IGRF տվյալների նավիգացիայի մեջ կիրառման օրինակների վերաբերյալ։
