Geomágneses rándulások
(Rovat: Űridőjárás - 2019.05.16 07:15.)

A Föld mágneses tere szüntelenül változik, néha azonban hirtelen rándulásokat mutat. A 40 éve ismert jelenségre csak a közelmúltban sikerült magyarázatot találni.

Tulajdonképpen a mágneses rándulásokat 1978-ben fedezték fel, de ezt követően visszamenőleg végigvizsgálták a régebbi feljegyzéseket, és 1901-ig sikerült követni a jelenséget. A rándulás a mágneses tér változását mutató görbén szélsőértékként (maximumként vagy minimumként) mutatkozik. Tehát nem a mágneses térnek, hanem annak változásának van szélsőértéke, mert az ábrán a mágneses tér függőleges összetevőjének változása látható. Amint leolvasható, például 2008-ig a változás üteme csökkent (miközben maga a térerősség is csökkent, hiszen a változás értéke a negatív tartományba esik), 2008-től kezdődően viszont az éves változás (csökkenés) egyre nagyobb lett. A diagramról leolvasható, hogy a mágneses tér csak a 2013–2015 közötti időszakban nőtt, amikor a görbe értéke a pozitív tartományban volt. Megállapították, hogy a rándulások 3–12 évenként következnek be, de nem szabályos időközönként. Ráadásul térben sem összehangolt jelenségről van szó, például az 1949-ben Észak-Amerikában megfigyelt rándulást Európában nem lehetett kimutatni.

A geomágneses tér függőleges komponensének időbeli változása a Honolului Obszervatórium (kék) és a Swarm műholdak (piros) mérései alapján. A meredekség hirtelen irányváltásait nevezik mágneses rándulásnak (jerk). (Kép: DTU)

A rándulások véletlenszerűen jelentkeznek, ezért nehéz az előrejelzésük, pedig arra nagy szükség lenne, mert a földi mágneses tér véd meg bennünket az űridőjárás kedvezőtlen hatásaitól. A jelenség pontos megismerésében sokat segítettek az ESA Swarm műholdjai, a földi mérések ugyanis csak a szárazföldekre telepített geomágneses obszervatóriumok mérésein alapultak, az óceánokra vonatkozóan egyáltalán nem álltak rendelkezésre mérési eredmények.

Áprilisban jelent meg a Párizsi Földfizikai Intézet és a Dán Műszaki Egyetem kutatóinak cikke a Nature Geosciences című folyóiratban, amelyben bemutatják a geomágneses rándulásokra készített számítógépes modelljüket, és annak alapján megadják a jelenség egy lehetséges magyarázatát. A Föld mágneses terét a földmagban található folyadék kavargása kelti. A magban kétféle mozgást különböztetnek meg, a lassú, évszázados léptékű konvekciót, illetve a gyors, néhány éves karakterisztikus idejű hidromágneses hullámokat. A modellezést végző kutatók azt tételezték fel, hogy az utóbbiak játszhatnak szerepet a rándulások létrejöttében, de a gyors hullámok és a lassú konvekció kölcsönhatásának mechanizmusát még a jövőben kell tisztázni.

A Föld magjában működő geodinamó szimulációja. A mágneses erővonalak (narancsszín) a turbulens konvekció következtében megnyúlnak, megcsavarodnak és meghajlanak, ami az elektromosan vezető folyadékban nyírófeszültséget ébreszt (kék és piros). A hidromágneses hullámok olyankor jönnek létre, amikor ennek a nyírófeszültségnek az iránya eltér a mágneses erővonalakétól, majd az erővonalak mentén a mag felszíne felé terjednek, ahol fókuszálódnak és mágneses rándulásokat okoznak. (Kép: Julien Aubert, IPGP / CNRS / CNRS Photothèque)

Mindamellett a kutatóknak sikerült szimulációjukban a rándulásokhoz vezető események sorozatát dokumentálni, amely események a magból kiinduló hidromágneses hullámokból alakulnak ki. Amikor a magban felfelé áramló, olvadt anyag eléri a földmag külső határát, erős hullámokat kelt a mag közelében húzódó mágneses erővonalak mentén. A kutatók magyarázata szerint ennek eredményeképpen hirtelen változások következnek be a folyadék áramlásában. A rándulások azokból a felfelé emelkedő fémtömegekből indulnak ki, amelyek 25 évvel a megfelelő rándulás előtt jönnek létre a Föld magjában. Remélik, hogy eredményeik alapján sikerül hosszú távú, megbízható előrejelzést adniuk a Föld mágneses terének fejlődésére.

A mágneses erőtér, valamint a Földben és a Föld körül folyó áramok bonyolult összjátéka hatalmas mágneses buborékot hoz létre a Föld körül, amely megvéd minket a kozmikus sugárzástól és a napszéllel érkező töltött részecskék bombázásától. (Kép: ESA / ATG medialab)