Люди привыкли, что столь масштабные перемены, как перекройка континентов или климата, происходят медленно. Одному поколению трудно оценить их, а порой и просто заметить. Однако вот открытие: грандиозное событие – переворот магнитных полюсов – может быть даже по меркам человека почти моментальным. И такой фокус родная планета способна провернуть на наших глазах.

Как будет происходить смена полярности земного магнитного поля, учёные ещё спорят. Один из результатов моделирования – промежуточный этап "переворота" – показан тут. Впрочем, "вводные" для таких моделей ещё не раз изменятся (иллюстрация Gary Glatzmaier, Paul Roberts) Недавно Скотт Боуг (Scott Bogue) из Лос-Анджелесского Западного колледжа (Occidental College) и Джонатан Глен (Jonathan Glen) из геологической службы США (US Geological Survey) изучили древние магматические породы в Батл-Маунтин (Battle Mountain), штат Невада. Так американские геологи показали, что инверсия магнитного поля планеты может происходить в тысячи раз быстрее, чем предполагали учёные до сих пор.

По текущим представлениям, за формирование магнитного поля Земли отвечает жидкая часть её ядра. Но процессы в ядре до сих пор изучены мало. В этой области и сейчас исследователи продолжают открывать грандиозные явления вроде "переваривания". На рисунке показаны внутреннее (красный цвет) и внешнее (жёлтый) ядро Земли, линии магнитного поля (синие), потоки металлов (коричневые линии), вызванные вращением ядра (чёрная стрелка), и конвективные потоки (светло-коричневые стрелки) (иллюстрация с сайта qwickstep.com)Благодаря явлению палеомагнетизма, своего рода записи геомагнитного поля в остывающей и кристаллизующейся лаве, исследователи установили, что в момент формирования пород в Батл-Маунтин (а это случилось 15 миллионов лет назад) сдвиг магнитных полюсов Земли составил 53 градуса всего за один год.

В том удачном (для нынешних учёных) извержении первая порция лавы уже застыла (запомнив направление геомагнитного поля), но через год вновь была разогрета вторым выбросом расплавленных каменных пород, перезаписав в верхнем своём слое новое направление, отличающееся на 53 градуса от старого.

А ведь, по нынешним данным, переворот магнитных полюсов занимает 4-5 тысяч лет или даже больше. Это значит, что смещение полюсов во время таких событий составляет в среднем 0,045 градуса в год. Но Боуг и Глен считают — переполюсовка может свершаться намного быстрее, всего за четыре года.

Если на эту гипотезу наложить первые признаки того, что очередная смена уже началась (он них мы скажем ниже), можно сделать вывод: у нас есть шанс застать один из самых грандиозных эпизодов в геологической истории планеты.

О том, что магнитное поле Земли может перевернуться во вполне обозримом будущем, учёные рассуждают давно. И это событие — не катастрофа для планеты, а вполне рядовой процесс, если смотреть на него с точки зрения геологических эпох. 

Вопрос лишь в том, случится ли катаклизм скоро по обыденным человеческим меркам или до грандиозного спектакля нужно подождать ещё не одну тысячу лет. И сколько займёт сама инверсия — тоже предмет дискуссий.

Частота смены полярности магнитных полюсов нашей планеты сильно варьировалась в прошлом. Можно лишь примерно вывести средний показатель: полюса переворачивались каждые 200-300 тысяч лет.

Полярность геомагнитного поля от наших дней и до середины юрского периода (вверху) и за последние пять миллионов лет (внизу). Чёрные участки – полярность, соответствующая сегодняшней, белые – противоположная (иллюстрации с сайта wikipedia.org) Вместе с тем в районе 42 миллионов лет назад произошло 17 инверсий за три миллиона лет, а, к примеру, в середине мела был очень длинный период без инверсий, он длился со 120 до 83 миллионов лет назад. И до него были другие долгие эпохи без переворота.

Потому учёные полагают, что инверсия — процесс достаточно случайный и в нём нельзя уловить явной закономерности. Тем не менее последний раз "опрокидывание" магнитных полюсов произошло аж 780 тысяч лет назад. Уже потому можно осторожно предположить, что планета готовится к очередной такой перестановке. А ещё есть ряд косвенных признаков надвигающихся перемен. 

Северный магнитный полюс Земли устремился к России: при измерении темпа его смещения в 2009 году учёные получили 64 километра в год. Между тем в 1970-х скорость эта составляла 10-15 км/год, а всего шесть лет назад — около 60. Налицо ускорение.

Полосовые магнитные аномалии служат одним из свидетельств инверсий магнитного поля в прошлом. Изливающиеся в океанических хребтах породы застывают, сохраняя намагниченность с текущей ориентацией поля. Вследствие раздвигания блоков литосферы такие застывшие потоки формируют параллельные полосы с чередующейся намагниченностью (иллюстрация с сайта wikipedia.org)Напряжённость геомагнитного поля за 150 лет снизилась примерно на 10%, причём в последние 22 года она упала на 1,7% (в среднем, поскольку в разных районах планеты изменения далеко не одинаковы). Одновременно увеличился угол раствора каспов — приполярных областей поля, где силовые линии расходятся в стороны.

Пример полосовых магнитных аномалий в зоне разломов близ острова Ванкувер. Цветом показаны породы с нормальной намагниченностью (совпадающей с современным полем), пропуски – с намагниченностью обратной. Шкала – в миллионах лет (иллюстрация с сайта hawaii.edu)Вообще магнитосфера Земли в последние годы словно начала "протекать". Специалисты, занимающиеся солнечно-земными связями, рассуждают о возможности более сильных, чем обычно, магнитных бурь и полярных сияний во время пика солнечной активности в цикле, который только-только начался.

Это не повод для паники. Как легко понять, на памяти Homo Sapiens инверсия ещё не случалась, но ранее произошло много таких событий и жизнь на Земле не прервалась.

Тем не менее опасения исследователей вызывает существенное ослабление поля, сопровождающее инверсию полюсов. Увы, пока окончательно нельзя сказать, исчезнет ли поле на какое-то время совсем и сколько времени планета будет оставаться без магнитного щита. 

Впрочем, если проводить аналогию со сменой магнитных полюсов Солнца (а она происходит раз в 11 лет), то полной пропажи нашего поля произойти не должно и катастрофических последствий для людей и вообще жизни — не случится.

Тут, к слову, сверхбыстрая смена, предполагаемая Скоттом и Джонатаном, нам на руку. Ведь так мы меньше времени рискуем подвергнуться повышенному уровню космических лучей.

История с опрокидывающимся "на раз" магнитным полем сходна с историей другого открытия – прихода мощного оледенения в рамках последнего ледникового периода всего за шесть месяцев. Оно заставил о учёных по-новому взглянуть на то, насколько быстро климат планеты может переходить из одного состояния в другое (кадр с сайта cgnews.com) Не все знают, кстати, что северный магнитный полюс Земли в физическом смысле является южным, и наоборот. Произошла путаница таким образом. Когда учёные выбирали названия для полюсов обычного магнита, они могли бы дать им любые имена, хоть плюс с минусом, хоть какие-нибудь абстрактные буквы. Но к тому моменту люди давно пользовались компасами, стрелки которых представляют собой дипольные магнитики.

И вот тот их конец, что указывает на север, назвали северным полюсом магнита (в первоначальном смысле – тянущимся к северу), а указывающий на юг – южным. Но поскольку у магнитов притягиваются противоположные полюса, то получилось, что у земного магнитного поля южный полюс (в физическом смысле) расположен на севере и называется "северным магнитным полюсом", а физический северный – на юге.

Интересно, что если произойдёт инверсия земного поля, а названия магнитных полюсов не поменяют – справедливость в отношении их имён восстановится.

Вернёмся, впрочем, чуть-чуть назад. Геологи говорят, что убегание полюсов со своих мест бывало и повнушительнее. В 1995 году учёные проанализировали остаточную намагниченность древних магматических пород в Стинс-Маунтин (Steens Mountain) в штате Орегон и установили, что скорость поворота магнитного поля планеты во время остывания лавового потока достигала немыслимых шести градусов в сутки (смотрите статью в Nature).

На рисунке показан угол между осью вращения Земли и осью диполя и направление силовых линий (иллюстрация Peter Reid) Это на несколько порядков превышало темп, о котором могла подумать наука, не считая, конечно, суточного колебания положения полюсов, вызванного воздействием заряженных частиц солнечного ветра. А потому многие специалисты оспаривали выводы авторов той работы.

Но вот теперь Боуг со товарищи обнаружили второе свидетельство, показывающее, что быстрые перевороты геомагнитного поля всё-таки возможны (статья об этом исследовании выйдет в Geophysical Research Letters). Теперь хорошо бы понять – обычными или исключительными являются такие моментальные по геологическим меркам прыжки поля для инверсий. 

Источник: MEMBRANA