לכדור הארץ יש שדה מגנטי החיוני לחיים. שדה מגנטי זה משתרע מפנים כדור הארץ החוצה אל החלל, שם הוא מקיים אינטראקציה עם רוח השמש. הוא ידוע גם כשדה גיאומגנטי ונגרם משפע המתכות בליבת כדור הארץ, השכבה החיצונית ביותר שלו.
במאמר זה אנו הולכים לראות את החשיבות של השדה המגנטי של כדור הארץ, מקורו, תפקודו ומה שקורה איתו כיום.
מה כן
זה כאילו יש לנו סוג של מגנט בתוך כדור הארץ שלנו. השדה המגנטי נוצר על ידי סוג של זרם חשמלי הנובע מזרמי הסעה בליבת כדור הארץ. זרמים חשמליים אלה מתרחשים מכיוון שהליבה מכילה כמות גדולה של מתכות כמו ברזל וניקל. התהליך שבו מתרחשים זרמי הסעה אלה נקרא גיאודינמו.
המדע חוקר את השדה המגנטי של כדור הארץ מזה זמן רב. ליבת כדור הארץ היא כשני שלישים מגודלו של הירח. היא מגיעה לטמפרטורות של כ-5.700 מעלות צלזיוס, מה שהופך את הברזל ללוהט כמעט כמו פני השמש. בגלל הלחץ שמפעילות השכבות האחרות של כדור הארץ, הברזל אינו נוזלי. הליבה החיצונית היא שכבה נוספת, בעובי 2.000 ק"מ, המורכבת מברזל, ניקל ומתכות נוזליות אחרות. הסיבה לכך היא שהלחץ בליבה החיצונית נמוך יותר, ולכן הטמפרטורות הגבוהות גורמות למתכות להתמוסס.
הבדלים בטמפרטורה, בלחץ ובהרכב בתוך הליבה החיצונית גורמים למה שמכונה זרמי הסעה במתכת המותכת. כאשר חומר קר וצפוף יותר שוקע, חומר חם ופחות צפוף עולה. זה דומה למה שקורה עם מסות אוויר באטמוספירה. גם אפקט קוריוליס , הנגרם מסיבוב כדור הארץ, משחק תפקיד. כתוצאה מכך, נוצרות מערבולות שמערבבות את המתכות המותכות.
איך זה נוצר
התנועה המתמשכת של הנוזל, המורכב ברובו מברזל, מייצרת זרמים חשמליים אשר בתורם מייצרים שדות מגנטיים. מתכות טעונות חשמלית עוברות דרך שדות מגנטיים אלה וממשיכות ליצור זרמים חשמליים משלהן. בדרך זו, המחזור מתמשך. המחזור השלם, המתקיים מעצמו, נקרא גיאודינמו.
כוח הקורוליוס גורם לספירלה שגורמת לשדות מגנטיים רבים להתייצב באותו כיוון. ההשפעה המשולבת של כל קווי הכוח המגנטיים הללו יוצרים את השדה המגנטי העוטף את כדור הארץ.
כשאנחנו מדברים על שכבת כדור הארץ או האטמוספירה הקשורה לשדה המגנטי של כדור הארץ, אנחנו מתייחסים למגנטוספרה. זהו אזור האטמוספירה הממוקם מחוץ לכדור הארץ, המקיף אותו, ונשלט כולו על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ. צורת המגנטוספרה נקבעת על ידי רוח השמש כשהיא פוגעת בפני השטח. רוח שמש זו דוחסת חלק אחד של המגנטוספרה, וגורמת לצד הנגדי להתרחב. התפשטות גדולה זו ידועה בשם "הזנב המגנטי".
רוח השמש היא פעילותו של הכוכב הגדול ביותר שלנו, השמש. רוח שמש זו עמוסה בקרינה אשר, אם הייתה חודרת לאטמוספירה שלנו, עלולה לגרום נזק חמור למערכות התקשורת ברחבי העולם . זה יהיה אסון מוחלט לעידן הטכנולוגי בו אנו חיים. ה-GPS יכשל, לא יהיה קליטה טלפונית, לא יהיה שידורי רדיו או טלוויזיה וכו'. לכן, הודות לקיומה של המגנטוספרה, אנו מוגנים.
מאפייני השדה המגנטי של כדור הארץ
אנו הולכים לנתח את מאפייני השדה המגנטי הזה שהמדע גילה לאורך השנים ועם אלפי מחקרים בנושא.
- עוצמת השדה המגנטי היא הנמוכה ביותר ליד קו המשווה והגבוהה ביותר בקטבים.
- הגבול החיצוני הוא המגנטופאוזה.
- המגנטוספירה פועלת בצורה דינמית תחת פעולת רוח השמש. בהתאם לפעילותו, ניתן לדחוס אותו בצד אחד יותר ולהרחיב אותו על צד אחר, הנקרא זנב מגנטי.
- הקטבים המגנטיים הצפוניים והדרומיים אינם זהים לקטבים הגיאוגרפיים. לדוגמא, בין הקוטב הצפוני המגנטי והגיאוגרפי יש כ 11 מעלות סטייה.
- כיוון השדה משתנה אט אט ומדענים בחנו את שינוי כיוונו. התנועה האיצה 40 מייל בשנה.
- ישנם רשומות גיאולוגיות שונות שנחקרו בזכות מינרלים מסוימים מקרקעית הים, האומרים זאת השדה המגנטי התהפך לחלוטין מאות פעמים ב -500 מיליון השנים האחרונות. בהיפוך זה, הקטבים יהיו בקצוות מנוגדים כך שאם היינו משתמשים במצפן קונבנציונאלי, הוא לא היה מצביע צפונה, אלא היה מצביע דרומה.
חשיבות השדה המגנטי
כדי לעזור לכם להבין את חשיבותו של השדה המגנטי, בואו נסביר את תפקידיו ואת מטרתו סביב כדור הארץ שלנו. הוא מגן עלינו מפני הנזקים הנגרמים על ידי רוח השמש, כפי שציינו קודם לכן. הודות למגנטוספרה זו, אנו יכולים לחוות את רוח השמש דרך תופעות מרהיבות כמו זוהר הקוטב . קשר זה לזוהר הקוטב מוביל אותנו לגלות כיצד השדה המגנטי של כדור הארץ מייצר את זוהר הקוטב , תופעה מרהיבה באמת.
שדה מגנטי זה אחראי גם על האטמוספירה שלנו, כפי שנדון במאמר שלנו על מבנה האטמוספירה . האטמוספירה מגינה עלינו מפני קרני השמש ושומרת על טמפרטורות ראויות למגורים. בלעדיה, הטמפרטורות היו נעות בין 123 מעלות צלזיוס ל-153- מעלות צלזיוס. ראוי גם לציין שאלפי בעלי חיים, כולל מינים כמו ציפורים וצבים, משתמשים בשדה המגנטי כדי לנווט ולהתמצא במהלך נדידתם. תופעה זו היא קריטית עבור מינים רבים, וחקרתה יכול להוביל אותנו להבנה טובה יותר של חשיבות השדה המגנטי של כדור הארץ.
