Miks Maa magnetväli "libiseb" umbes miljoni aasta tagant? Ükskõik, mis põhjusel või põhjustel Maa välise südamiku vedel raud voolab - selle voolud, struktuur, pikaajalised tsüklid - on oluline, kas põhjuse, tagajärje või natuke nende mõjuna.
Maavälja põhikomponent - mis määratleb magnetpoolused - on dipool, mis tekib sula nikkel-raua konvektsiooni teel välimises tuumas (sisemine tuum on tahke, seega on selle roll sekundaarne; pidage meeles, et Maa tuum on hästi kõrgemal kui Curie temperatuur, seega pole raud ferromagnetiline).
Aga kuidas on peene struktuuriga? Kas välimine tuum on samaväärne näiteks Maa atmosfääri joaga? Jaapani geofüüsikute meeskonna hiljutised uuringud valgustavad neid küsimusi ja vihjavad sellele, mis põhjustab magnetpooluse libisemist.
Pilt: See pilt näitab, kuidas Maa vedelas rauast välimises südamikus hõljuv kujutletav osake kipub vööndites voolama isegi siis, kui geodünaamika tingimused on erinevad. Värvid tähistavad selle osakese tekitatavat pöörisust või pöörlemiskiirust, kus punane tähistab positiivset (ida-lääs) voolu ja sinine tähistab negatiivset (lääne-ida) voolu. Vasakult paremale näitab, kuidas vool reageerib Rayleighi arvu suurenemisele, mida seostatakse ujuvusest tingitud vooluga. Ülalt alla näitab, kuidas vool reageerib kogu geodünaamilise süsteemi suurenevatele nurkkiirustele.
Jetjoone tuuled, mis ümbritsevad maakera, ja need, mis asuvad gaasihiiglaste (Jupiter, Saturn jne) atmosfääris, on näited tsoonivoogudest. Nende tsoonivoogude ühine tunnus on see, et need tekivad turbulentsetes süsteemides spontaanselt. Kuna Maa välimine tuum arvatakse olevat turbulentses olekus, on võimalik, et välimise südamiku vedelas rauas on tsoonivool, ”väidavad Kobe ülikooli Akira Kageyama ja tema kolleegid oma värskes ajalehes Nature. Meeskond leidis sekundaarse voolumustri, kui nad modelleerisid Maa magnetvälja genereerivast geodünaamost, et saada Maa välistuuma konvektsioonist üksikasjalikum pilt, sekundaarsest voolumustrist, mis koosneb sisemistest lehekujulistest radiaalsetest ploomidest, ümbritsetud läänesuunaga silindriline tsoonivool.
See töö viidi läbi Jaapanis asuva superarvuti Earth Simulator abil, mis pakkus nende sekundaarsete efektide määramiseks piisavat ruumilist eraldusvõimet. Kageyama ja tema meeskond kinnitasid ka numbrilise mudeli abil, et see kahe konvektsiooniga struktuur võib eksisteerida koos domineeriva konvektsiooniga, mis loob põhja- ja lõunapooluse; see on nende mudelite kriitiline järjepidevuse kontroll ", kinnitame numbriliselt, et sellise tsoonivooluga kahekonvektsiooniline struktuur on tugeva, ise tekitatud dipoolse magnetvälja korral stabiilne," kirjutavad nad.
Sellist välimise südamiku vööndivoolu pole geodünaamimudelites varem nähtud, peamiselt varasemate mudelite piisava eraldusvõime puudumise tõttu. Millist rolli need vööndivoolud Maa magnetvälja ümberpööramisel mängivad, on Kageyama ja tema meeskonna tulemused, mida nüüd saab uurida, üks uurimisvaldkond.
Allikad: Füüsikamaailm, looduse 11. veebruari 2010. aasta väljaande põhjal. Maa simulaatori koduleht
