Kujutage ette Maa sees asuvat tulpmagnetit, mis on enam-vähem teljega joondatud, kus selle magneti otsad asuvad planeedi geograafiliste põhja- ja lõunapooluste lähedal. Magnetvälja jooned liiguvad magneti põhjapoolusest, pöördudes tagasi ümber, et minna tagasi lõunapooluse poole. Igal poolusel on magnetvälja jooned peaaegu vertikaalsed.
Ehkki Maa sees pole kindlasti magnetilist riba, toimub sama nähtus Maa ümber, luues NASA andmetel kogu planeedi ümber kaitseala, mida nimetatakse magnetosfääriks. Maa magnetosfäär kaitseb meid kahjuliku kosmilise kiirguse ja päikesetuule eest ning vastutab põhja- ja lõunapoolkera kõrgetel laiuskraadidel nähtud ilusate auraalsete väljapanekute eest.
Maa magnet- ja geograafilised poolused asuvad üksteise vastas. Teisisõnu, Maa magnetiline lõunapoolus asub tegelikult geograafilise põhjapooluse lähedal. Nii et kui kasutame oma asukoha määramiseks kompassi, osutab kompassinõel tegelikult põhjapoolkeral lõunapoolse magnetilise pooluse poole ja lõunapoolkera põhjapoolsema magnetpooluse poole.
Magnetpoolused pole fikseeritud ja kõnnivad geograafiliste pooluste suhtes natuke üle planeedi pinna. Ligikaudu 75 protsenti Maa magnetvälja intensiivsusest on "magnetiline riba". Ülejäänud 25 protsenti Maa magnetvälja intensiivsusest, mida võib pidada väiksemateks ringi liikuvateks ribamagnetiteks, pärinevad liikuva magma väiksematest osadest ja see võib olla see, mis võimaldab poolustel liikuda.
Riiklike keskkonnateabe keskuste 2019. aasta veebruaris avaldatud andmete põhjal asub magnetiline põhjapoolus Põhja-Jäämere piirkonnas 86,54 N 170,88 E ja suundub Kanadast Siberi poole. Magnetiline lõunapoolus asub 64.13 S 136.02 E, Antarktika ranniku lähedal Austraalia suunas.
Kust põld tuleb?
Kuigi see on endiselt pisut mõistatus, nõustuvad teadlased üldiselt sellega, et Maa magnetväli algab sügaval planeedi tuumas. Planeedi välimine tuum koosneb sulametallidest, peamiselt rauast, mis on dirigent.
"Välissüdamiku sulatamine tekitab välja, mida nimetatakse dünamotoiminguks," ütles Michigani tehnikaülikooli geofüüsika professor Aleksey Smirnov.
Dünamotoiming ehk dünamoteooria kirjeldab, kuidas planeet suudab magnetvälja säilitada. Dünamo ehk magnetvälja allikas luuakse pöörleva, koondava ja elektrit juhtiva materjali, näiteks Maa sees oleva sularaua abil.
"Ümberringi rändleb palju ioniseeritud aatomeid ja vabu elektrone, lisaks on interjööris keerukas konvektsioonivorm koos Maa loodusliku pöörlemisega - seal on palju liikuvaid laenguid," ütles füüsika ja füüsikaülem Doug Ingram astronoomiaprofessor Texase kristlikus ülikoolis.
Teadlaste arvates liiguvad liikuva metallmaterjali tekitatud laengud Maa ekvatoriaalses piirkonnas ringikujulisel liikumisel, mis tekitab pinnal põhja- ja lõunapooluse magnetpoolused, ütles Ingram.
Miks postid liiguvad?
Maa dünamo on püsiv, kuid ebastabiilne. Praegu muutub magnetväli kiiresti, magnetiline põhjapoolus teeb järsu hüppe Siberi poole. Alates 1990. aastatest on magnetiline põhjapoolus nihkunud keskmiselt umbes 35 miili (55 km) aastas, selgub ajakirjas Nature avaldatud 2019. aasta uuringust.
Smirnovi sõnul võivad magnetvälja ebastabiilsused põhjustada voolava metallilise magma häireid, mis võivad põhjustada selliseid pooluse nihkeid. Vedela raua liikumine sügaval Kanada all võib selles kohas magnetvälja pisut nõrgendada, mis just võimaldab magnetilisel põhjapoolusel liikuda Siberi poole, seisab loodusartiklis.
Teisi elektromagnetilisi anomaaliaid võib näha kogu maailmas, näiteks Lõuna-Aafrikas, kus magnetvoo häireid, mis sarnanevad oja pöörisega, võib põhjustada tihedam vahevöö osa planeedi vedela välimise südamikuga piiri lähedal.
Postide nihutamise ja tagasikäigu ajalugu
Kuigi postid pidevalt nihkuvad, on nad ka NASA andmetel viimase 3 miljardi aasta jooksul vähemalt paarsada korda täielikult ümber pööranud. Selle protsessi käigus, mis toimub tavaliselt iga 200 000–300 000 aasta jooksul 100 kuni mõne tuhande aasta jooksul korraga, hajuvad magnetväljad välja ja tõmmatakse mitme poolusega, mis sirutuvad Maa pinna kohal juhuslikult üles. Viimane täielik pöördumine toimus umbes 780 000 aastat tagasi.
Magnetvälja ajalugu, sealhulgas nihked ja tagasipöördumised, tõendab geoloogiline register. Kivimites leiduvad metallid, sealhulgas raud, joonduvad magnetväljaga enne sulakivimite tahkumist või fragmentidena, mis sisaldavad magnetväljaga joondatud magnetilisi metalle ja settivad settekivimite kihtides.
"Kuna Maa on dünaamiline ja pidevalt muutuv koht, on kogu kivi aja jooksul pidevalt tekkinud uusi kivimeid ja nende magnetilisi kirjeid," ütles Smirnov ja lisas, et neid andmeid võib säilitada miljonite või miljardite aastate jooksul.
Sarnaseid kirjeid leidub Atlandi ookeani põrandal, kus Kesk-Atlandi oja ääres luuakse pidevalt uut merepõhja.
"Kuna laava kaevub kuni pinnani, on see sula ja laavas suspendeeritud rauaosakesed orienteeruvad Maa valitseva magnetvälja suunas," ütles Ingram. Kui laava tahkub, lukustab see metalliladestused oma kohale ja loob seega ajaloolise ülevaate Maa magnetvälja nihketest ja tagasikäikudest.
Mida tähendavad need ekslevad ja klapivad postid meie planeedi eluks? NASA väitel pole fossiilide registris nii taimede kui ka loomade elus nii drastilisi muutusi, nagu NASA väitel arvatakse, et masti ümberpööramise mõju elule on minimaalne. Ehkki teadlaste seas leidub spekulatsioone, et vähenenud magnetvälja tugevuse perioodidel võis kosmiline kiirgus jõuda Maa pinnale ja põhjustada geneetilise mutatsiooni kiirenemist ning seetõttu evolutsioonile tõuke anda, ütles Smirnov.
