بشر میدان مغناطیسی را از چندین صد سال قبل می شناسد و حتی از قرن 12 میلادی به بعدقطب نما جهت قطب شمال را به ما نشان می دهد. حیوانات هم برای جهت یابی از قطب شمال استفاده می کنند و ما هم به همین دلیل با وابستگی به آن رشد نموده ایم. تا هنوز در مورد میکانیزم یا کارکرد میدان های مغناطیسی که در هسته بیرونی زمین نهفته است، زیاد نمی دانیم. اما با امید کسب اطلاعات بیشتر در این مورد یک تن از دانشمندان فیزیک نجومی بنام دان لاتروپ از دانشگاه مریلند سعی نمود تا این معما را با ساخت یک نمونه کوچک زمین حل کند. این گوی فلزی زمین که قطر آن 3 متر است بر روی یک دستگاه نصب شده و با سرعت 80 مایل (128 کیلومتر) در ساعت که سرعت استوای زمین است، می چرخد. بخاطر شبیه سازی هسته مذاب زمین، لاتروپ هم نمونه کوچک خودش را پر از فلز مذاب می کند. تمام این نمونه 26 تن وزن دارد.

  

  اعتقاد دانشمندان بر این است که هسته بیرونی مذاب زمین که  3200 کیلومتر پائین تر از پوسته زمین آغاز می شود، میدان مقناطیسی سراسری زمین را تولید می کند. عملکرد پویائی یا مولد جریان دائم به نحوی از طریق تعامل جریان آهن مذاب آشفته ( که نهایت توانایی جریان) را دارد با چرخش زمین ایجاد می شود. 

آقای لاتروپ در نمونه خویش بجای آهن مذاب از سودیم مذاب استفاده می کند. اولأ حفظ آهن مذاب در چنین شرایط بی نهایت داغ و خطرناک است. ولی سودیم در درجه بسیار پائین تر بصورت مایع نگهداری می شود ( یعنی تقریبأ در صد درجه سانتی گرید). اما در استفاده از سودیم مذاب بخاطر شبیه سازی آهن مذاب، خطراتی جدی وجود دارد. اولأ در هوای آزاد به شدت قابل احتراق و در تعامل با آب واکنش بسیار شدید دارد. بپس باید نهایت احتیاط را به خرچ داد. هرچند این آزمایش خطرناک است، ولی بخاطر نبود هیچگونه روش مستقیم برای اندازه گیری هسته بیرونی زمین، بسیار هم می باشد. لاتروپ وضعیت هسته زمین به مراتب از سطح خورشید داغتر و  خطرناکتر است و تحت فشار بسیار شدید قرار دارد. بنابرهیچ نوع روش و تکنیک قابل تصور برای آزمایش مستقیم آن وجود ندارد.

 چرخش یا حرکت این گوی سنگین باید باعث آشفتگی در جریان سودیم مایع شود و امیدواریم تا بتواند میدان مقناطیسی را بوجود بیاورد. امید بر آن میرود تا این آزمایش چندین معما دیگر را نیز حل کند؛ یعنی میکانیزم های مربوط به جابجایی قطب های مغناطیسی. از آنجائیکه میدان های مغناطیسی در گذشته هم چندین بار جابجا شده، شاید چرخش طولانی این نمونه بتواند باعث جابجایی قطب های مغناطیسی گردد. در ضمن این آزمایش با استفاده از فلز مذاب می تواند بر چگونگی این شرایط در این جابجایی قطب ها نیز روشنی بیاندازد.

 طی آزمایشات گذشته دانشمندان فلز مذاب را از طریق لوله در نمونه های آزمایشی تعبیه کرده بودند، اما این آزمایش امکان می دهد تا فلز بصورت طبیعی خود را تنظیم و جریان آشفته را بوجود بیاورد. تا هنوز نمی دانیم که آیا این آزمایش میدان مغناطیسی را بوجود می آورد یا خیر، ولی باید به درک ما از ایجاد میدان مغناطسی در درون سیاره کوچک ما کمک کند.

تغییرات میدان های مغناطیسی

 تحقیقات جدید درباره میدان های مغناطیسی زمین که به تاریخ 26 سپتمبر در نشریه ساینس به چاپ رسید می گوید که میدان مغناطیسی زمین آنگونه که قبلأ تصور می کردیم، ساده و آسان نیست. علاوه بر دو قطبی بدون میدان ها (شمال- جنوب) میدان های ضعیف تری هم در سراسر سیاره دیده شده که احتمالأ در هسته بیرونی زمین تولید می شوند. 

بعد از اندازه گیری ها، دیده شد که میدان های مغناطیسی از نظر قوت با هم بسیار متفاوت اند و یک واقعیت مسلم دیگر این است که قوت میدان های مغناطیسی در حال کاهش می باشند. تحقیقات تازه که توسط دیرینه شناس زمین آقای برید سینجر از دانشگاه ویسکانسن منتشر شده می گوید که میدان مغناطیسی ضعیف در جابجایی مغناطیسی بسیار مهم می باشد. اگر قوت میدان دو قطبی (شمال-جنوب) در مقایسه با قوت ضعیف میدان های پراکنده مغناطیسی کاهش یابد، در آنصورت احتمال احتمال جابجایی قطب های مغناطیسی وجود دارد.

 آقای سینجر می گوید: "میدان ها همواره پایدار نیستند، انتقال گرما و ماهیت جریان هم تغییر می کند و می تواند باعث ایجاد دو قطبی گردد که شدت و استقامت آن هم کم و زیاد می شود. زمانی که بسیار ضعیف می شود، توانایی لازم برای رسیدن به سطح زمین را ندارد و آنگاه شاهد غیر محوری شدن دو قطب خواهیم بود که قطب ضعیف تر آن برای همیشه عقب می ماند". گروه تحقیقاتی سینجر، نمونه های گدازه های آتشفشانی باستانی باقیمانده از آتشفشان های تاهیتی و آلمان بین 500 تا 700 هزار سال قبل را ارزیابی نمودند. با ارزیابی دقیق منرال های غنی آهن که بنام مگنتیت یاد می شوند، تحقیق کنندگان توانستند تا به مسیر میدان های مغناطیسی دست یابند.

 سینجر می گوید "میدان های مغناطیسی یکی از ویژگی های مهم زمین شمرده می شوند که تا هنوز بزرگترین معمای علم می باشند. اما بیجا شدن قطب ها چیزیست که بشر صد ها سال به دنبال آن است".

 جابجایی میدان مغناطیسی

 با اینکه به نظر میرسد که قوت میدان مغناطیسی رو به کاهش است، ولی در مقایسه با نوسانات اندازه گیری شده در گذشته دیده شده که بالاتر از حد اوسط قرار دارد. بر اساس تحقیقات دانشکده اقیانوس شناسی ساندیاگو، اگر قوت میدان مغناطیسی با این سطح همچنان کاهش یابد، در آن صورت میدان دو قطبی مغناطیسی طی 500 سال به 0 میرسد. اما به احتمال زیاد میدان مغناطیسی دوباره قوت یافته و به حالت اولش باز می گردد؛ یعنی چیزی که طی چند صد سال با نوسان طبیعی وجود داشته است.

 

 موقعیت قطب های مغناطیسی در شمال و انترکتیکا نیز عجیب و حیرت انگیز به نظر می رسند. به گونه مثال در قرن 20 قطب شمال مقناطیسی در قسمت های بالای کانادا از 10 کیلومتر در سال به 40 کیلومتر افزایش یافته است. گمان بر این است که اگر قطب شمال مغناطیسی با همین میزان ادامه یابد طی چند دهه از شمال امریکا خارج شده و وارد سایبریا می شود. ولی این یک پدیده جدید نیست. چون اولین یافته های جیمز روز در سال 1931 به صد ها مایل خم و پیچ خورده باشد.

 آیا باید این جابجایی مغناطیسی را در زمان حیات خویش تجربه کنیم ( که به احتمال زیاد نه)، ولی احتمال ندارد که در اثر باد خورشیدی زنده سوزانده شویم  و یا حتی توسط تشعشات کیهانی محو گردیم. حتی احتمال ندارد که حادثه انقراض گونه ها را تجربه کنیم (روی همرفته انسان اولیه – همو اریکتوس جابجایی مغناطیسی را به راحتی پش سر گذاشته و طی آن دوره زندگی کرده). به احتمال زیاد در زمان جابجایی یا مستقر شدن میدان های مغناطیسی در موقعیت جدید، شفق ها را در تمام ارتفاعات زمین تجربه خواهیم نمود و ذرات شارژ داری که از فضا می آیند، شاید یک مقدار افزایش یابند (اما به خاطر داشته باشید که تضعیف میدان مغناطیسی به معنی این نیست که هیچگونه حفاظت مغناطیسی نداشته باشیم)، چون در حد زیاد توسط اتمسفر ضخیم و چگال محافظت می شویم.  

نتیجه

·        جابجایی مغناطیسی ماهیت آشفته و بی نظم دارد. هیچ راهی برای پیش بینی آن نداریم.

·        تضعیف میدان مغناطیسی زمین به معنی این نیست که در آینده نزدیک همه چیز نابود می شود. اگر قوت میدان مغناطیسی را با اندازه گیری ها از چند میلیون سال اخیر مقایسه کنیم دیده می شود که " بالاتر از حد اوسط" است.

·        قطب های مغناطیسی بر اساس موقعیت جغرافیایی موقعیت ندارند، بلکه (با سرعت مختلف) در حال حرکت اند.

·        هیچ شواهدی وجود ندارد که نشان دهنده فشار بیرونی بر حرکت مغناطیسی داخلی زمین باشد. بنابرین، هیچ شواهدی وجود ندارد که نشان دهنده ارتباط میان دوره یا سیکل خورشیدی و جابجایی قطب های مغناطیسی زمین باشد.

+ نوشته شده در  چهارشنبه ۱۴ بهمن ۱۳۸۸ساعت 6:16  توسط ق  |