Ученые выяснили, почему магнитное поле Земли дергается каждые несколько лет

Геомагнитные рывки - это непредсказуемые события, которые внезапно ускоряют изменения в магнитном поле Земли, что делает его прогрессию трудно прогнозируемой в долгосрочной перспективе. Магнитные рывки были впервые описаны в 1978 году и геофизики работали в течение десятилетий, чтобы понять их причину.

Записи магнитных толчков датируются еще 1901 годом, и новое событие происходит примерно каждые 6-12 лет. Сила этой деятельности не является постоянной по всему земному шару,что означает, что только некоторые регионы могут быть затронуты. Например, в 1949 году в Северной Америке был зафиксирован магнитный толчок, который не удалось обнаружить в Европе.

Помимо защиты нашей планеты от вредного ультрафиолетового излучения, магнитное поле влияет на многочисленные виды человеческой деятельности, включая полет низковысотных спутников. Для специалистов важно уметь понимать его поведение и прогнозировать его эволюцию.

Магнитное поле Земли создается циркуляцией материи в ее металлическом ядре, через энергию, высвобождаемую при охлаждении этого ядра. Существует два известных типа движений, которые вызывают изменения в магнитном поле. Движения, возникающие в результате медленной конвекции, могут быть измерены в масштабе столетия, а движения, возникающие в результате быстрых гидромагнитных волн, могут быть обнаружены в масштабе нескольких лет.

Специалисты выдвинули теорию, что быстрые гидромагнитные волны играют определенную роль в геомагнитных рывках. Тем не менее, движущая сила быстрых волн и их взаимодействие с медленной конвекцией были загадкой.

Чтобы исследовать это, Жюльен обер из Парижского университета объединился с Кристофером Финлеем из Технического университета Дании для разработки компьютерного моделирования, которое близко напоминало физические условия нашего ядра. Моделирование потребовало эквивалента 4 миллионов часов вычислений, что было достигнуто с помощью суперкомпьютера.

Исследователям удалось смоделировать ряд событий, которые приводят к геомагнитным толчкам, возникающим при моделировании из-за гидромагнитных волн, излучаемых во внутреннем ядре. Толчки происходят из поднимающихся сгустков металла, которые формируются в ядре планеты за 25 лет до соответствующего толчка.

Когда расплавленное вещество поднимается вверх, чтобы достичь внешней поверхности ядра Земли, оно производит мощные волны вдоль линий магнитного поля вблизи ядра. Команда объяснила, что это приводит к “резким изменениям” в потоке жидкости под магнитным полем.

По мнению авторов исследования, рывки представляют собой серьезное препятствие для прогнозирования поведения геомагнитного поля на годы-десятилетия вперед.

Однако цифровое моделирование и понимание этих рывков поможет улучшить эти прогнозы.