Przebiegunowanie Ziemi
Odwrócenie geomagnetyczne to zmiana pola magnetycznego planety w taki sposób, że pozycje magnetycznej północy i magnetycznego południa ulegają zmianie.
W ciągu ostatnich 83 milionów lat zdarzyło się to 183 razy, średnio około dwóch lub trzech razy na milion lat. Przed zmianą pola magnetycznego, ziemskie pole magnetyczne słabnie i porusza się jak wirujący wierzchołek, zanim spadnie. Naukowcy wiedzą o tym w wyniku badań magnetyzmu na dnie morza, w pobliżu grzbietu środkowego Atlantyku. Lawa powoli wydostaje się z tej szczeliny (szczeliny w dnie morza), po czym ochładza się cząsteczkami tlenku żelaza, które wszystkie skierowane są w nowym kierunku ziemskiego pola magnetycznego. Możemy spojrzeć na historię tego pola magnetycznego dzisiaj, aby spojrzeć wstecz na wiele salw w przeszłości.
Odwrócenie następuje w odstępach czasu od mniej niż 0,1 miliona lat do nawet 50 milionów lat. Okresy te nazywane są kronikami.
Nie ma żadnego wzorca dla tych zmian, które wydają się mieć miejsce w sposób przypadkowy. Kroniki trwają od 0,1 do 1 miliona lat (patrz wykres) ze średnią 450.000 lat. Większość odwróceń trwa od 1.000 do 10.000 lat.
Ostatni z nich, Brunsz-Matuyama, miał miejsce 780.000 lat temu; i mógł się zdarzyć bardzo szybko, w ciągu ludzkiego życia. Krótkie, całkowite odwrócenie, znane jako wydarzenie Laschamp, miało miejsce zaledwie 41.000 lat temu, w ostatnim okresie lodowcowym. To odwrócenie trwało tylko około 440 lat, a rzeczywista zmiana biegunowości trwała około 250 lat. Podczas tej zmiany siła pola magnetycznego osłabła do 5% jego obecnej siły. Krótkie zakłócenia, które nie powodują odwrócenia, nazywane są wyprawami geomagnetycznymi.
Polaryzacja geomagnetyczna w ciągu ostatnich 5 milionów lat (pliocen i czwartorzędna, późna epoka kainozoiczna). Ciemne obszary = okresy, w których polaryzacja odpowiada obecnej Jasne obszary = okresy, w których polaryzacja jest odwrócona
Zapisy z przeszłości
Dotychczasowy zapis geomagnetycznych odwróceń został po raz pierwszy zauważony poprzez obserwację odwróceń paska magnetycznego na dnie oceanu. Wkrótce doprowadziło to do rozwoju teorii tektoniki płytowej. Stosunkowo stała prędkość, z jaką rozprzestrzenia się dno morskie, powoduje powstawanie "pasków" w bazalcie. Z tych przeszłych pól magnetycznych można wnioskować o polaryzacji. Dane uzyskuje się poprzez holowanie magnetometru po dnie morza.
Żadne z istniejących niepoddanych obróbce dna morskiego nie ma więcej niż około 180 milionów lat, dlatego też do wykrywania starszych cofnięć stosuje się inne metody. Większość skał osadowych zawiera niewielkie ilości minerałów bogatych w żelazo. Ich orientacja odzwierciedla pole magnetyczne, kiedy powstały. Skały zachowują ten zapis, chyba że zostaną zmienione przez jakiś późniejszy proces.
Superchronów
Superchron to interwał polaryzacji trwający co najmniej 10 milionów lat. Istnieją dwa dobrze ugruntowane superchroniogramy, Cretaceous Normal i Kiaman.
Kredowa Norma (zwana również kredowym Superchronem lub C34) trwała prawie 40 milionów lat. Między kredową normą a teraźniejszością, częstotliwość wzrastała na ogół powoli.
Kiaman Reverse Superchron trwał od późnego karbonu do późnego Permu. To ponad 50 milionów lat, od 312 do 262 milionów lat temu (mya). Pole magnetyczne miało odwrotną polaryzację. Nazwa "Kiaman" pochodzi od australijskiej wioski Kiama, gdzie niektóre z pierwszych dowodów geologicznych superchronu znaleziono w 1925 roku.
Polaryzacja geomagnetyczna od czasów środkowego Jurajskiego
Przyczyny
Pole magnetyczne Ziemi, oraz innych planet, które posiadają pola magnetyczne, jest powodowane przez dynamiczne działanie stopionego żelaza w rdzeniu planety. Konwekcja ta (ruch) generuje prądy elektryczne, które z kolei wytwarzają pola magnetyczne. W symulacjach dynamosów planetarnych następuje odwracanie się od dynamiki leżącej u ich podstaw. Dla przykładu, Gary Glatzmaier i współpracownik Paul Roberts z UCLA przeprowadzili numeryczny model sprzężenia pomiędzy elektromagnetyzmem i dynamiką płynów we wnętrzu Ziemi. Ich symulacja odtworzyła kluczowe cechy pola magnetycznego przez ponad 40 000 lat symulowanego czasu i komputerowo wytworzone pole odwróciło się. Odwracanie się globalnego pola w nieregularnych odstępach czasu zaobserwowano również w laboratoryjnym eksperymencie z ciekłym metalem VKS2.
Wpływ na życie
Z tego, co wiemy, nie ma to żadnego wpływu na życie. Przeprowadzono badania, aby sprawdzić, czy odwrócenie wiąże się w jakikolwiek sposób z wydarzeniami wymarcia. Analiza statystyczna nie wykazuje żadnych dowodów na korelację między odwróceniem a wymarciem.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest odwrócenie geomagnetyczne?
O: Odwrócenie geomagnetyczne to zmiana pola magnetycznego planety, która powoduje zamianę pozycji północy i południa magnetycznego.
P: Jak często występują takie odwrócenia?
O: Odwrócenie następuje mniej więcej dwa lub trzy razy na milion lat, w odstępach od mniej niż 0,1 miliona lat do nawet 50 milionów lat.
P: Ile czasu potrzeba, aby nastąpiło odwrócenie?
O: Większość odwróceń trwa od 1 000 do 10 000 lat. Ostatnie odwrócenie, Brunhes-Matuyama, miało miejsce 780.000 lat temu i mogło nastąpić bardzo szybko, w ciągu życia człowieka.
P: Jaki jest przykład krótkiego całkowitego odwrócenia?
O: Krótkie całkowite odwrócenie, znane jako wydarzenie Laschampa, miało miejsce zaledwie 41 000 lat temu, podczas ostatniego okresu lodowcowego. To odwrócenie trwało tylko około 440 lat, a rzeczywista zmiana biegunowości trwała około 250 lat.
P: Jak słabe było pole magnetyczne Ziemi podczas tej zmiany?
O: Podczas tej zmiany siła pola magnetycznego osłabła do 5% jego obecnej siły.
P: Co to są chrony?
O: Chrony to okresy, które występują w odstępach od 0,1 do 1 miliona lat, ze średnią 450 000 lat przerwy między nimi, kiedy to odwrócenia występują losowo, bez żadnego wzoru czy regularności.
P: Co to są ekscesy geomagnetyczne?
O: Wycieki geomagnetyczne to krótkotrwałe zakłócenia, które nie powodują pełnych odwróceń, ale mimo to powodują zmiany w magnetyzmie Ziemi.
