الانحراف المغناطيسي الأرضي

الموسوعة الحرة

الانحراف المغناطيسي الأرضي ، مثله مثل الانعكاس المغناطيسي الأرضي ، هو تغيير كبير في المجال المغناطيسي للأرض . على عكس الانعكاسات ، لا يمثل الانحراف إعادة توجيه طويلة الأمد للمجال واسع النطاق، بل يمثل تغييراً جذرياً، وعادةً ما يكون قصير الأجل ( جيولوجياً )، في شدة المجال، مع اختلاف في اتجاه القطب يصل إلى 45 درجة عن الوضع السابق. [ 1 ]

تستمر أحداث الانحرافات المغناطيسية عادةً من بضعة آلاف إلى بضعة عشرات الآلاف من السنين، وغالبًا ما تتضمن انخفاضًا في قوة المجال المغناطيسي إلى ما بين 0 و20% من المعدل الطبيعي. وعلى عكس الانعكاسات الكاملة ، لا تُسجَّل الانحرافات المغناطيسية عمومًا في جميع أنحاء الكرة الأرضية. ويرجع ذلك جزئيًا إلى عدم تسجيلها بشكل جيد في السجل الرسوبي، ولكن من المرجح أيضًا أن الانحرافات المغناطيسية قد لا تمتد عادةً عبر كامل المجال المغناطيسي الأرضي العالمي. [ 1 ] ومع ذلك، توجد استثناءات هامة. [ أ ]

حدوث

باستثناء الفترات الحديثة من الماضي الجيولوجي، لا يُعرف بدقة مدى تكرار حدوث الانحرافات المغناطيسية الأرضية. وعلى عكس الانعكاسات المغناطيسية الأرضية، التي يسهل رصدها من خلال تغير اتجاه المجال، يمكن إغفال الانحرافات قصيرة الأمد نسبيًا بسهولة في سجلات المجال المغناطيسي الأرضي القديمة طويلة الأمد ذات الدقة المنخفضة. وتشير المعرفة الحالية إلى أنها أكثر وفرة بنحو عشرة أضعاف من الانعكاسات، حيث تم توثيق ما يصل إلى اثنتي عشرة انحرافًا منذ آخر انعكاس، وهو برونهيس-ماتوياما : وقد وُصفت هذه الانحرافات خلال حقبة برونهيس المغناطيسية الأرضية وصفًا جيدًا نسبيًا [ 4 ] (وأشهرها حدث لاسشامب ).

كما تم الإبلاغ عن انحرافات مغناطيسية أرضية في فترات ماتوياما، وجاوس، وجيلبرت، واقتُرحت انحرافات جديدة محتملة لهذه الفترات بناءً على تحليل عينات الحفر العميقة من بحيرة بايكال ومقارنتها مع عينات اللب المحيطي (ODP) وسجلات اللوس الصينية . [ 5 ]

الأسباب المحتملة

تتباين الآراء العلمية حول أسباب الانحرافات المغناطيسية الأرضية. الفرضية السائدة هي أنها ناتجة عن عدم استقرار متأصل في عمليات الدينامو التي تولد المجال المغناطيسي. [ 3 ] بينما يرى آخرون أن هذه الانحرافات تحدث عندما ينعكس المجال المغناطيسي داخل اللب الخارجي السائل فقط ، وأن الانعكاسات الكاملة تحدث عندما يتأثر كل من اللب الخارجي والداخلي . [ 1 ]

فرضية الدينامو غير المنظم

الفرضية الأكثر شيوعًا هي أنها جانبٌ متأصلٌ في عمليات الدينامو التي تحافظ على المجال المغناطيسي للأرض. في عمليات المحاكاة الحاسوبية، لوحظ أن خطوط المجال المغناطيسي قد تتشابك وتضطرب أحيانًا بفعل الحركات الفوضوية للمعادن السائلة في لب الأرض. في مثل هذه الحالات، قد يؤدي هذا الاضطراب التلقائي إلى انخفاض في المجال المغناطيسي كما يُرى على سطح الأرض .

يدعم هذا السيناريو التشابك الملحوظ والتفكك التلقائي في المجال المغناطيسي الشمسي ( الدورة الشمسية التي تبلغ 22 أو 11  عامًا ). ومع ذلك، فإن العملية المكافئة في الشمس تؤدي حتمًا إلى انعكاس المجال المغناطيسي الشمسي: إذ لم يُرصد قط أنه يتعافى دون تغيير كامل في اتجاهه.

فرضية التضاد بين النواة الخارجية والنواة الداخلية

تشير دراسة ديفيد غوبينز إلى أن الانحرافات تحدث عندما ينعكس المجال المغناطيسي داخل اللب الخارجي السائل فقط؛ أما الانعكاسات فتحدث عندما يتأثر اللب الداخلي أيضًا. [ 1 ] يتوافق هذا جيدًا مع رصد أحداث ضمن التسلسل الزمني الحالي للانعكاسات التي تستغرق من 3000 إلى 7000  سنة لإتمامها، بينما تستمر الانحرافات عادةً من 500 إلى 3000  سنة. مع ذلك، لا ينطبق هذا الإطار الزمني على جميع الأحداث، وقد تم التشكيك في ضرورة توليد المجالات بشكل منفصل، نظرًا لإمكانية توليد هذه التغيرات تلقائيًا في النماذج الرياضية.

فرضية المحرك الخارجي

مدفوعة بحركة الصفائح التكتونية

يرى بعض الباحثين، مثل ريتشارد أ. مولر ، أن الانحرافات المغناطيسية الأرضية ليست عمليات تلقائية، بل هي ناتجة عن أحداث خارجية تُعطّل تدفق الصهارة في لب الأرض. قد تشمل هذه العمليات وصول الصفائح القارية إلى الوشاح بفعل حركة الصفائح التكتونية في مناطق الاندساس ، ونشوء أعمدة وشاحية جديدة من حدود اللب والوشاح ، وربما قوى القص والإزاحات بين الوشاح واللب الناتجة عن اصطدامات هائلة . ويرى مؤيدو هذه النظرية أن أيًا من هذه الأحداث يؤدي إلى اضطراب واسع النطاق في المجال المغناطيسي الأرضي، مما يُعطّله فعليًا لفترة زمنية ضرورية لتعافيه.

تأثير كوني كبير

يقترح ريتشارد أ. مولر ودونالد إي. موريس أن بعض الانعكاسات المغناطيسية الأرضية قد تكون ناجمة عن أحداث اصطدام ضخمة للغاية وتتبع تغيرات مناخية سريعة . وفقًا لهذه النظرية، يُحفز الاصطدام عصرًا جليديًا مصغرًا ، ويؤدي إعادة توزيع المياه باتجاه القطبين إلى تغيير معدل دوران القشرة الأرضية والوشاح. إذا كان تغير مستوى سطح البحر كبيرًا بما يكفي (أكثر من 10  أمتار) وسريعًا (في غضون بضع مئات من السنين)، فإن قص السرعة في اللب السائل يُعطل الخلايا الحملية التي تُحرك دينامو الأرض. [ 6 ]

الآثار

بسبب ضعف المجال المغناطيسي، وخاصة خلال فترة الانتقال، سيصل المزيد من الإشعاع إلى سطح الأرض، مما يزيد من إنتاج البريليوم 10 ومستويات الكربون 14. [ 7 ]

عاش الإنسان المنتصب ، وربما الإنسان الهايدلبرغي، خلال انعكاس برونيس-ماتوياما . ومن المرجح أن يكون الخطر الأكبر الذي يهدد المجتمع الحديث مماثلاً لخطر العواصف المغناطيسية الأرضية ، حيث قد تتضرر الأقمار الصناعية ومصادر الطاقة، ويتأثر نظام الملاحة بالبوصلة. وقد تتعطل بعض أشكال الحياة التي يُعتقد أنها تتنقل بناءً على المجالات المغناطيسية، لكن هذه الأنواع نجت أيضاً من انعكاسات سابقة. ولأن فترات الانعكاس ليست عالمية دائماً، فقد يقتصر أي تأثير على مناطق معينة، بينما تبقى مناطق أخرى بمنأى نسبياً عن التأثير. وقد تتراوح المدة الزمنية بين قرن واحد وعشرة آلاف عام.

العلاقة بالمناخ

توجد أدلة على أن الانحرافات المغناطيسية الأرضية مرتبطة بفترات التبريد المناخي السريع قصير الأجل خلال فترات التجلد القاري ( العصور الجليدية ). [ 8 ]

يُظهر التحليل الحديث لتردد الانعكاس المغناطيسي الأرضي، وسجل نظائر الأكسجين، ومعدل انغماس الصفائح التكتونية، وهي مؤشرات على التغيرات في تدفق الحرارة عند حدود الوشاح واللب، والمناخ، ونشاط الصفائح التكتونية، أن جميع هذه التغيرات تشير إلى إيقاعات مماثلة على نطاق زمني يبلغ ملايين السنين في حقبة الحياة الحديثة، تحدث بدورية أساسية مشتركة تبلغ حوالي 13 مليون سنة خلال معظم الوقت. [ 9 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ كانت إحدى أولى الرحلات التي دُرست هي حدث لاسشامب ، الذي يعود تاريخه إلى حواليقبل 40 ألف  عام. على الرغم من الاعتقاد السائد بأن العديد من الانحرافات المغناطيسية لا تؤثر إلا على جزء من الكرة الأرضية، إلا أن حدث لاسشامب امتد بالفعل لبضع مئات من السنين انعكست خلالها الأقطاب المغناطيسية تمامًا؛ وأظهرت الاكتشافات اللاحقة أن المجال المعكوس لم يكن سوى 5% من قوته "الطبيعية". [ 2 ] ونظرًا لرصد حدث لاسشامب في مواقع مختلفة حول الأرض، يُعتبر أحد الأمثلة النادرة على انحراف مغناطيسي عالمي حقيقي. [ 3 ]
  2. ↑ في ظل سيناريو "الدينامو غير المنتظم"، لا تتغير شدة المجال المغناطيسي الداخلي للأرض بشكل ملحوظ داخل لبها، بل تنتقل طاقته من تكوين ثنائي القطب العادي إلى تكوينات متعددة الأقطاب ذات رتبة أعلى . يتلاشى المجال الخارجي لتكوين متعدد الأقطاب بسرعة أكبر مع زيادة المسافة عن المصدر - في هذه الحالة لب الأرض. وبالتالي، سيكون المجال المغناطيسي الظاهر على سطح الأرض أقل شدة بكثير، حتى بدون حدوث تغييرات كبيرة في شدة المجال في أعماق اللب.

مراجع

  1. 1 2 3 4 غوبينز، ديفيد (1999). "التمييز بين الانحرافات والانعكاسات المغناطيسية الأرضية" . المجلة الجيوفيزيائية الدولية . 137 (1): F1– F4. Bibcode : 1999GeoJI.137....1C . doi : 10.1046/j.1365-246X.1999.00810.x .
  2. ↑ «انعكاس قطبية العصر الجليدي كان حدثًا عالميًا: انعكاس قصير للغاية للمجال المغناطيسي الأرضي، وتقلبات مناخية، وبركان هائل» . Sciencedaily.com . ساينس ديلي . 16 أكتوبر 2012. تاريخ الاسترجاع: 28 يوليو 2013 .
  3. روبرش ، ب .؛ بونوميت، ن.؛ ليفي، س. (1988). "شدة المجال المغناطيسي للأرض القديمة خلال رحلة لاسشامب وآثارها الجيومغناطيسية" . رسائل علوم الأرض والكواكب . 88 ( 1-2 ): 209-219 . Bibcode : 1988E & PSL..88..209R . doi : 10.1016/0012-821X(88)90058-1 .
  4. ↑ روبرتس، أ.ب. (2008). "الانحرافات المغناطيسية الأرضية: المعروف والمجهول" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 35 (17). رمز Bibcode : 2008GeoRL..3517307R . doi : 10.1029/2008GL034719 .
  5. ↑ كرافتشينسكي، ف. أ. (2017). "علم الطبقات المغناطيسية لرواسب بحيرة بايكال: سجل فريد لـ 8.4 مليون سنة من الترسيب المستمر في البيئة القارية". التغير العالمي والكوكبي . 152 : 209-226 . Bibcode : 2017GPC...152..209K . doi : 10.1016/j.gloplacha.2017.04.002 .
  6. ↑ مولر، ريتشارد أ .؛ موريس، دونالد إي. (نوفمبر 1986). "انعكاسات المجال المغناطيسي الأرضي الناتجة عن اصطدامات على الأرض" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 13 (1): 1177-1180 . Bibcode : 1986GeoRL..13.1177M . doi : 10.1029/gl013i011p01177 .
  7. ↑ رابطة هيلمهولتز لمراكز الأبحاث الألمانية (16 أكتوبر 2012). "انعكاس قصير للغاية للمجال المغناطيسي الأرضي، وتقلب المناخ، وبركان هائل" . تم الاطلاع عليه في 2 نوفمبر 2014 .
  8. ↑ رامبينو، مايكل ر. (1979). "العلاقات المحتملة بين التغيرات في حجم الجليد العالمي، والانحرافات المغناطيسية الأرضية، وانحراف مدار الأرض". الجيولوجيا . 7 (12): 584-587 . Bibcode : 1979Geo.....7..584R . doi : 10.1130/0091-7613(1979)7 < 584:PRBCIG > 2.0.CO ; 2 .
  9. ↑ تشين، ج.؛ كرافتشينسكي، ف.أ.؛ ليو، ش. (2015). "نبضة حقبة الحياة الحديثة للأرض التي استمرت 13 مليون سنة". رسائل علوم الأرض والكواكب . 431 : 256-263 . Bibcode : 2015E & PSL.431..256C . doi : 10.1016/j.epsl.2015.09.033 .