Hvað eru pólskipti?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað eru pólskipti?
Með orðinu pólskipti er oft átt við það þegar segulskaut jarðar flytjast á milli hinna landfræðilegu skauta hennar.

Jörðin er nokkurnveginn kúlulaga, og er geisli (radíus) hennar um 6400 km. Innri hluti hennar, með geislann um 3500 km, er að mestu úr bráðnu efni. Með samanburði við samsetningu loftsteina er líklegt að þetta efni sé að meginhluta járn og fleiri málmar. Hitastig jarðkjarnans er áætlað um og yfir 4000°C, sem er alltof hátt til þess að nein efni geti haft varanlega segulmögnun.

Sú skýring á orsökum segulsviðs jarðar sem flestir vísindamenn hallast að, kom fram kringum 1950. Hún er oft kennd við “sjálfvekjandi rafal” (e. self-exciting dynamo) og er allflókin. Reiknað er með að í hinu seigfljótandi efni jarðkjarnans eigi sér stað hægfara hreyfingar, líkt og í graut í potti á eldavél. Varminn til að framkalla hreyfingarnar getur til dæmis komið frá geislavirkni úrans og fleiri snefilefna í kjarnanum. Snúningur jarðar um sjálfa sig gerir það síðan að verkum, að þessar hreyfingar í kjarnanum eru að mestu leyti hringhreyfingar samsíða miðbaug. Þar eð efni kjarnans leiðir vel rafmagn, getur samspil hreyfinganna innan jarðkjarnans og utanaðkomandi veikra segulsviða (svo sem frá sólinni) orðið til þess að magna upp sterka rafstrauma í honum.

Þessir rafstraumar liggja, eins og hreyfingarnar í kjarnanum, að miklu leyti í hringi samsíða miðbaug. Það veldur því að jörðin hefur segulsvið í kringum sig, svipað að lögun eins og lítil straumspóla eða stangsegull í jarðmiðju mundi gera. Sá ímyndaði stangsegull stefnir því nokkurnveginn í átt að heimskautunum, en stefnan er þó flöktandi (um nokkrar gráður á öld) vegna þess að varmahreyfingar efnisins innan jarðkjarnans eru nokkuð breytilegar eins og í grautnum sem nefndur var. Síðustu áratugi hafa segulskautin legið um 10° frá heimskautunum. Styrkur jarðsegulsviðsins er einnig talsvert breytilegur, og hefur undanfarnar aldir minnkað um nokkur prósent á hverri öld.

Um 1900 höfðu einstöku vísindamenn áttað sig á að jarðlög geta segulmagnast í stefnu ríkjandi jarðsegulsviðs, bæði þegar þau eru að myndast (til dæmis hraun að kólna eftir storknun) og ef þau verða fyrir verulegri upphitun eða ummyndun síðar. Þessi svokallaða “varanlega segulmögnun” (e. remanent magnetization) jarðlaganna, sem er hægt að mæla með næmum tækjum, getur haldist lítt breytt í allt að hundruð milljóna ára. Slíkar segulmælingar á lögum af þekktum aldri hafa verið framkvæmdar víða um lönd eftir 1950 og gert það kleift að skrá ýmsa þætti í sögu jarðsegulsviðsins.

Ein merkasta niðurstaðan úr segulmælingum á bergi er sú, að segulsvið jarðar hefur alloft snúist alveg við, þannig að norður-segulskautið verði suðurskaut og öfugt. Þetta gerist að því er virðist með óreglubundnu millibili, og að meðaltali að minnsta kosti 8-10 sinnum á hverjum milljón árum. Tímatal fyrir nokkra síðustu umsnúningana var fyrst sett fram um 1960. Það hefur síðan verið marg-endurbætt og nær nú til síðustu 160 milljón ára eða svo, en er enn ófullkomið. Rannsóknir á íslensku bergi hafa meðal annars veitt áhugaverðar upplýsingar um sögu og ýmsa helstu eiginleika jarðsegulsviðsins síðustu 15 milljón ár. Í dæmigerðu 600 m háu fjalli á svæðum utan móbergsmyndunarinnar má áætla að séu 60 hraunlög og að jarðsegulsviðið hafi snúist við þrisvar til fjórum sinnum á meðan sú syrpa varð til. Þetta hefur jafnframt verið gagnlegt við kortlagningu á legu íslenska hraunlagastaflans í ýmsum landshlutum.

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum:

• Hvernig breytist misvísunin (segulnorður/rétt norður) á Íslandi um þessar mundir, minnkar hún eða eykst?
• Hvaða áhrif hefur umpólun jarðsegulsviðsins á daglegt líf, og hversu hratt gerist hún?

Mynd:

• Smithsonian National Museum of Natural History. Sótt 7. 9. 2009.

...