Dodano: 14 styczeń 2019r.

Szybkie zmiany w polu magnetycznym Ziemi grożą chaosem w systemach nawigacji

Ziemski północny biegun magnetyczny przemieszcza się, a jego ruch znacząco przyspieszył pod koniec ubiegłego wieku. Zmiany te zmuszają ekspertów do ciągłej aktualizacji modeli magnetycznych potrzebnych do sprawnej nawigacji satelitarnej.

 

Przemieszczanie się północnego bieguna magnetycznego Ziemi obserwowane jest od dawna. Proces ten napędzany jest zmianami w ruchu prądów ciekłego żelaza w jądrze Ziemi. Pole magnetyczne nie tylko chroni całe życie na Ziemi przed promieniowaniem kosmicznym, ale jest też podstawą dla modeli geomagnetycznych Ziemi, które są niezbędne do prawidłowego działania nawigacji satelitarnej.

Aby właściwie nawigować po powierzchni naszej planety, musimy dokładnie śledzić, co się dzieje z polem magnetycznym. Mając to na uwadze, co pięć lat naukowcy odświeżają tzw. Ziemski Model Magnetyczny (World Magnetic Model - WMM). Stanowi on podstawię dla wszelkich systemów nawigacyjnych – od systemów sterujących statkami na morzu, po Google Maps w smartfonach.

 

Ostatnia jego wersja została wydana przez US National Geophysical Data Center w 2015 roku. Następna miała pojawić się w 2020, ale ze względu na przyspieszenie zmian w polu magnetycznym Ziemi zdecydowano, że nowy model zostanie wydany końcem stycznia tego roku.

Północny biegun magnetyczny Ziemi jeszcze na początku ubiegłego wieku znajdował się na terytorium Kanady. Obecnie znajduje się okolicach geograficznego bieguna północnego i wydaje się, że zmierza w kierunku Syberii. Co więcej, wygląda na to, że jego ruch znacznie przyspieszył. Do niedawna przemieszczał się około 15 kilometrów rocznie, ale od późnych lat 90-tych jest to nawet 55 kilometrów na rok.

Problemy z WMM zauważono na początku 2018 roku. Naukowcy z Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (NOAA) i British Geological Survey w Edynburgu podczas jego kontroli zaobserwowali, że zmiany w polu magnetycznym doprowadziły do niedokładności modelu przekraczającej dopuszczalne błędy nawigacyjne. Zwykle margines błędów był przekraczany po 5 latach, jednak teraz został osiągnięty znacznie wcześniej. Poprawka miała pojawić się w tym tygodniu, jednak ze względu na trwające zawieszenie rządu w USA termin ten przesunięto na 30 stycznia.

- Błąd cały czas się powiększa – przyznał Arnaud Chulliat, ekspert od geomagnetyzmu z University of Colorado Boulder oraz NOAA. Problem polega częściowo na ruchomym biegunie magnetycznym Ziemi, a częściowo na innych przesunięciach w głębi planety. Na przykład w 2016 roku część pola magnetycznego tymczasowo przyspieszyła głęboko pod północnymi obszarami Ameryki Południowej i wschodnim Pacyfikiem.

Eksperci bacznie obserwujący pole magnetyczne w ostatnich latach zdawali sobie sprawę, że coś jest nie tak. Wspomniane zdarzenie z 2016 roku zdarzyło się w najgorszym możliwym momencie, bo rok po wydaniu obowiązującego jeszcze WMM. Mocne wahania w polu magnetycznym zdarzyły się tuż po aktualizacji modelu. Do tego ruch bieguna północnego pogorszył problem.

Biegun wędruje w nieprzewidywalny sposób. Fascynuje to odkrywców i naukowców od kiedy James Clark Ross po raz pierwszy wyznaczył jego pozycję w 1831 roku w kanadyjskiej Arktyce. W 2001 roku biegun magnetyczny wkroczył na Ocean Arktyczny, a w zeszłym roku przekroczył Międzynarodową Linię Zmiany Daty. Prawdopodobnie wkrótce trzeba go będzie szukać na Syberii.

Ruch północnego bieguna magnetycznego. Fot. World Data Center for Geomagnetism/Kyoto Univ

- Fakt, że biegun szybko się porusza sprawia, że ​​ten region jest najbardziej podatny na duże błędy nawigacyjne – wyjaśnił Chulliat.

Naukowcy wciąż próbują zrozumieć, dlaczego pole magnetyczne zmienia się tak gwałtownie. Impulsy geomagnetyczne, podobne jak ten z 2016 roku, można przypisać falom "hydromagnetycznym" powstającym z głębi jądra Ziemi. Z kolei szybki ruch północnego bieguna magnetycznego można powiązać z równie szybkim przemieszczeniem się strumienia płynnego żelaza pod Kanadą.

- Lokalizacja północnego bieguna magnetycznego zdaje się zależeć od dwóch obszarów w jądrze. Jeden z nich znajduje się pod Kanadą, drugi pod Syberią. Wygląda na to, że ten syberyjski obecnie wygrywa – powiedział Phil Livermore z University of Leeds.

Z kolei rozległy obszar pola magnetycznego rozciągający się od Chile do Zimbabwe stał się tak słaby, że grozi przepuszczeniem niebezpiecznych poziomów promieniowania i uszkodzeniem delikatnej elektroniki przechodzących na tym rejonem satelitów.

Obecnie trwa debata w środowisku naukowym, czy wspomniane wydarzenia zapowiadają całkowite odwrócenie pola magnetycznego Ziemi (tzw. przebiegunowanie Ziemi), czy też są to oznaki długoterminowego osłabienia całego pola. Niestety nikt tak naprawdę nie jest pewien, co się dzieje.

 

Źródło: Nature, fot. NASA Goddard Photo and Video/ Flickr/ CC BY-SA 2.0