Geomagnetická exkurze - Geomagnetic excursion

A geomagnetická exkurze, jako geomagnetický obrat, je významná změna v Zemské magnetické pole. Na rozdíl od obrácení však exkurze trvale nemění orientaci pole ve velkém měřítku, nýbrž představuje dramatickou, typicky krátkodobou změnu intenzity pole se změnou orientace pólu až o 45 ° od předchozí polohy . Tyto události, které obvykle trvají několik tisíc až několik desítek tisíc let, často zahrnují pokles síly pole na 0 až 20% normálu. Výlety, na rozdíl od zvratů, se obecně nezaznamenávají po celém světě. To je částečně způsobeno tím, že nejsou dobře zaznamenávány v sedimentárním záznamu, ale také proto, že pravděpodobně nepřesahují celé geomagnetické pole. Jednou z prvních studovaných exkurzí byla Laschamp událost, datováno kolem 40000 před lety. Tato událost však byla úplným obrácením polarity, jak se později ukázalo, i když s obráceným polem 5% normální síly.[1] Vzhledem k tomu, že tato událost byla také vidět na místech po celém světě, je navržena jako jeden z mála příkladů skutečně globální exkurze.[2]

Příčiny

Vědecké stanovisko je rozdělena na to, co způsobuje geomagnetické exkurze. Dominantní teorie spočívá v tom, že jsou nedílnou součástí dynamo procesy, které udržují magnetické pole Země. V počítačových simulacích bylo pozorováno, že čáry magnetického pole se mohou někdy zamotat a dezorganizovat chaotickými pohyby tekutého kovu v Zemské jádro. V takových případech může tato spontánní dezorganizace způsobit snížení magnetického pole, jak je vnímáno na zemském povrchu. Ve skutečnosti se podle tohoto scénáře intenzita zemského magnetického pole významně nemění v samotném jádru, ale energie se přenáší z dipól konfigurace do vyššího řádu vícepólové momenty které se se vzdáleností od zemského jádra rozpadají rychleji, takže výraz takového magnetického pole na povrchu Země by byl podstatně menší, a to i bez výrazných změn v síle hlubokého pole. Tento scénář je podporován pozorovanými zamotáváními a spontánními deorganizacemi v EU sluneční magnetické pole. Tento proces na slunci však vždy vede k obrácení slunečního magnetického pole (viz: sluneční cyklus ) a nikdy nebyl pozorován tak, že by se pole obnovilo bez velkých změn v orientaci pole.

Práce Davida Gubbinse naznačuje, že k odchylkám dochází, když je magnetické pole obráceno pouze uvnitř kapalného vnějšího jádra; zvraty nastanou, když je ovlivněno také vnitřní jádro.[3] To se dobře hodí k pozorování událostí v rámci současného chronu zvratů, jejichž dokončení trvá 3–7 000 let, zatímco výlety obvykle trvají 500–3 000 let. Tento časový rámec však neplatí pro všechny události a byla zpochybněna potřeba samostatného generování polí, protože změny lze v matematických modelech generovat spontánně.

Menšinový názor, držený takovými čísly jako Richard A. Muller, je to, že geomagnetické exkurze nejsou spontánní procesy, ale spíše spouštěné vnějšími událostmi, které přímo narušují tok v zemském jádru. Takové procesy mohou zahrnovat příjezd kontinentálních desek nesených dolů do plášť působením tektonika desek na subdukční zóny, zahájení nového plášťové chocholy z hranice jádro-plášť a případně smykové síly a posunutí pláště a jádra vyplývající z velmi velkých nárazové události. Zastánci této teorie se domnívají, že některá z těchto událostí vede k narušení dynama ve velkém měřítku a účinně vypíná geomagnetické pole na dobu nezbytnou k jeho zotavení.

Richard A. Muller a Donald E. Morris navrhuje geomagnetický obrat v důsledku velmi velké nárazové události a po rychlé změně klimatu. Dopad spustil malou dobu ledovou a změna přerozdělování vody více na póly mění rychlost rotace kůry a pláště. Pokud je změna hladiny moře dostatečně velká (> 10 metrů) a rychlá (za několik set let), pak střih rychlosti v kapalném jádru naruší konvekční buňky, které pohánějí zemské dynamo.[4]

S výjimkou posledních období geologické minulosti není známo, jak často se geomagnetické exkurze vyskytují. Na rozdíl od geomagnetických zvratů, které lze snadno detekovat změnou směru pole, lze relativně krátké exkurze snadno přehlédnout v dlouhodobém, hrubě vyřešeném, záznamu minulé intenzity geomagnetického pole. Současné znalosti naznačují, že jsou zhruba desetkrát hojnější než zvraty, přičemž v aktuálním období zvratu je zdokumentováno až 12 exkurzí Brunhes – Matujama obrácení.

Účinky

Kvůli oslabení magnetického pole, zejména během přechodného období, by bylo možné dosáhnout většího množství záření Země, zvýšení produkce berylium 10 a úrovně uhlík 14.[5] Je však pravděpodobné, že by se nic vážného nestalo, protože lidský druh jistě prožil alespoň jednu takovou událost; Homo erectus a možná Homo heidelbergensis prožil Brunhes – Matujama obrácení bez známých škodlivých účinků a exkurze jsou kratší a nemají za následek trvalé změny magnetického pole. Hlavní nebezpečí pro moderní společnost bude pravděpodobně podobné rizikům spojeným s geomagnetické bouře, kde by mohlo dojít k poškození satelitů a napájecích zdrojů, i když by to ovlivnilo také navigaci kompasu. Některé formy života, o nichž se předpokládá, že se pohybují na základě magnetických polí, mohou být narušeny, ale opět se navrhuje, aby tyto druhy v minulosti přežily exkurze. Protože období exkurzí nejsou vždy globální, jakýkoli účinek by se mohl projevit pouze na určitých místech , s ostatními relativně nedotčenými. Příslušné časové období by mohlo být tak malé, jako jedno století, nebo až tolik 10000 let.

Možný vztah ke klimatu

Existují důkazy, že geomagnetické exkurze mohou být spojeny s epizodami rychlého krátkodobého klimatického ochlazení během období kontinentálního zalednění (doby ledové ).[6]

Nedávná analýza frekvence geomagnetického obratu, záznamu izotopů kyslíku a rychlosti subdukce tektonických desek, což jsou ukazatele změn tepelného toku na hranici pláště jádra, klimatu a tektonické aktivity desky, ukazuje, že všechny tyto změny naznačují podobné rytmy na milionech let v časové zóně Cenozoic, která se po většinu času vyskytuje se společnou základní periodicitou ∼13 Myr.[7]

Výskyt

Geomagnetické exkurze pro Brunhesův geomagnetický chron jsou poměrně dobře popsány.[8]

Rovněž jsou hlášeny geomagnetické exkurze v časech Matuyama, Gauss a Gilbert a pro tyto chrony jsou navrženy nové možné exkurze na základě analýzy hlubokých vrtných jader z Bajkalského jezera a jejich srovnání s oceánským jádrem (ODP) a čínskými sprašovými záznamy.[9]

Viz také

Poznámky a odkazy

  1. ^ „Obrácení polarity doby ledové bylo globální událostí: extrémně krátké obrácení geomagnetického pole, variability podnebí a super vulkánu“. Sciencedaily.com. Věda denně. 2012-10-16. Citováno 2013-07-28.
  2. ^ Roperch, P .; Bonhommet, N .; Levi, S. (1988). „Paleointenzita magnetického pole Země během Laschampovy exkurze a její geomagnetické důsledky“. Dopisy o Zemi a planetách. 88 (1–2): 209–219. Bibcode:1988E & PSL..88..209R. doi:10.1016 / 0012-821X (88) 90058-1.
  3. ^ Gubbins, David (1999). „Rozdíl mezi geomagnetickými výkyvy a zvraty“ (PDF). Geophysical Journal International. 137 (1): F1 – F4. Bibcode:1999GeoJI.137 .... 1C. doi:10.1046 / j.1365-246X.1999.00810.x. Archivovány od originál (PDF) dne 3. března 2012. Citováno 19. dubna 2012.
  4. ^ Muller, Richard A .; Morris, Donald E. (01.11.1986). „Geomagnetické zvraty z dopadů na Zemi“. doi:10.1029 / gl013i011p01177. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  5. ^ Sdružení německých výzkumných středisek Helmholtz (16. října 2012). „Extrémně krátký obrat geomagnetického pole, variabilita podnebí a super vulkán“. Citováno 2. listopadu 2014.
  6. ^ Rampino, Michael R. (1979). „Možné vztahy mezi změnami globálního objemu ledu, geomagnetickými výkyvy a excentricitou oběžné dráhy Země“. Geologie. 7 (12): 584–587. Bibcode:1979Geo ..... 7..584R. doi:10.1130 / 0091-7613 (1979) 7 <584: PRBCIG> 2.0.CO; 2.
  7. ^ Chen, J .; Kravchinsky, V.A .; Liu, X. (2015). „Cenozoický puls Země 13 milionů let“. Dopisy o Zemi a planetách. 431: 256–263. Bibcode:2015E & PSL.431..256C. doi:10.1016 / j.epsl.2015.09.033.
  8. ^ Roberts, A.P. (2008). "Geomagnetické exkurze: Známé a neznámé". Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 35 (17). doi:10.1029 / 2008GL034719.
  9. ^ Kravchinsky, V.A. (2017). „Magnetostratigrafie sedimentů jezera Bajkal: Unikátní záznam kontinuální sedimentace 8,4 Ma v kontinentálním prostředí“. Globální a planetární změna. 152: 209–226. doi:10.1016 / j.gloplacha.2017.04.002.

externí odkazy