Обновление Магнитной модели Земли, существенное для многих навигационных систем, было наконец опубликовано после прекращения работы правительства США.
Магнитный Северный полюс никогда не был стабильным. В прошлом веке направление, в котором точка игл компаса смещалось все дальше и дальше на север из-за движения жидкости, содержащейся во внешнем ядре Земли, которое перемещается примерно на 2900 километров ниже поверхности. Но в последние годы ученые заметили нечто аномальное: движение магнитного Северного полюса, обычно медленными темпами, претерпело ускорение, которое заставило его очень быстро пересечь северное полушарие; и никто не может объяснить почему.
Изменения были настолько очевидны, что ученым пришлось работать над экстренным обновлением Магнитной модели Земли, математической системы, на которой основана навигация, от мобильных телефонов до кораблей, до регулярных рейсов. Но затем «закрытие» правительства США задержало официальную публикацию модели, как сообщало Nature News в начале этого года.
Теперь ожидание нового магнитного Северного полюса закончено. Обновление
Магнитная модель Земли была официально выпущена в прошлый понедельник, и Северный магнитный полюс был точно идентифицирован.
Остается много вопросов: почему магнитный Северный полюс меняется так быстро?
Имела ли задержка с обновлением последствия?
Что такое магнитный Северный полюс?
Магнитный Северный полюс является одним из трех "северных полюсов" нашей планеты. Сначала существует истинный северный полюс, который совпадает с северным концом оси, вокруг которой вращается Земля.
Но магнитный пузырь, который защищает нашу планету, магнитосфера, не совсем выровнен с этим вращением. На самом деле динамо магнитного сердечника генерирует магнитное поле, слегка наклоненное относительно оси вращения Земли.
Северный конец этого магнита размером с планету известен как геомагнитный Северный полюс: точка, расположенная у северо-западного побережья Гренландии, которая мало изменилась за последнее столетие.
И наконец, есть магнитный Северный полюс, идентифицируемый компасом, который определяется как точка, в которой линии магнитного поля указывают вертикально вниз. В отличие от геомагнитного северного полюса, этот полюс более чувствителен к волновым движениям жидкого железа, находящегося внутри ядра. Эти токи изменяют магнитное поле, также смещая магнитный Северный полюс на земном шаре.
«Магнитный Северный полюс - очень чувствительная точка», - объясняет Фил Ливермор, геофизик из Университета Лидса в Соединенном Королевстве.
Магнитная модель Земли
Первым, кто обнаружил магнитный Северный полюсБыл Джеймс Кларк Росс, в 1831 году, среди отдаленных островов канадской территории Нунавут. С тех пор полюс решительно мигрировал на север, преодолев за последние десятилетия сотни километров (в то время как противоположный полюс, магнитный Южный полюс, за этот же период мало сдвинулся).
Чтобы следовать этим изменениям, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) и Британская геологическая служба (BGS) разработали так называемую Магнитную модель Земли, «чтобы у всех нас была одна и та же карта», говорит он. Кьяран Бегган, геофизик BGS.
Модель обновляется каждые пять лет, а последнее обновление датируется 2015 годом. Между обновлениями ученые проверяют точность модели, используя данные магнитных обсерваторий на Земле и миссии Европейского космического агентства «Рой». - трио спутников, которые отображают магнитное поле вокруг Земли 15 раз в день. Пока этого было достаточно, чтобы быть в курсе сдвига Северного магнитного полюса в Сибирь.
В середине прошлого века магнитный Северный полюс перемещался менее чем на тридцать метров в день со смещением менее 12 километров в год. Но что-то изменилось в девяностых. Северный магнитный полюс начал двигаться примерно на 55 километров в год.
«Что-то очень странное происходит в высоких широтах», - говорит Ливермор, указывая на то, что это увеличение скорости, казалось, совпало с усилением струи во внешнем жидком ядре планеты. Однако мы не уверены в связи между ними.
В начале 2018 года ученые поняли, что модель скоро станет неадекватной для навигации. Что-то должно было быть сделано до запланированного обновления в 2020 году. Не повредило ли правительство США навигацию? Ученые NOAA и BGS скорректировали модель на основе последних трех лет данных. Обновленная версия была ожидается в октябре прошлого года. Как объясняет Бегган, для использования основными пользователями модели, а именно министерством обороны США, министерством обороны Великобритании и НАТО.
Недавнее закрытие правительства США задержало публикацию полного обновления, которое включает в себя онлайн-калькуляторы, программное обеспечение и техническую записку с описанием изменений. На практике, по словам геомагнетиста Арно Чуллиата из Университета Колорадо в Боулдере, который помог обновить, любой, кто использует магнитную навигацию, может извлечь из этого пользу.
Модель полезна для многих наших современных картографических систем, включая Google и Apple, добавляет Бегган. Но эта разница не столь актуальна для большинства гражданских применений, и изменения в основном касаются широт выше 55 градусов.
«Это изменение не повлияет на среднего пользователя, если он не путешествует по Арктике», - продолжает Бегган.
Интерес к этим неожиданным изменениям связан не только с необходимостью картирования поля: танец линий магнитного поля Земли представляет собой одно из немногих окон процессов, происходящих за тысячи километров ниже наших ног.
На конференции Американского геофизического союза 2018 года Ливермор описал то, что определяет «перетягивание каната» магнитного поля, которое могло бы объяснить недавние аномалии. Он объясняет, что магнитный Северный полюс контролировался двумя частями магнитного поля, одна из которых расположена ниже северной Канады, а другая ниже Сибири. Исторически сложилось так, что тот, что находится под Канадой, был сильнее, удерживая магнитный Северный полюс под своим контролем. Но в последнее время кажется, что это уже не так.
«Кажется, что сибирская сторона побеждает», продолжает он; «Это как если бы он тащил магнитное поле на своей стороне географического полюса».
Это может быть из-за струи, которая распространяется внутри ядра и, следовательно, ослабляет магнитное поле ниже Канады, продолжает он. Похоже, что увеличение скорости струи совпало с северным сдвигом магнитного северного полюса последних десятилетий. Но мы не можем быть уверены в корреляции.
А теперь, что будет с магнитным Северным полюсом?
Сложно делать прогнозы о том, что произойдет с магнитным Северным полюсом, или увидеть, сохранится ли он в настоящее время в своей миграции в Сибирь, подчеркивает Робин Фиори, исследователь из Natural Resources Canada. Единственное, что кажется достоверным, это его непредсказуемость.
Скалы говорят о еще более странных движениях магнитного полюса, что позволяет предположить, что за последние 20 миллионов лет Северный полюс и магнитный Южный полюс много раз переворачивались. Кажется, это случается примерно каждые 200 000-300 000 лет. Точные причины этих инверсий остаются неясными. Но это последнее движение не должно заставлять нас бояться неизбежной инверсии.
«Никаких признаков грядущего разворота нет», - уверяет Бегган. «И даже если бы они были, геологические следы показывают, что эти события обычно происходят на протяжении тысячелетий».
Модели магнитного Северного полюса предполагают, что этот последний скачок - не самая странная вещь, которую этот полюс совершил в своей недавней истории, добавляет Фиори. До 1900 года его странствия были, вероятно, гораздо более возбужденными, с возможными изгибами в северной Канаде, которые могли бы на короткое время сдвинуть полюс на юг.
«Все это связано с изменениями движений жидкости внешнего ядра», - подчеркивает он. Поэтому трудно сказать, стабильна ли эта новая скорость, достигнутая магнитным Северным полюсом.
«Мы знаем, что полюс сейчас движется быстрее, чем в предыдущие десятилетия, но как часто это происходит в течение более длительных периодов времени?» - спрашивает Джефф Ривз, ученый из Национальной лаборатории Лос-Аламоса.
"Мы не знаем. Что мы действительно знаем, так это то, что это меняет поведение, и с научной точки зрения это захватывающе».