Мы знаем, что магнитное поле Земли еще не раз буквально перевернется вверх дном. Но что это значит для людей?
Когда все нормально
Как мы помним из материала о магнитном поле Земли, ее окружает невидимый щит — магнитное поле, состоящее из невидимых замкнутых линий, выходящих из планеты на одном полюсе и входящих в нее в другом.
Это поле порождается хаотическими потоками жидкого железа в ядре планеты. Все потому, что расплавленное железо служит отличной средой для передвижения частиц, отвечающих за все что связано с электричеством — электронов. А там, где движение электронов — там всегда и магнитные поля.
У Земли, как у любого магнита, есть два магнитных полюса — северный, где линии выходят из планеты, и южный, где они входят в нее. Но если у простого магнита с полюсами все просто, в случае нашей планеты простота только снаружи — а внутри настоящий хаос.
Начнем с того, что магнитные полюса нельзя путать с географическими, это другие полюса! Во-первых, потому что магнитные полюса находятся чуть в стороне от географических полюсов, а во-вторых — потому что у географического северного полюса Земли на самом деле находится магнитный юг планеты, а у географического юга — магнитный север.
Но так было не всегда. Дело в том, что перемещение вещества в ядре Земли действительно в основном беспорядочно, там постоянно рождаются новые магнитные поля со своими линиями и полюсами, а существующие поля меняются. Но вращение Земли и передвижение вещества между разными слоями планеты способны поддерживать постоянные потоки, которые служат генератором более мощного или «главного» поля — его мы и называем магнитным полем Земли.
Когда полюса меняются
Обычно важные для «главного» поля Земли потоки в жидкой части ядра закручены вращением планеты так, что поддерживают друг друга, и магнитное поле функционирует привычным образом.
Но это всегда может измениться, так как, напомним, жидкое ядро очень хаотично. Например, направление одного из важных для нашего магнитного поля потоков может спонтанно поменяться, «привязанные» к нему линии поля запутаются с другими и начнут тянуть их за собой — как запутавшиеся тросы неправильно раскрывшегося парашюта.
Когда это происходит, общее магнитное поле планеты ослабевает, а то и вовсе может «отключиться» для внешнего наблюдателя откуда-нибудь с Марса. Но в ядре процессы зарождения и изменения магнитных полей не остановятся ни на секунду, поскольку не остановится движение вещества.
В этой ситуации потоки внутри жидкого ядра постоянно рождают новые поля-кандидаты на «главное» магнитное поле Земли, и на какое-то время у нас может оказаться сразу несколько крупных магнитных полей со своими парами север-юг по всей планете. Одно из них рано или поздно победит в результате соперничества (слияния и отталкивания) в ядре — окажется в правильной позиции, чтобы усилиться за счет вращения Земли, и у нас вновь появится мощное «главное» поле.
Из-за того, что ось вращения планеты останется той же, магнитные полюса вновь окажутся где-то рядом с географическими. Вот только там, где раньше был магнитный север, может уже оказаться юг, и наоборот. Другими словами, произойдет смена магнитных полюсов (но не географических!).
Мы, конечно, не можем заглянуть в центр Земли, чтобы подтвердить, что все происходит именно так. Однако мы точно знаем, что за последние 83 миллиона лет полюса Земли менялись 183 раза — в среднем раз в 450 тысяч лет. Это видно по разной намагниченности железа в отложениях под землей и на дне океанов.
Известно, что процесс смены полюсов может длиться как тысячи лет, так и куда более короткие сроки — возможно, даже в пределах человеческой жизни. Какой-либо регулярности у смены полюсов нет — статистика показывает, что они происходят спонтанно, без закономерностей. Соответственно, периоды «нормальности» магнитного поля, то есть удержания одних и тех же полюсов, тоже разнообразны — от десятков тысяч до 50 миллионов лет.
Последний раз магнитные полюса менялись местами 780 тысяч лет назад, но сказать «ага, 450 тысяч лет давно прошло, стоит ожидать скорой смены полюсов!» нельзя — поскольку статистически это случайный процесс, прогнозировать его невозможно. Известно только, что южный магнитный полюс Земли постепенно ползет из Канады в сторону Сибири со скоростью примерно 60 километров в год.
Также нельзя сказать, что это будет именно смена полюсов. Иногда магнитное поле меняется полюсами, но за короткий период вдруг возвращает их на место, а в других случаях просто временно ослабевает, пока полюса заметно дрейфуют в сторону — но потом все возвращается на круги своя. Такие события называют геомагнитным экскурсом.
Есть гипотезы, по которым к смене полюсов могут привести и события вне ядра, даже на поверхности планеты. Например, удар метеорита, который при достаточной массе должен встряхнуть и жидкое ядро. Но подтвердить это не получилось, и основной причиной смены полюсов пока считаются беспорядочные процессы в жидком ядре.
Конец света или ничего не заметим?
Магнитное поле Земли служит щитом от самой опасной части солнечного и прочего космического излучения. Сталкиваясь с линиями магнитного поля Земли, такие частицы вынуждены менять траекторию и либо огибать планету, либо следовать вдоль линий к полюсам планеты, чтобы при столкновении с ее атмосферой стать частью полярного сияния.
Любое достаточно сильное ослабление магнитного поля, будь это смена полюсов или геомагнитный экскурс, позволит солнечной радиации свободнее проникать на поверхность планеты. А это означает не только красивые северные сияния далеко за пределами полярного круга, но и рост количества мутаций, раковых заболеваний, солнечных ожогов и прочих последствий чрезмерного загара.
По этой причине ученые десятилетиями пытались связать по времени известные в прошлом смены полюсов с массовыми вымираниями, но сделать это так и не удалось. Заметного апокалипсиса не происходило ни разу за эти 183 полноценных смены полюсов, жизнь продолжалась. Предки современных людей Homo Erectus, например, пережили такое событие 780 тысяч лет назад без известных негативных последствий.
Вероятно, как и в случае геомагнитных бурь, опасаться здесь стоит влияния не на живые организмы, а на электронику — ведь излишки солнечной радиации могут замкнуть электросети и вызвать блэкауты, а также повредить спутники GPS. В отличие от геомагнитных бурь, процесс смены полюсов может затянуться не на дни, а на тысячи лет, поэтому и людям придется подготовиться соответственно — например, разместить в космосе специальный щит для фильтрации опасных частиц, который всегда будет на линии между Солнцем и Землей.
Впрочем, мнения по влиянию на живые организмы и климат разнятся. В феврале 2021 вышло исследование, в котором внезапное похолодание и засухи, а также исчезновение австралийской мегафауны связали с событием Лашамп — геомагнитным экскурсом, который произошел всего 42 тысячи лет назад. Возможно, наши предки стали больше обитать в пещерах и мазать кожу красной охрой (рисунки которой начали оставлять на стенах примерно в тот период) именно чтобы защититься от агрессивного солнца, предположили авторы работы.
Но не во всех образцах того периода есть доказательства столь заметных катаклизмов в климате, к тому же нестабильность магнитного поля тогда совпала с аномально низкой активностью Солнца. Поэтому ученым только предстоит подтвердить гипотезу о событии Лашамп. Другими словами, даже если вред от смены полюсов действительно бывает, уверенно говорить о высокой степени этого вреда пока рано.