Η αντιστροφή του γήινου μαγνητικού πεδίου

Δρ Μάνος Δανέζης
Επίκουρος Καθηγητής Αστροφυσικής
Τμήμα Φυσικής-Πανεπιστήμιο Αθηνών

Εισαγωγή

Όπως όλοι γνωρίζουμε ο πλανήτης μας συμπεριφέρεται σαν ένας τεράστιος μαγνήτης δημιουργώντας γύρω του ένα μαγνητικό πεδίο. Το ενδιαφέρον είναι ότι οι πόλοι αυτού του μαγνήτη δεν ταυτίζονται με τους γεωγραφικούς πόλους της Γης αλλά βρίσκονται 11,5 μοίρες περίπου μακρύτερα από αυτούς

Σήμερα πιστεύουμε ότι το αίτιο δημιουργίας αυτού του μαγνητικού πεδίου είναι η διαφορετική περιστροφή των εξωτερικών στερεών στρωμάτων της Γης σε σχέση με τα πιο εσωτερικά, που είναι θερμότερα και ρευστά. Όπως αναφέρεται σε δημοσίευση στο περιοδικό Σάιενς, κάθε 900 χρόνια, ο πυρήνας της Γης συμπληρώνει μια επιπλέον πλήρη περιστροφή σε σχέση με τον φλοιό της. Αυτό σημαίνει ότι ο πυρήνας της Γης προτρέχει του φλοιού κατά 0,009 δευτερόλεπτα ανά έτος. Το γεγονός αυτό σημειώθηκε για πρώτη φορά το 1996 από τον Δρ Ζιαοντόνγκ Σονγκ, του Πανεπιστημίου του Ιλινόις, και τον Πολ Ρίτσαρντς, του Πανεπιστημίου Κολούμπια.

Οι δύο επιστήμονες, προκειμένου να μελετήσουν τη κίνηση του πυρήνα της Γης, μέτρησαν τον χρόνο που χρειάστηκαν τα σεισμικά κύματα από διάφορους σεισμούς για να μεταδοθούν από ένα σημείο της Γης σε ένα άλλο.

Επειδή όμως τόσο στον πυρήνα της Γης όσο και στα εξωτερικά του στρώματα κυκλοφορούν ηλεκτρικά φορτία, οι δύο αυτές περιοχές μοιάζουν σαν τα δύο στοιχεία ενός ηλεκτρικού πηνίου, εκ των οποίων το ένα κινείται με διαφορετική ταχύτητα σε σχέση με το άλλο. Το αποτέλεσμα μιας τέτοιας κίνησης, όπως ξέρουμε από το λύκειο, είναι η δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου. Το μαγνητικό αυτό πεδίο είναι ένας αναγκαίος παράγοντας δημιουργίας και συντήρησης της ζωής πάνω στον πλανήτη μας, εφόσον αποτελεί την τεράστια ασπίδα της Γης απέναντι στα φορτισμένα σωμάτια που εκπέμπονται από τον Ήλιο και βομβαρδίζουν ανελέητα τη Γη μας, με μεταβαλλόμενη ένταση. Ο βομβαρδισμός αυτός γίνεται ανελέητος στις περιόδους που η ένταση των ηλιακών φαινόμενων είναι μεγάλη.

Τα τεράστιας ενέργειας ηλιακά αυτά σωματίδια, στην κίνησή τους, με τη μορφή ενός ηλιακού ανέμου, απομακρύνονται από τον Ήλο μεταφέροντας μέχρι τη Γη ένα κομμάτι από το μαγνητικό του πεδίο. Εκεί τα δύο μαγνητικά πεδία συγκρούονται και συμπιέζονται, ενώ το μαγνητικό πεδίο της Γης αναγκάζει τα φορτισμένα σωματίδια και το μαγνητικό πεδίο τους να αλλάξουν τροχιά και έτσι να μην πέσουν πάνω στη Γη καταστρέφοντας τις συνθήκες ύπαρξης ζωής σε αυτήν.

Η αντιστροφή του μαγνητικού πεδίου

Όπως έχουμε παρατηρήσει τα προηγούμενα 150 χρόνια, η ένταση του γήινου μαγνητικού πεδίου, που προφυλάσσει τη Γη, έχει μειωθεί κατά 10%. Το γεγονός αυτό, σύμφωνα με κάποια μαθηματικά μοντέλα, αν συνεχιστεί με τον ίδιο ρυθμό, αυξάνει την πιθανότητα, στο μακρινό μέλλον, να καταρρεύσει και αργότερα να αντιστραφεί, το μαγνητικό πεδίο της Γης με τρόπο ώστε ο βόρειος μαγνητικός πόλος να γίνει Νότιος και το αντίστροφο. Μια τέτοια αναστροφή δεν είναι ένα απίθανο γεγονός, εφόσον γνωρίζουμε ότι το γήινο μαγνητικό πεδίο έχει αντιστραφεί εκατοντάδες φορές κατά τα προηγούμενα 400 εκατομμύρια χρόνια. Όπως υπολογίζεται, η προηγούμενη αναστροφή έγινε πριν 800.000 χιλιάδες χρόνια. Με αυτόν το ρυθμό μείωσης, όπως αναφέρει ο Τζέρεμυ Μπλόξαμ του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, το μαγνητικό πεδίο θα μπορούσε να εξαφανιστεί θεωρητικά σε 1.500 έως 2.000 περίπου χρόνια.

Ήδη, μετρήσεις των δορυφόρων έδειξαν ότι πάνω από το Νότιο Ατλαντικό Ωκεανό, η συνεχής εξασθένιση του μαγνητικού πεδίου της Γης έχει ελαττώσει την προστατευτική επίδραση του μαγνητικού πεδίου της Γης από τη ηλιακή ακτινοβολία, με τρόπο που να επηρεάζεται η λειτουργία των τεχνητών δορυφόρων. Η περιοχή αυτή ονομάζεται από τους επιστήμονες «Νότια Ατλαντική ανωμαλία».

Μεταξύ των δορυφόρων που έχουν πέσει θύματα στα βλαβερά αποτελέσματα της ακτινοβολίας ήταν ένας δορυφόρος της Δανίας που είχε σκοπό, κατά ειρωνικό τρόπο, να μετρήσει το γήινο μαγνητικό πεδίο.

Όπως αναφέρει ο Τσαλς Τζάκμαν του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Γκόνταρντ της NAΣA, η αποδυνάμωση μπορεί στο μέλλον να έχει επιπτώσεις και στη χημική σύσταση της ατμόσφαιρας.

Το αντίθετο μαγνητικό πεδίο

Εκτός όλων των προηγουμένων πρέπει να σημειώσουμε και ένα άλλο φαινόμενο. Εδώ και 800.000 χρόνια, όπως ήδη έχουμε πει, οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης βγαίνουν από το Νότιο Πόλο και μπαίνουν από το Βόρειο, δημιουργώντας ένα γιγάντιο μαγνητικό δίπολο. Αλλά τώρα, σύμφωνα με δεδομένα των δορυφόρων, στη νοτιοανατολική πλευρά της Αφρικής έχει δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο αντίθετης φοράς με το μαγνητικό δίπολο της Γης.

Παράλληλα, το μαγνητικό πεδίο του Βόρειου και του Νότιου πόλου έχουν εξασθενήσει κατά 10%. Εάν το μαγνητικό πεδίο της Αφρικής συνεχίσει να δυναμώνει, σε αντίθεση με αυτό των δύο πόλων, μέσα στην επόμενη χιλιετία οι τωρινοί μαγνητικοί πόλοι μπορεί να μετατοπιστούν ή και να αντιστραφούν κι έτσι οι μαγνητικές γραμμές να βγαίνουν από τον Βόρειο πόλο και να μπαίνουν από τον νότιο. Μιλάμε δηλαδή για πλήρη αναστροφή στην πολικότητα του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη μας

Σήμερα δεν υπάρχουν στοιχεία που να δείχνουν ότι κάποτε σταμάτησε πλήρως να υπάρχει το μαγνητικό πεδίο της Γης. Αντίθετα, υπάρχουν στοιχεία ότι πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια ήταν ήδη σχηματισμένο. Εάν το μαγνητικό πεδίο ξαφνικά σταματούσε να λειτουργεί, η γενετική ίσως να άλλαζε επειδή κάποια μόρια που έρχονται από τον Ήλιο ισοδυναμούν με ραδιενεργά μόρια και επιδρούν στο DNA των οργανισμών. Τα όντα θα επιβίωναν, αλλά με διαφορετικό τρόπο. Θα προσαρμόζονταν στις νέες συνθήκες.

Στην πραγματικότητα οι μαγνητικοί πόλοι προσπαθούν να αλλάξουν πολικότητα δέκα φορές περισσότερες, από αυτές που τελικά τα καταφέρνουν. Η τελευταία αλλαγή στην πολικότητα της Γης έγινε πριν 800.000 χρόνια, όταν ήδη οι άνθρωποι υπήρχαν, αλλά όχι με τη σημερινή μορφή τους.

Γενικά, δεν μας εκπλήσσει το γεγονός ότι το μαγνητικό πεδίο αντιστρέφεται ή ότι υπάρχει κίνηση ρευστών στον πυρήνα της Γης, αλλά το πώς αυτή η κίνηση προκαλεί μια μετατόπιση του πεδίου. Αυτό είναι κάτι που δεν το έχει εξηγήσει η σύγχρονη επιστήμη!

Ο ανθρώπινος εκφοβισμός

Το επιστημονικό λοιπόν γεγονός πάνω στο οποίο εξυφαίνεται η τεράστια επιχείρηση εκφοβισμού της κοινωνίας των πολιτών, είναι η μείωση της έντασης του μαγνητικού πεδίου της Γης. Ο φόβος, που αναδύεται μέσα από θεωρητικά μοντέλα, είναι μήπως κάποια στιγμή μηδενιστεί η έντασή του και τελικά δημιουργηθεί μια αναστροφή των πόλων του μαγνητικού πεδίου της Γης. Σε μια τέτοια περίπτωση, η μαγνητική ασπίδα του πλανήτη μας θα καταστραφεί και για χιλιάδες χρόνια δεν θα προστατεύει τη ζωή πάνω στη Γη από την καταστροφική ακτινοβολία του Ήλιου. Στην περίπτωση αυτή, αυτό θα είναι και το τέλος της ανθρώπινης ύπαρξης στον πλανήτη μας.

Όλα τα προηγούμενα καταστροφικά σενάρια που έχουν τρομάξει ένα μεγάλο μέρος των πολιτών, έχουν διατυπωθεί μεν, αλλά όλα έχουν ξεπεραστεί από νέες παρατηρήσεις και μαθηματικές αναλύσεις, αφού ουσιαστικά βασίζονται σε μαθηματικά μοντέλα. Ας δούμε λοιπόν τι προβλέπουμε ότι θα συμβεί στην περίπτωση ελαχιστοποίησης του μαγνητικού πεδίου της Γης.

Μια απρόσμενη προστασία

Σε μια δημοσίευση, στο περιοδικό Αστρόνομυ εντ Αστροφύζικς, ο Γκουίντο Μπερκ και ο Χάραλντ Λες του Πανεπιστημίου του Μονάχου, καθώς και ο Κρίστινα Κονζ του Ινστιτούτου Mαξ Πλανκ παρουσίασαν τα αποτελέσματα μιας έρευνάς τους που είχε ως στόχο της να διαπιστωθεί τι ακριβώς συμβαίνει όταν το γήινο μαγνητικό πεδίο μειώνεται δραστικά ή όταν εξαφανίζεται ολοκληρωτικά.

Οι προσομοιώσεις τους δείχνουν κάτι πραγματικά εκπληκτικό. Αρχικά υπάρχει ο ηλιακός άνεμος, το ρεύμα δηλαδή των πυρήνων υδρογόνου και ηλίου που προέρχεται από τον Ήλιο μας και βομβαρδίζει τη Γη με σωματίδια ταχύτητας εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Οι έρευνες έδειξαν ότι την περίοδο ελαχίστων τιμών του γήινου μαγνητικού πεδίου, το ρεύμα αυτό περιτυλίγει ολόκληρη τη Γη, με τρόπο που προκαλεί τη δημιουργία ενός νέου μαγνητικού πεδίου στη γήινη ιονόσφαιρα τόσο ισχυρό όσο και το αρχικό.

Το νέο αυτό μαγνητικό πεδίο, αποτελεί μια προσφορά προστασίας του βασιλιά Ήλιου, στη γήινη βιολογία που αυτός δημιούργησε και συντηρεί.

Εκτός της προηγούμενης μελέτης ο Gary Γκλατζμάγιερ (Gary Glatzmaier) καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας και ο συνάδελφος του Paul Roberts χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις της μαγνητοϋδροδυναμικής, ενός κλάδου της φυσικής που εξετάζει τα αγώγιμα ρευστά και τα μαγνητικά πεδία, κατέληξαν σε μερικά ενδιαφέροντα συμπεράσματα.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας των δύο επιστημόνων οι αντιστροφές των μαγνητικών πόλων της Γης χρειάζονται πολλές χιλιάδες χρόνια για να ολοκληρωθούν, και κατά τη διάρκεια αυτής της αντιστροφής -- αντίθετα με τη λαϊκή πεποίθηση -- το μαγνητικό πεδίο δεν εξαφανίζεται.

Όπως εξηγεί ο Γκλατζμάγιερ την περίοδο εκείνη, απλώς το μαγνητικό πεδίο της γης γίνεται πιο περίπλοκο. Οι μαγνητικές γραμμές του πεδίου κοντά στη γήινη επιφάνεια γίνονται πιο στριφτές και μπλεγμένες, και οι μαγνητικοί πόλοι εμφανίζονται σε ασυνήθιστες θέσεις. Ένας νότιος μαγνητικός πόλος μπορεί να προκύψει πάνω από την Αφρική, παραδείγματος χάριν, ή ένας Βόρειος πόλος πάνω από την Ταϊτή. (σχήμα 1)

Σε γενικές γραμμές το φαινόμενο αυτό δεν φαντάζει παράδοξο. Όταν μιλάμε, προς χάρη ευκολίας, για ένα γενικό μαγνητικό πεδίο γύρω από ένα ουράνιο σώμα, δεν πρέπει να έχουμε στο νου μας έναν απλό ραβδόμορφο μαγνήτη. Το γενικό μαγνητικό πεδίο δεν είναι παρά η σύνθεση όλων των τοπικών μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται πάνω στην επιφάνεια του ουράνιου σώματος.

Σαν παράδειγμα αναφέρουμε τον Ήλιο μας. Το γενικό μαγνητικό πεδίο που μετράμε γύρω του δεν ξεπερνάει τα 1 έως 2 Γκάους. Παρ’ όλα αυτά πάνω στην επιφάνεια του μπορούμε να μετρήσουμε μαγνητικά πεδία χιλιάδων Γκάους.

Με τον ίδιο τρόπο κατά τη διάρκεια μελλοντικών αναστροφών του γήινου μαγνητικού πεδίου τα δημιουργούμενα ισχυρά τοπικά μαγνητικά πεδία θα προστατέψουν τη Γη από τη διαστημική ακτινοβολία και τις ηλιακές καταιγίδες.

Το ερώτημα βέβαια που τίθεται είναι αν η παρατηρούμενη μείωση της έντασης του γήινου μαγνητικού πεδίου οφείλεται σε μια μελλοντική αναστροφή της πολικότητας του ή σε κάποιο άλλο φαινόμενο.

Μια πιθανή ερμηνεία είναι η μετακίνηση των μαγνητικών πόλων της γης σε σχέση με τη θέση των γήινων πόλων περιστροφής της, ένα γεγονός που έχει διαπιστωθεί εδώ και πάρα πολλά χρόνια.

Ο Βόρειος Πόλος μετακινείται

Οι επιστήμονες από καιρό ξέρουν ότι οι μαγνητικοί πόλοι μετακινούνται. Ο James Ross εντόπισε το Βόρειο Πόλο για πρώτη φορά το 1831 μετά από ένα εξαντλητικό αρκτικό ταξίδι κατά τη διάρκεια του οποίου το σκάφος του είχε κολλήσει στον πάγο για τέσσερα χρόνια.

Κανένας άλλος δεν ξαναπήγε εκεί κατά τον 19ο αιώνα. Το 1904, ο Ρόαλνρ Αμούνδσεν (Roald Amundsen) έφτασε στον Βόρειο Πόλο αλλά ανακάλυψε ότι είχε μετακινηθεί τουλάχιστον 50 km από την αντίστοιχη εποχή του Ross.

Ο Βόρειος Πόλος συνέχισε να κινείται, κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, με μέση ταχύτητα 10 km ετησίως. Πρόσφατα επιταχύνθηκε και έφτασε τα 40 km ετησίως. Με αυτό το ρυθμό σε λίγο θα αφήσει τη Βόρεια Αμερική και σε μερικές δεκαετίες θα φθάσει στη Σιβηρία.(σχήμα 2)

Η παρακολούθηση της κίνησης του Βόρειου μαγνητικού πόλου έχει ανατεθεί στον Larry Newitt της Γεωλογικής Έρευνας του Καναδά

Με ποιόν τρόπο όμως, όλα τα προηγούμενα έχουν συνδεθεί με τους Μάγια και το τέλος του κόσμου;

Η αντήχηση Σούμαν

Όπως δεχόμαστε σήμερα, η Γη συμπεριφέρεται σαν ένα τεράστιο ηλεκτρικό κύκλωμα και η ατμόσφαιρα της αποτελεί έναν αδύνατο αγωγό που συνδέει την περιοχή μεταξύ της επιφάνειας της γης και την εσωτερική άκρη της ιονόσφαιρας που βρίσκεται 55 χιλιόμετρα πιο πάνω. Συνήθως το φορτίο της περιοχής αυτής είναι περίπου 500.000 Κουλόμπ. Μέσα σε αυτή την περιοχή δημιουργείται μια ροή φορτίων μεταξύ του εδάφους και της ιονόσφαιρας με τη μορφή κυμάτων. Από τα κύματα αυτά ένα είναι το βασικό, με συχνότητα περίπου 7,8 Χερτζ, που ονομάζεται «αντήχηση Σούζμαν».

Η συχνότητα αυτή, σε μια πρώτη προσέγγιση, υπολογίζεται ως το πηλίκο της διαίρεσης της ταχύτητα διάδοσης του κύματος, δηλαδή της ταχύτητα του φωτός που φτάνει τα 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, με το μήκος της περιφέρειας της Γης που είναι περίπου 40.000 χιλιόμετρα. Τα αλλά κύματα είναι συνοδευτικά και παρουσιάζουν αρμονικές συχνότητες μεταξύ 6 και 50 κύκλων ανά δευτερόλεπτο και συγκεκριμένα βρίσκονται στα 7.8, 14, 20, 26, 33, 39 και 45 Χερτζ, με μια καθημερινή απόκλιση περίπου +/- 0,5 Χερτζ. Τα κύματα αυτά προκειμένου να παρατηρηθούν πρέπει να διεγερθεί το «μέσο» μέσα από το οποίο διαδίδονται. Όπως έχει αποδειχθεί, το αίτιο της δημιουργίας τους δεν είναι κάποιο γεγονός που προέρχεται από το εσωτερικό, ή την επιφάνεια της Γης, αλλά από την ηλεκτρική δραστηριότητα στην ατμόσφαιρά της, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια του φαινομένου των αστραπών.

Όπως είναι φανερό, αν οι ιδιότητες της γήινης ηλεκτρομαγνητικής περιοχής, μεταξύ της επιφάνειας της Γης και της ιονόσφαιρας, παραμείνουν σταθερές, τότε και οι συχνότητες αντήχησης θα παραμείνουν οι ίδιες. Πιθανότατα οι αντηχήσεις αυτές να παρουσιάζουν κάποιες μεταβολές, λόγω των αλλαγών που υφίσταται η ιονόσφαιρα κατά τη διάρκεια των περιόδων της ηλιακής δραστηριότητας.

Την ύπαρξη αυτών των κυμάτων την προέβλεψε αρχικά ο Τέσλα, αλλά η ονομασία τους προέρχεται τον γερμανικό φυσικό Βάλτερ Σούμαν. Ο Σούμαν τα ανίχνευσε μαζί με τον Κένιγκ το 1954. Η πρώτη φασματική απεικόνιση αυτού του φαινόμενου έγινε από τους Μπάλσερ και Βάγκνερ το 1960.

Τα τελευταία 20 χρόνια ένα μεγάλο μέρος της έρευνας πάνω στην «αντήχηση Σούμαν» έχει πραγματοποιηθεί από το αμερικανικό ναυτικό στο πλαίσιο της μελέτης εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων επικοινωνίας με τα υποβρύχια. Αναφέρουμε ενδεικτικά το «Εγχειρίδιο της ατμοσφαιρικής ηλεκτροδυναμικής, εντάσεις Ι», γραμμένο από τον Χανς Βόλλαντ, το1995. Το κεφάλαιο 11, σ’ αυτό το βιβλίο, αναφέρεται εξ ολοκλήρου στις αντηχήσεις Σούμαν.

Το πρόβλημα δημιουργήθηκε όταν το 1983 όταν παρουσιάστηκαν εργασίες στις οποίες αναφέρονταν μετρήσεις όπου η «αντήχηση Σούμαν» είχε μεταβληθεί και η συχνότητά της αντί 7.8 Χερτζ ήταν πλέον κάτι λιγότερο από 13 Χερτζ. Οι μετρήσεις αυτές αμφισβητήθηκαν αμέσως, αφού η μεταβολή αυτή θα σήμαινε ή τη μεταβολή της ταχύτητας του φωτός ή τη σημαντική συρρίκνωση της γήινης διαμέτρου, γεγονότα τα οποία όμως δεν είχαν συμβεί.

Όπως πιστεύεται σήμερα δεν υπάρχει κάποια αύξηση της αντήχησης Σούμαν, αλλά ένα λάθος στις μετρήσεις. Πιστεύεται δηλαδή ότι λόγω των μεγάλων δυσκολιών οργάνωσης της πειραματικής διάταξης, από τα όργανα δεν μετρήθηκε η «αντήχηση Σούμαν», αλλά με κάποιο σφάλμα η πρώτη αρμονική της, που όπως είπαμε φτάνει περίπου τα 14 Her.

Εξάλλου αν η αντήχηση Σούμαν φτάσει ακριβώς τα 13 Χερτζ, όπως υπολογίζεται, η διάρκεια της ημέρας θα ήταν μόλις 16 ώρες. Αυτό σημαίνει ότι σήμερα αν υπολειπόμαστε λίγο από τα 13 Χερτζ η διάρκεια της ημέρας θα έπρεπε να ήταν πολλές ώρες μικρότερη, γεγονός που θα μπορούσαμε να το διακρίνουμε μέσω της χρήσης οργάνων χρόνου που η λειτουργία τους δεν εξαρτάται από τις μεταβολές της αντήχηση Σούμαν. Υπενθυμίζουμε ότι ένα τέτοιο όργανο μέτρησης του χρόνου είναι ο ίδιος ο ουρανός.

Πηγή: Δρ Μάνος Δανέζης