Miért "repül" a Föld mágneses tere körülbelül egymillióvencenként? Bármi is legyen az ok, vagy ok, a Föld külső magjának folyékony vasáramának áramlása - az áramok, a szerkezet, a hosszú távú ciklusok - fontosak, akár okként, akár okotként vagy mindkettőként.
A Föld mező fő alkotóeleme - amely meghatározza a mágneses pólusokat - egy dipol, amelyet az olvadt nikkel-vas konvekciója hoz létre a külső magban (a belső mag szilárd, tehát szerepe másodlagos; ne feledje, hogy a Föld magja jól van a Curie hőmérséklet felett, tehát a vas nem feromágneses).
De mi van a finom szerkezettel? A külső mag megfelel-e például a Föld légköre sugárfolyamának? Japán geofizikusok csoportja által a közelmúltban készített kutatások rávilágítanak ezekre a kérdésekre, és így utal arra, hogy mi okozza a mágneses pólusok megfordulását.
A képről: Ez a kép azt mutatja, hogy a Föld folyékony vas külső magjában felfüggesztett képzeletbeli részecske hajlamos-e a zónákban áramlani akkor is, ha a geodinamó körülményei változnak. A színek az örvényességet vagy a forgás mértékét képviselik, amelyet ez a részecske tapasztal, ahol a piros pozitív (kelet-nyugati) áramlást, a kék pedig negatív (nyugat-kelet) áramlást jelent. Balról jobbra mutatja, hogyan reagál az áramlás a növekvő Rayleigh-számokra, amelyet a felhajtóerő-áramlás társít. Fentről lefelé megmutatja, hogy az áramlás hogyan reagál az egész geodinamikai rendszer növekvő szögsebességére.
A gömb körüli sugárhajtású szelek és a gáz óriások (Jupiter, Saturn stb.) Légkörében lévõ szelek példák a zónális áramlásokra. „Ezeknek a zónális áramlásoknak az a közös jellemzője, hogy spontán generálódnak turbulens rendszerekben. Mivel a Föld külső magjának vélhetően turbulens állapota van, lehetséges, hogy a külső mag folyékony vasában zónás áramlás van. A csapat egy másodlagos áramlási mintát talált, amikor a Föld mágneses mezőjét generáló geodinamót modellezték, hogy részletesebb képet alakítsanak ki a Föld külső magjának konvekciójáról, egy szekunder áramlási mintázatból, amely belső lapszerű sugárirányú hullámokból áll, nyugatra körül hengeres zónás áramlás.
Ezt a munkát a Japán székhelyű Earth Simulator szuperszámítógép segítségével végezték el, amely elegendő térbeli felbontást kínálott ezen másodlagos hatások meghatározásához. Kageyama és csapata szintén megerősítette egy numerikus modell felhasználásával, hogy ez a kettős konvekciós struktúra létezhet együtt az északi és a déli pólusokat generáló domináns konvekcióval; ez a modellek kritikus konzisztencia-ellenőrzése: "Számszerűen megerősítjük, hogy az ilyen zónás áramlással rendelkező kettős konvekciós struktúra stabil, önállóan generált dipólmágneses mező alatt stabil" - írják.
A külső mag ilyen jellegű zónás áramlását a geodinamó modellekben korábban még nem látták, nagyrészt a korábbi modellekben a megfelelő felbontás hiánya miatt. Az, hogy Kageyama és csapata eredményei most megvalósíthatók lesznek, milyen szerepet játszanak ezek a zónális áramlások a Föld mágneses mezőjének megfordításában.
Források: A Fizika Világa, a Nature 2010. február 11-i kiadványán alapuló cikk alapján. Earth Simulator honlapja
