Maan magneettikenttä
Maan magneettikenttä on maapalloa ympäröivä magneettikenttä. Sitä kutsutaan joskus geomagneettiseksi kentäksi.
Maan magneettikenttä syntyy maapallon ja maan ytimen pyörimisestä. Se suojaa Maata avaruuden haitallisilta hiukkasilta. Kenttä on epävakaa, ja se on muuttunut usein maapallon historian aikana. Maan pyöriessä ytimen kaksi osaa liikkuvat eri nopeuksilla, ja tämän uskotaan synnyttävän magneettikentän Maan ympärille ikään kuin sen sisällä olisi suuri sauvamagneetti.
Magneettikenttä luo magneettinavat, jotka ovat lähellä maantieteellisiä napoja. Kompassi käyttää geomagneettista kenttää suuntien määrittämiseen. Myös monet muuttavat eläimet käyttävät kenttää matkustaessaan pitkiä matkoja keväisin ja syksyisin. Magneettiset navat vaihtavat paikkaa magneettisen käänteen aikana.
Ominaisuudet
Maan geomagneettinen kenttä syntyy kahdesta syystä. Maapallon keskipisteen sisällä olevassa nestettä johtavassa ytimessä tapahtuvat konvektioliikkeet ovat tärkeitä magneettikentän synnyssä. Kun konvektiiviset liikkeet tapahtuvat Maan ympärillä olevien sähkövirtojen kanssa, syntyy magneettikenttä. Maan pyöriminen pitää magneettikentän yllä. Konvektiivisten liikkeiden ja sähkövirtojen vuorovaikutus synnyttää dynamiovaikutuksen.
Magneettikentän voimakkuus on suurin lähellä magneettinapoja, joissa se on pystysuora. Kentän voimakkuus on heikoin lähellä päiväntasaajaa, jossa se on vaakasuorassa. Magneettikentän voimakkuus mitataan gaussina.
Magneettikentän voimakkuus on vähentynyt viime vuosina. Viimeisten kahdenkymmenenkahden vuoden aikana kentän voimakkuus on vähentynyt keskimäärin 1,7 prosenttia. Joillakin kentän alueilla voimakkuus on vähentynyt jopa 10 prosenttia. Kentän voimakkuuden nopea väheneminen on merkki siitä, että magneettikenttä saattaa olla kääntymässä. Kääntyminen saattaa tapahtua seuraavien muutaman tuhannen vuoden aikana. On osoitettu, että magneettinapojen liike liittyy magneettikentän voimakkuuden vähenemiseen.
Geomagneettinen kääntö on, kun pohjoinen ja eteläinen magneettinapa vaihtavat paikkaa. Näin on tapahtunut muutamia kertoja maapallon historiassa. Magneettinen kääntö tapahtuu sen jälkeen, kun kentän voimakkuus on nolla. Kun voimakkuus alkaa jälleen kasvaa, se kasvaa vastakkaiseen suuntaan, mikä aiheuttaa magneettinapojen vaihtumisen. Magneettikentän kääntymiseen kuluvaa aikaa ei tunneta, mutta se voi kestää jopa kymmenentuhatta vuotta. Maapallon magneettiset kääntöpuolet on tallennettu kiviin, erityisesti basalttiin. Tutkijat uskovat, että viimeinen geomagneettinen kääntö tapahtui 780 000 vuotta sitten.
Magnetosfääri
Magnetosfääri syntyy magneettikentästä. Se on Maan ympärillä oleva alue, joka toimii suojana aurinkotuulen haitallisilta hiukkasilta. Magnetosfäärissä on monia eri kerroksia ja rakenteita, ja aurinkotuuli muokkaa kutakin näistä kerroksista. Aurinkotuulen ja magnetosfäärin vuorovaikutus aiheuttaa myös revontulten ja etelänvalojen syntymisen. Magnetosfääri on erittäin tärkeä maapallon suojaamisessa aurinkomyrskyiltä, jotka lisäävät aurinkotuulen aktiivisuutta. Aurinkomyrskyt voivat aiheuttaa geomagneettisia myrskyjä, joilla on joskus vakavia vaikutuksia Maahan.
Pohjoisen ja eteläisen magneettinavan väliset alueet ovat magneettikentän linjoja. Nämä linjat lähtevät Maasta etelän pystysuorasta pisteestä ja tulevat takaisin pohjoisen pystysuoran pisteen kautta. Näitä kahta pystysuoraa pistettä kutsutaan magneettisiksi dip-navoiksi. Magneettisia dip-napoja kutsutaan yleisesti magneettinavoiksi. Magneettinavat leikkaavat maapallon kahdessa pisteessä. Pohjoinen magneettinapa leikkaa maapallon kohdassa 78,3 pohjoista leveyttä ja 100 läntistä pituutta. Tämä asettaa pohjoisen magneettinavan napapiirille. Eteläinen magneettinapa leikkaa maapallon pisteessä 78,3 läntistä leveyttä ja 142 itäistä pituutta. Näin eteläinen magneettinapa sijaitsee Etelämantereella. Magneettinavat ovat myös paikkoja, joissa magneettikentät ovat voimakkaimpia.
Tässä kuvassa magnetosfääri estää auringon aiheuttamaa aurinkotuulta.
Magneettisen pohjoisnavan liike. Sen odotetaan kulkevan lähellä pohjoismaantieteellistä napaa ja jatkavan matkaansa kohti Siperiaa.
Maan magneettinavat
Kuten muillakin magneettikentillä, myös Maan magneettikentällä on magneettinavat.
Pohjoinen magneettinapa on Maan pohjoisen pallonpuoliskon pinnalla oleva piste, jossa planeetan magneettikenttä osoittaa pystysuoraan alaspäin. Tämä tapahtuu vain yhdessä paikassa, lähellä maantieteellistä pohjoisnapaa (mutta erillään siitä).
Sen eteläisen pallonpuoliskon vastine on eteläinen magneettinapa. Koska maapallon magneettikenttä ei ole täysin symmetrinen, jommankumman magneettinavan ja toisen magneettinavan välinen viiva ei kulje maapallon geometrisen keskipisteen kautta.
Pohjoinen magneettinapa liikkuu ajan myötä Maan ytimessä tapahtuvien magneettisten muutosten vuoksi. Vuonna 2001 se oli lähellä Ellesmere Islandia Pohjois-Kanadassa, 81°18′N 110°48′W / 81,3°N 110,8°W / 81,3; -110,8 (Magnetic North Pole 2001). Vuodesta 2015 lähtien navan uskotaan siirtyneen itään Kanadan arktisen aluevaatimuksen ulkopuolelle 86°18′N 160°00′W / 86.3°N 160.0°W / 86.3; -160.0 (Magnetic North Pole 2012 est).
Maapallon pohjois- ja etelänavat tunnetaan myös nimellä magneettiset kallistusnavat, mikä viittaa magneettikenttäviivojen pystysuoraan "kallistukseen" näissä pisteissä.
Vaeltavat eläimet
Eläimet, jotka tekevät pitkiä vaelluksia, voivat olla riippuvaisia magneettikentästä.
Jotkin vaeltavat eläimet tuntevat sijaintinsa kentän voimakkuuden perusteella. Ne tietävät ajan kentän tuottaman vuorokausirytmin ansiosta. Muuttolintuilla eläimillä on syntyessään päässään magneettinen kartta, jonka avulla ne voivat vaeltaa turvallisesti pitkiä matkoja. Niiden kyky aistia magneettikenttä johtuu magneettihiukkasista. Muilla eläimillä on kemiallinen kompassi, joka perustuu radikaaliparimekanismiin.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on Maan magneettikenttä?
V: Maan magneettikenttä on Maata ympäröivä magneettikenttä, jota kutsutaan joskus geomagneettikentäksi.
K: Mikä luo Maan magneettikentän?
V: Maan magneettikenttä syntyy Maan ja Maan ytimen pyörimisestä.
K: Mikä on Maan magneettikentän tehtävä?
V: Maan magneettikenttä suojaa maapalloa avaruuden haitallisilta hiukkasilta.
K: Kuinka vakaa Maan magneettikenttä on?
V: Maan magneettikenttä on epävakaa, ja se on muuttunut usein maapallon historian aikana.
K: Miten Maan magneettikenttä syntyy?
V: Maan magneettikentän uskotaan syntyvän maan ytimen kahden osan erilaisista nopeuksista maan pyöriessä, jolloin magneettikenttä syntyy ikään kuin sen sisällä olisi suuri sauvamagneetti.
K: Mitä magneettinavat luovat?
V: Maan magneettikentän luomat magneettinavat ovat lähellä maantieteellisiä napoja.
K: Mitä sovelluksia Maan magneettikentällä on?
V: Geomagneettikenttää käyttävät kompassit suunnan löytämiseen ja monet muuttavat eläimet, kun ne kulkevat pitkiä matkoja joka kevät ja syksy. Magneettiset navat vaihtavat paikkaa magneettisen käänteen aikana.
