מדוע השדה המגנטי של כדור הארץ 'מתהפך' כל מיליון שנה לערך? תהיה הסיבה או הסיבות אשר תהיינה, אופן זרימת הברזל הנוזל של הליבה החיצונית של כדור הארץ - הזרמים שלו, המבנה שלו, המחזורים ארוכי הטווח שלו - הוא חשוב, הן כגורם, כתוצאה, או קצת משניהם.
המרכיב העיקרי בשדה כדור הארץ - המגדיר את הקטבים המגנטיים - הוא דיפול שנוצר על ידי הסעה של ברזל ניקל מותך בגרעין החיצוני (הגלעין הפנימי הוא מוצק, כך שתפקידו משני; זכרו כי ליבת כדור הארץ נמצאת היטב מעל לטמפרטורת הקארי, כך שהברזל אינו פרומגנטי).
אבל מה עם המבנה המשובח? האם לליבה החיצונית יש שווה ערך לזרמי הסילון של כדור הארץ למשל? מחקר שנערך לאחרונה על ידי צוות גיאופיזיקנים ביפן שופך מעט אור על השאלות הללו, ולכן רומז מה גורם להטות מוט מגנטי.
על התמונה: תמונה זו מראה כיצד חלקיק דמיוני התלוי בגרעין הברזל החיצוני של כדור הארץ נוטה לזרום באזורים גם כאשר התנאים בגאודינמו מגוונים. הצבעים מייצגים את הוורידות או את "כמות הסיבוב" שחווה חלקיק זה, כאשר אדום מסמל זרימה חיובית (מזרח-מערבית) וכחול מסמל זרימה שלילית (מערב-מזרח). משמאל לימין מראה כיצד הזרימה מגיבה להגדלת המספרים של ריילי, הקשורה לזרימה המונעת על ידי הציפה. מלמעלה למטה מראה כיצד הזרימה מגיבה למהירות הזוויתית הגוברת של מערכת הגאודינמו כולה.
רוחות זרם הסילון המעגלות את כדור הארץ ואלה שנמצאות באטמוספירה של ענקי הגז (יופיטר, סטורן וכו ') הן דוגמאות לזרמים אזוריים. "מאפיין נפוץ של זרמים אזוריים אלה הוא שהם נוצרים באופן ספונטני במערכות סוערות. מכיוון שמאמינים כי הגרעין החיצוני של כדור הארץ נמצא במצב סוער, ייתכן שיש זרימה אזורית בברזל הנוזלי של הגלעין החיצוני, "אומרים אקירה קגייאמה מאוניברסיטת קובי בעיתון" Nature "האחרון. הצוות מצא דפוס זרימה משני כאשר דגמו את הגיאודינמו - המייצר את השדה המגנטי של כדור הארץ - כדי לבנות תמונה מפורטת יותר של הסעה בגרעין החיצוני של כדור הארץ, תבנית זרימה משנית המורכבת מכפלים רדיאליים פנימיים דמוי יריעה, מוקפים מערבה. זרימה אזורית גלילית.
עבודה זו בוצעה באמצעות מחשב העל Earth Simulator, שבסיסו ביפן, והציע רזולוציה מרחבית מספקת בכדי לקבוע את ההשפעות המשניות הללו. קגיאמה וצוותו אישרו גם הם, באמצעות מודל מספרי, כי מבנה ההסעה הכפול הזה יכול להתקיים יחד עם ההסעה הדומיננטית המייצרת את הקוטב הצפוני והדרומי; זוהי בדיקת עקביות קריטית במודלים שלהם, "אנו מאשרים באופן מספרי כי מבנה ההסעה הכפול עם זרימה אזורית כזו הוא יציב תחת שדה מגנטי דיפול דולמי שנוצר בעצמו", הם כותבים.
זרימה אזורית זו בליבה החיצונית לא נראתה בעבר בדגמי גאודינמו, בעיקר בגלל חוסר רזולוציה מספקת בדגמים קודמים. איזה תפקיד זרימות אזוריות אלו מהפכות בשדה המגנטי של כדור הארץ הוא תחום מחקר אחד שקוגיאמה וצוות הצוות שלו יוכלו להמשיך בו.
מקורות: עולם הפיזיקה, מבוסס על מאמר בגיליון הטבע של הטבע בפברואר 2010. דף הבית של סימולטור כדור הארץ
