Zašto se Zemljino magnetsko polje "okreće" svakih milion godina? Bez obzira na razlog ili razloge, način na koji teče željezo u Zemljinoj vanjskoj jezgri - struje, struktura, dugoročni ciklusi - važan je bilo kao uzrok, posljedica ili pomalo oboje.
Glavna komponenta Zemljinog polja - koja definira magnetske stupove - je dipol nastao konvekcijom rastaljenog nikal-željeza u vanjskoj jezgri (unutarnja jezgra je čvrsta, pa je njegova uloga sekundarna; zapamtite da je zemljino jezgro dobro iznad Curie temperature, pa željezo nije feromagnetsko).
Ali što je s finom strukturom? Je li vanjska jezgra jednaka, na primjer, mlaznim tokovima Zemljine atmosfere? Nedavna istraživanja tima geofizičara u Japanu bacaju malo svjetla na ta pitanja i tako nagovještavaju što uzrokuje okret magnetskog pola.
O slici: Ova slika pokazuje kako zamišljena čestica suspendirana u vanjskom jezgru tekućeg željeza na Zemlji teče u zonama čak i kad su uvjeti u geodinami promjenjeni. Boje predstavljaju vrtlog ili „količinu rotacije“ koju doživljava ova čestica, gdje crvena označava pozitivan (istok-zapad) protok, a plava označava negativan (zapad-istok) tok. Slijeva na desno pokazuje kako tok reagira na povećavanje Rayleighovih brojeva, što je povezano s protokom vođenim plutanjem. Odozgo pokazuje kako protok reagira na povećavanje kutnih brzina cijelog geodinamskog sustava.
Vjetroviti mlazni tokovi koji kruže svijetom i oni u atmosferi plinskih divova (Jupiter, Saturn itd.) Primjeri su zonskih protoka. „Zajedničko obilježje ovih zona je da se oni spontano stvaraju u turbulentnim sustavima. Budući da se vjeruje da je vanjska jezgra Zemlje u turbulentnom stanju, moguće je da u tekućem željezu vanjske jezgre postoji zonski protok ", kažu Akira Kageyama sa Sveučilišta Kobe u svom nedavnom časopisu o prirodi. Tim je pronašao sekundarni uzorak protoka kada su modelirali geodinamom - koji stvara Zemljino magnetsko polje - kako bi napravili detaljniju sliku konvekcije u Zemljinoj vanjskoj jezgri, sekundarnog uzorka protoka koji se sastoji od unutarnjih radijalnih plinova sličnih listovima, okruženih zapadom cilindrični zonski tok.
Ovaj je rad izveden pomoću superračunala Earth Simulator sa sjedištem u Japanu, koje je ponudilo dovoljno prostorne rezolucije za utvrđivanje tih sekundarnih učinaka. Kageyama i njegov tim također su potvrdili, koristeći numerički model, da ova struktura dvostruke konvekcije može koegzistirati s dominantnom konvekcijom koja stvara sjeverni i južni pol; ovo je kritična provjera konzistentnosti na njihovim modelima, "Brojčano potvrđujemo da je struktura dvostruke konvekcije s takvim zonskim protokom stabilna pod jakim, samoproizvođenim dipolnim magnetskim poljem", pišu oni.
Ovakav zonski protok u vanjskoj jezgri nije prije viđen u geodinim modelima, uglavnom zbog nedostatka dovoljne razlučivosti u starijim modelima. Kakvu ulogu ovi zonski tokovi igraju u preokretu Zemljinog magnetskog polja jedno je područje istraživanja koje će Kageyama i njegovi timi sada moći slijediti.
Izvori: Svijet fizike, temeljen na časopisu Nature iz 11. veljače 2010. Početna stranica simulatora zemlje
