Научпоп

Северный магнитный полюс Земли смещается. Что будет с северным сиянием?

23 мая 2019 | 12:15

Как и у большинства планет Солнечной системы, у Земли есть собственное магнитное поле. Благодаря расплавленной железной сердцевине наша планета напоминает стержневой магнит. Отдельно от географических полюсов у нее есть северный и южный магнитные полюсы, а также поле, которое их соединяет. Это поле защищает нашу планету от радиации и отвечает за создание северного и южного сияния — свечения верхних слоев атмосферы, которое происходит только вблизи магнитных полюсов.

Однако сообщения о том, что магнитный северный полюс начал смещаться со скоростью 50 км в год (и может вскоре оказаться над Сибирью) вызвали вопрос: будет ли двигаться и северное сияние? Об этом в колонке для просветительского издания The Conversation рассказал британский физик Натан Кейс.

Северное сияние из Международной космической станции / NASA
Северное сияние из Международной космической станции / NASA

Магнитное поле Земли имеет много преимуществ. Около 2000 лет путешественники могли использовать его для навигации, а некоторым животным (в частности, перелетным птицам) оно до сих пор помогает прокладывать верные маршруты. Но, что более важно, наше геомагнитное поле помогает защитить всю жизнь на Земле.

Магнитное поле Земли простирается на сотни тысяч километров от центра нашей планеты прямо в межпланетное пространство, образуя магнитосферу. Эта магнитосфера помогает отклонять солнечную радиацию и космические лучи, предотвращая разрушение атмосферы. Этот защитный магнитный пузырь не совершенен, и когда в полярную ионосферу попадают частицы солнечного ветра, возникает аврора.

Странствующий полюс

Поскольку магнитное поле Земли создается подвижным расплавленным железным ядром, ее полюсы тоже не являются неподвижными, блуждая независимо друг от друга.

С момента своего первого официального открытия в 1831 году, северный магнитный полюс прошел более 2000 км от полуострова Бутия на крайнем севере Канады до Арктического моря. Это движение было довольно медленным, около 9 км в год, что позволяло ученым легко отслеживать его положение. Но с начала века скорость возросла до 50 км в год. Южный магнитный полюс также движется, хотя и гораздо медленнее (10−15 км в год).

Быстрое смещение северного магнитного полюса создало некоторые проблемы как для ученых, так и для мореплавателей. Компьютерные модели того, где северный магнитный полюс может быть в будущем, серьезно устарели, что затрудняет точную навигацию по компасу. Хотя GPS работает, он может быть ненадежным в полярных регионах. Фактически полюс движется так быстро, что ученые, ответственные за картографирование магнитного поля Земли, были вынуждены обновить свою модель намного раньше, чем ожидалось.

Будет ли двигаться северное сияние?

Полярные сияния обычно образуются в овале вокруг магнитных полюсов, и если эти полюсы движутся, само собой разумеется, что сияние тоже может. Северное сияние в настоящее время в основном видно в Северной Европе, Канаде и северной части США. Предполагалось, что если оно сместится вслед за северным магнитным полюсом на север, то станет более заметным в Сибири и северной России. Но похоже, что на самом деле это не так.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, сделало компьютерную модель полярных сияний и магнитных полюсов Земли на основе данных с 1965 года. Оно показало, что полярное сияние следует не за магнитными полюсами, а за геомагнитными. Между этими двумя типами полюсов есть только небольшая разница, но она важна.

Верхняя красная точка - магнитный северный полюс; черная точка - географический северный полюс; нижняя красная точка - геомагнитный северный полюс / Wikipedia
Верхняя красная точка - магнитный северный полюс; черная точка - географический северный полюс; нижняя красная точка - геомагнитный северный полюс / Wikipedia

Магнитные полюсы — это точки на поверхности Земли, где стрелка компаса указывает вниз или вверх вертикально. Они не обязательно связаны, и нарисованная линия между этими точками через Землю не обязательно пересечет ее центр. Поэтому, чтобы сделать лучшие модели, ученые предположили, что Земля подобна стержневому магниту и создает полюсы, которые точно противоположны друг другу — «антиподальные». Это означает, что если мы проведем линию между этими точками, она проходить непосредственно через центр Земли. В точках, где эта линия пересекает поверхность Земли, мы получим геомагнитные полюсы.

Положение северного магнитного полюса (красный) и геомагнитного полюса (синий) между 1900 и 2020 годами / Британская геологическая служба / CC BY-SA
Положение северного магнитного полюса (красный) и геомагнитного полюса (синий) между 1900 и 2020 годами / Британская геологическая служба / CC BY-SA

Геомагнитные полюсы являются своего рода надежной усредненной версией магнитных полюсов, которые все время хаотично движутся. При этом они движутся не так быстро, как магнитный северный полюс. А поскольку сияние, похоже, следует за более усредненной версией магнитного поля, это означает, что северное сияние тоже не движется так быстро.

На данный момент северное сияние остается там, где люди привыкли его видеть.

Магнитные полюсы блуждали с тех пор, как Земля существовала. Фактически, они даже переворачивались: север становился югом, а юг — севером. Эти магнитные изменения происходили на протяжении всей истории, в среднем каждые 450 000 лет. Последнее изменение произошло 780 000 лет назад, и это означает, что вскоре оно может повториться. Таким образом, блуждающий полюс не должен вызывать слишком много проблем — за исключением тех ученых, чья работа состоит в том, чтобы его моделировать.