Ziemia to skalista planeta w ekosferze Słońca, pokryta w większości płynną wodą. Jednak stanowi ona w istocie ogromny elektromagnes. Obracając się wokół własnej osi, generuje silne pole magnetyczne. Czyli działa podobnie, jak rowerowe dynamo.

Na wizualizacjach pole magnetyczne Ziemi przedstawiane jest w postaci wybiegających z jej powierzchni linii. Linie te biegną prosto w kosmos, następnie zakrzywiają się w łuki i opadają z powrotem na planetę.

Co to jest magnetosfera?

Ich zasięg wyznacza zasięg ziemskiej magnetosfery, czyli pola magnetycznego Ziemi. Otacza ono naszą planetę kokonem, chroniącym nas przed wiatrem słonecznym. Czym bliżej biegunów, tym kokon ten robi się mniej szczelny. Zawdzięczamy temu m. in. możliwość oglądania zórz polarnych. Szans na to będzie coraz więcej, ponieważ od 150 lat pole magnetyczne Ziemi stopniowo słabnie.

Ziemska magnetosfera nie jest stabilna również dlatego, że podlega licznym zaburzeniom lokalnym i globalnym. Co więcej, bieguny magnetyczne zmieniają swoje położenie. A co jakiś czas nawet zamieniają się miejscami!

Magnetosfera nie jest też symetryczna. Wiatr słoneczny „ściska” ją, dlatego w kierunku Słońca sięga na ok. 70 tys. km. Natomiast po przeciwnej stronie Ziemi może rozciągać się na obszarze nawet kilka razy większym.

Jak powstaje ziemskie pole magnetyczne?

Pole magnetyczne nie zaczyna się jednak od powierzchni Ziemi – jak można by sądzić, patrząc jego na uproszczone wizualizacje. Występuje również pod ziemską skorupą, licząc od miejsca, gdzie powstaje. Czyli od zewnętrznej części jądra Ziemi.

Pod skorupą i płaszczem znajduje się dwuwarstwowe ziemskie jądro. Jego zewnętrzna część to płynny ocean rozgrzanych metali, przede wszystkim żelaza i niklu. Ocean ten ma 2 tys. km grubości. Obraca się wraz z Ziemią i – jak dynamo – generuje pole magnetyczne.

Na granicy jądra Ziemi i płaszcza dzieje się jednak coś dziwnego. Naukowcy odkryli właśnie, że w tym obszarze porusza się nieznana wcześniej fala magnetyczna. Okres jej oscylacji wynosi 7 lat. Jej amplituda wynosi 3 km, a prędkość przesuwania się w kierunku zachodnim – 1500 km na rok.

Jak odkryto istnienie nieznanej fali magnetycznej?

– Geofizycy od dawna rozważali istnienie takich fal. Jednak miały mieć one znacznie większe skale czasowe, niż wykazały nasze badania – komentuje Nicolas Gillet z francuskiego Université Grenoble Alpes.

Naukowcy wykorzystali dane zebrane przez satelity Swarm, należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej. To działające od 2013 r. trzy satelity, których zadaniem jest pomiar pola magnetycznego Ziemi. Uczeni połączyli te informacje z gromadzonymi między 1999 a 2021 r. danymi naziemnymi. Wtedy ukazał im się pewien wzór.

Fale, których istnienie wykazała analiza danych, pojawiają się na granicy jądra i płaszcza Ziemi. Mają postać ogromnych kolumn układających się wzdłuż ziemskiej osi rotacji. Najsilniejsze są na równiku.

Jak powstała nowa fala magnetyczna?

– Prawdopodobnie ich źródłem są zaburzenia wewnątrz zewnętrznego, płynnego jądra Ziemi – mówi Gillet. – Nasze badania wskazują, że takich fal, o dłuższych okresach oscylacji, może być więcej. Na razie jednak mamy zbyt mało danych, by potwierdzić ich istnienie – dodaje. Praca francuskich geofizyków ukazała się w najnowszym numerze czasopisma naukowego „PNAS”.

Naukowcy podkreślają, że odkrycie nowego typu fal to okazja, by gromadzić informacje o jądrze Ziemi. To część naszej planety wyjątkowo trudna do badania, ponieważ nie da się tam wysłać żadnej naukowej aparatury. Być może jednak analizując pole magnetyczne, dowiemy się czegoś więcej o tym, jak wnętrze Ziemi stygnie.

Źródło: PNAS.