WikiDer > Геомагнитная экскурсия

Geomagnetic excursion

А геомагнитная экскурсия, как геомагнитная инверсия, является существенным изменением Магнитное поле Земли. Однако, в отличие от реверсирования, экскурсия не меняет навсегда крупномасштабную ориентацию поля, а скорее представляет собой резкое, как правило, кратковременное изменение интенсивности поля с изменением ориентации полюса до 45 ° от предыдущего положения. . Эти события, которые обычно длятся от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч лет, часто связаны с падением напряженности поля до 0-20% от нормы. Экскурсии, в отличие от разворотов, обычно не регистрируются по всему земному шару. Частично это связано с тем, что они плохо регистрируются в осадочной записи, но также потому, что они, вероятно, не распространяются через все геомагнитное поле. Одной из первых экскурсий, которые следовало изучить, была Лашамп событие, датированный примерно 40000 много лет назад. Это событие было полным изменением полярности, однако, как позже выяснилось, хотя и с перевернутым полем 5% от нормальной напряженности.[1] Поскольку это мероприятие также было замечено в разных уголках земного шара, оно предлагается как один из немногих примеров действительно глобальной экскурсии.[2]

Причины

Научное мнение делится на то, что вызывает геомагнитные экскурсии. Доминирующая теория состоит в том, что они являются неотъемлемым аспектом динамо процессы, поддерживающие магнитное поле Земли. В компьютерном моделировании наблюдается, что силовые линии магнитного поля иногда могут запутываться и дезорганизовываться из-за хаотических движений жидкого металла в Ядро Земли. В таких случаях эта спонтанная дезорганизация может вызвать уменьшение магнитного поля, воспринимаемое на поверхности Земли. По правде говоря, при этом сценарии напряженность магнитного поля Земли существенно не изменяется в самом ядре, а скорее энергия передается от диполь конфигурация более высокого порядка мультипольные моменты которые затухают быстрее с удалением от ядра Земли, так что выражение такого магнитного поля на поверхности Земли будет значительно меньше, даже без значительных изменений силы глубокого поля. Этот сценарий подтверждается наблюдаемым запутыванием и спонтанной дезорганизацией в солнечный магнитное поле. Однако этот процесс на Солнце неизменно приводит к переворачиванию солнечного магнитного поля (см .: солнечный цикл), и никогда не наблюдалось, чтобы поле восстановилось без крупномасштабных изменений его ориентации.

Работа Дэвида Габбинса предполагает, что отклонения происходят, когда магнитное поле меняется на противоположное только внутри жидкого внешнего ядра; развороты происходят, когда затрагивается также внутреннее ядро.[3] Это хорошо согласуется с наблюдениями за событиями в рамках текущего хронологии инверсий, для завершения которых требуется 3–7000 лет, в то время как экскурсии обычно длятся 500–3000 лет. Однако эта шкала времени не верна для всех событий, и необходимость отдельной генерации полей оспаривается, поскольку изменения могут возникать спонтанно в математических моделях.

Мнение меньшинства, которого придерживаются такие фигуры, как Ричард А. Мюллер, заключается в том, что геомагнитные экскурсии не являются спонтанными процессами, а скорее вызваны внешними событиями, которые непосредственно нарушают поток в ядре Земли. Такие процессы могут включать поступление континентальных плит, выносимых в мантия действием тектоника плит в зоны субдукции, инициирование новых мантийные перья от граница ядро ​​– мантия, и, возможно, сдвиговые силы и смещения ядра мантии в результате очень больших ударные события. Сторонники этой теории считают, что любое из этих событий приводит к крупномасштабному разрушению динамо-машины, фактически отключая геомагнитное поле на период времени, необходимый для его восстановления.

Ричард А. Мюллер и Дональд Э. Моррис предполагает инверсию геомагнитного поля из-за очень сильного удара и быстрого изменения климата. Удар вызвал небольшой ледниковый период, и изменение перераспределения воды больше к полюсам изменило скорость вращения коры и мантии. Если изменение уровня моря является достаточно большим (> 10 метров) и быстрым (за несколько сотен лет), то сдвиг скорости в жидком ядре разрушает конвективные ячейки, которые приводят в движение динамо-машину Земли.[4]

За исключением недавних периодов геологического прошлого, не известно, как часто происходят геомагнитные экскурсии. В отличие от геомагнитных инверсий, которые легко обнаруживаются по изменению направления поля, относительно кратковременные отклонения могут быть легко пропущены из-за длительных, грубо разрешенных записей прошлой напряженности геомагнитного поля. Текущие знания показывают, что их примерно в десять раз больше, чем разворотов, при этом до 12 экскурсий задокументированы в течение текущего периода разворота. Разворот Брюнес – Матуяма.

Последствия

Из-за ослабления магнитного поля, особенно во время переходного периода, большее количество излучения сможет достичь земной шар, увеличивая производство бериллий 10 и уровни углерод 14.[5] Однако вполне вероятно, что ничего серьезного не произойдет, поскольку человеческий вид определенно пережил хотя бы одно такое событие; человек прямоходящий и возможно Homo heidelbergensis пережил Разворот Брюнес – Матуяма без известного вредного воздействия, а экскурсии более коротки и не приводят к постоянным изменениям магнитного поля. Основная опасность для современного общества, вероятно, будет аналогична опасностям, связанным с геомагнитные бури, где могут быть повреждены спутники и источники питания, хотя это также повлияет на навигацию по компасу. Некоторые формы жизни, которые, как считается, перемещаются на основе магнитных полей, могут быть нарушены, но, опять же, предполагается, что эти виды пережили экскурсии в прошлом. Поскольку периоды экскурсий не всегда глобальны, любой эффект может ощущаться только в определенных местах. , с другими относительно незатронутыми. Период времени может составлять всего столетие или даже больше. 10000 годы.

Возможная связь с климатом

Есть данные, что геомагнитные экскурсии могут быть связаны с эпизодами быстрого кратковременного похолодания климата в периоды континентального оледенения (ледниковые периоды).[6]

Недавний анализ частоты инверсии геомагнитного поля, записи изотопа кислорода и скорости субдукции тектонических плит, которые являются индикаторами изменений теплового потока на границе основной мантии, климата и тектонической активности плит, показывает, что все эти изменения указывают на одинаковые ритмы на миллион лет в кайнозойской эре, происходящей с общей фундаментальной периодичностью ∼13 млн лет в течение большей части времени.[7]

Вхождение

Геомагнитные экскурсии по геомагнитному хрону Брюнеса относительно хорошо описаны.[8]

Также сообщается о геомагнитных экскурсиях в хрониках Матуяма, Гаусса и Гилберта, и предлагаются новые возможные экскурсии для этих хронов на основе анализа кернов глубинного бурения из озера Байкал и их сравнения с океаническим ядром (ODP) и записями китайского лесса.[9]

Смотрите также

Примечания и ссылки

  1. ^ «Смена полярности ледникового периода была глобальным событием: чрезвычайно короткое изменение геомагнитного поля, изменчивость климата и супервулкан». Sciencedaily.com. Science Daily. 2012-10-16. Получено 2013-07-28.
  2. ^ Roperch, P .; Bonhommet, N .; Леви, С. (1988). «Палеонапряженность магнитного поля Земли во время экскурсии по Лашампу и ее геомагнитные последствия». Письма по науке о Земле и планетах. 88 (1–2): 209–219. Bibcode:1988E и PSL..88..209R. Дои:10.1016 / 0012-821X (88) 90058-1.
  3. ^ Габбинс, Дэвид (1999). «Различие между геомагнитными экскурсиями и разворотами» (PDF). Международный геофизический журнал. 137 (1): F1 – F4. Bibcode:1999GeoJI.137 .... 1С. Дои:10.1046 / j.1365-246X.1999.00810.x. Архивировано из оригинал (PDF) 3 марта 2012 г.. Получено 19 апреля 2012.
  4. ^ Мюллер, Ричард А .; Моррис, Дональд Э. (1986-11-01). «Геомагнитные развороты от ударов по Земле». Дои:10.1029 / gl013i011p01177. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  5. ^ Ассоциация немецких исследовательских центров им. Гельмгольца (16 октября 2012 г.). «Чрезвычайно короткий поворот геомагнитного поля, изменчивость климата и супервулкан». Получено 2 ноября 2014.
  6. ^ Рампино, Майкл Р. (1979). «Возможные взаимосвязи между изменениями глобального объема льда, геомагнитными отклонениями и эксцентриситетом орбиты Земли». Геология. 7 (12): 584–587. Bibcode:1979Гео ..... 7..584R. Дои:10.1130 / 0091-7613 (1979) 7 <584: PRBCIG> 2.0.CO; 2.
  7. ^ Chen, J .; Кравчинский, В.А .; Лю, X. (2015). «Кайнозойский пульс Земли 13 миллионов лет назад». Письма по науке о Земле и планетах. 431: 256–263. Bibcode:2015E и PSL.431..256C. Дои:10.1016 / j.epsl.2015.09.033.
  8. ^ Робертс, А.П. (2008). «Геомагнитные экскурсии: известные и неизвестные». Письма о геофизических исследованиях. 35 (17). Дои:10.1029 / 2008GL034719.
  9. ^ Кравчинский, В. (2017). «Магнитостратиграфия отложений озера Байкал: уникальный рекорд непрерывного осадконакопления в континентальной среде - 8,4 млн лет». Глобальные и планетарные изменения. 152: 209–226. Дои:10.1016 / j.gloplacha.2017.04.002.

внешняя ссылка