ทำไมสนามแม่เหล็กของโลก 'พลิก' ทุก ๆ ล้านปีหรือมากกว่านั้น ไม่ว่าด้วยเหตุผลหรือเหตุผลวิธีที่เหล็กเหลวของแกนโลกชั้นนอกไหล - กระแสของมันโครงสร้างของมันวงจรของมันในระยะยาว - มีความสำคัญไม่ว่าจะเป็นสาเหตุผลกระทบหรือเล็กน้อยของทั้งสอง
ส่วนประกอบหลักของสนามโลก - ซึ่งกำหนดขั้วแม่เหล็ก - เป็นไดโพลที่เกิดจากการพาความร้อนของเหล็กนิกเกิลเหลวในแกนกลางรอบนอก (แกนในแข็งตัวดังนั้นบทบาทของมันจึงเป็นที่รองจำไว้ว่าแกนกลางของโลกนั้นดี เหนืออุณหภูมิคูรีดังนั้นเตารีดจึงไม่เป็น ferromagnetic)
แต่สิ่งที่เกี่ยวกับโครงสร้างที่ดี? แกนกลางชั้นนอกมีกระแสไอพ่นของชั้นบรรยากาศของโลกหรือไม่? การวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้โดยทีมนักฟิสิกส์ธรณีฟิสิกส์ในญี่ปุ่นได้เปิดเผยคำถามเหล่านี้และให้คำแนะนำว่าอะไรเป็นสาเหตุของการพลิกขั้วแม่เหล็ก
เกี่ยวกับภาพ: ภาพนี้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคจินตภาพที่แขวนอยู่ในแกนเหล็กเหลวด้านนอกของโลกมีแนวโน้มที่จะไหลในโซนต่าง ๆ แม้ว่าสภาพใน geodynamo จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร สีแสดงถึงความเลวทรามหรือ "จำนวนการหมุน" ที่อนุภาคนี้พบซึ่งสีแดงหมายถึงการไหลที่เป็นบวก (ตะวันออก - ตะวันตก) และสีน้ำเงินหมายถึงการไหลลบ (ตะวันตก - ตะวันออก) จากซ้ายไปขวาแสดงให้เห็นว่าการไหลตอบสนองต่อการเพิ่มจำนวนเรย์ลีห์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการไหลโดยการพยุง จากบนลงล่างแสดงให้เห็นว่าการไหลตอบสนองต่อการเพิ่มความเร็วเชิงมุมของระบบ geodynamo ทั้งหมดอย่างไร
กระแสลมเจ็ทที่ล้อมรอบโลกและที่อยู่ในชั้นบรรยากาศของยักษ์ก๊าซ (จูปิเตอร์, ดาวเสาร์, ฯลฯ ) เป็นตัวอย่างของการไหลแบบเป็นวง “ คุณสมบัติทั่วไปของการไหลแบบเป็นวง ๆ นี้คือมันถูกสร้างขึ้นเองในระบบที่ปั่นป่วน เนื่องจากแกนกลางของโลกเชื่อว่าอยู่ในสภาพปั่นป่วนจึงเป็นไปได้ที่จะมีการไหลแบบเป็นวงในเหล็กเหลวของแกนนอก” Akira Kageyama ที่มหาวิทยาลัย Kobe และเพื่อนร่วมงานกล่าวในเอกสาร Nature ของพวกเขา ทีมพบรูปแบบการไหลทุติยภูมิเมื่อพวกเขาสร้างแบบจำลอง geodynamo ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กของโลกเพื่อสร้างภาพการพาความร้อนที่ละเอียดมากขึ้นในแกนกลางชั้นนอกของโลกซึ่งเป็นรูปแบบการไหลที่สอง การไหลแบบแถบทรงกระบอก
งานนี้ดำเนินการโดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Earth Simulator ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศญี่ปุ่นซึ่งเสนอการแก้ปัญหาเชิงพื้นที่เพียงพอที่จะกำหนดผลกระทบที่สองเหล่านี้ Kageyama และทีมของเขายังยืนยันด้วยการใช้แบบจำลองเชิงตัวเลขว่าโครงสร้างการพาความร้อนแบบคู่นี้สามารถอยู่ร่วมกับการพาความร้อนที่โดดเด่นที่สร้างขั้วเหนือและใต้; นี่คือการตรวจสอบความสอดคล้องที่สำคัญในแบบจำลองของพวกเขา“ เรายืนยันตัวเลขว่าโครงสร้างการพาความร้อนแบบคู่ที่มีการไหลแบบเป็นวงกลมนั้นมีความเสถียรภายใต้สนามแม่เหล็กไดโพลที่แข็งแกร่งและสร้างขึ้นเอง” พวกเขาเขียน
การไหลแบบวงกลมแบบนี้ในแกนด้านนอกไม่เคยเห็นในรุ่น geodynamo มาก่อนเนื่องจากส่วนใหญ่ขาดความละเอียดที่เพียงพอในรุ่นก่อนหน้านี้ บทบาทใดในการไหลเวียนของเขตเหล่านี้มีบทบาทในการพลิกกลับสนามแม่เหล็กของโลกเป็นหนึ่งในงานวิจัยที่ Kageyama และผลลัพธ์ของทีมของเขาซึ่งตอนนี้จะสามารถติดตามได้
แหล่งที่มา: Physics World อ้างอิงจากกระดาษใน Nature ฉบับวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2010 หน้าแรกของ Earth Simulator
