Proč magnetické pole Země „překlopí“ každých milión let? Ať už je příčina nebo důvody, jakým způsobem proudí tekuté železo vnějšího jádra Země - jeho proudy, struktura, dlouhodobé cykly - je důležitá, buď jako příčina, účinek, nebo jako obojí.
Hlavní složkou zemského pole - které definuje magnetické póly - je dipól generovaný konvekcí roztaveného niklu a železa ve vnějším jádru (vnitřní jádro je pevné, takže jeho role je sekundární; pamatujte, že zemské jádro je v pořádku) nad Curieovou teplotou, takže železo není feromagnetické).
Ale co jemná struktura? Má vnější jádro například ekvivalent proudů zemské atmosféry? Nedávný výzkum týmu geofyziků v Japonsku vrhá na tyto otázky nějaké světlo, a tak naznačuje, co způsobuje převrácení magnetického pole.
O obrázku: Tento obrázek ukazuje, jak imaginární částice suspendovaná ve vnějším tekutém železném jádru Země inklinuje k proudění v zónách, i když se mění podmínky geodynama. Barvy představují vorticitu nebo „míru rotace“, kterou tato částice zažívá, kde červená znamená pozitivní (východo-západní) tok a modrá znamená negativní (západní-východní) tok. Zleva doprava ukazuje, jak tok reaguje na rostoucí počet Rayleighů, což je spojeno s tokem poháněným vztlakem. Shora dolů ukazuje, jak tok reaguje na zvyšující se úhlové rychlosti celého geodynamického systému.
Větrné proudy, které obíhají kolem zeměkoule a větry v atmosféře plynových obrů (Jupiter, Saturn atd.), Jsou příklady zonálních toků. „Společným znakem těchto zonálních toků je to, že jsou vytvářeny spontánně v turbulentních systémech. Protože se předpokládá, že vnější jádro Země je v turbulentním stavu, je možné, že v tekutém železe vnějšího jádra proudí zonální tok, “říká Akira Kageyama z univerzity v Kobe a její kolegové ve svém nedávném dokumentu Nature. Tým našel sekundární tokový vzorec, když modeloval geodynamo - které vytváří zemské magnetické pole - aby vytvořil podrobnější obraz konvekce ve vnějším jádru Země, sekundární tokový vzorec sestávající z vnitřních listových radiálních oblaků obklopených západním směrem válcový zonální tok.
Tato práce byla provedena pomocí superpočítače Earth Simulator se sídlem v Japonsku, který nabídl dostatečné prostorové rozlišení pro určení těchto sekundárních efektů. Kageyama a jeho tým také pomocí numerického modelu potvrdili, že tato duální konvekční struktura může koexistovat s dominantní konvekcí, která vytváří severní a jižní póly; Toto je kritická kontrola konzistence jejich modelů: „Číselně potvrzujeme, že struktura s duálním prouděním s takovým tokem zon je stabilní pod silným, samostatně generovaným dipólovým magnetickým polem,“ píšou.
Tento druh zonálního toku ve vnějším jádru nebyl u geodynamických modelů dosud patrný, a to z velké části kvůli nedostatečnému rozlišení v dřívějších modelech. Jakou roli tyto zonální toky hrají při obrácení magnetického pole Země, je jednou z oblastí výzkumu, kterou Kageyama a výsledky jeho týmu budou nyní moci sledovat.
Zdroje: Physics World, založený na příspěvku z 11. února 2010 v časopisu Nature. Domovská stránka aplikace Earth Simulator
