|
Για να δημιουργηθεί το μαγνητικό πεδίο της Γης οι φυσικοί από
τη δεκαετία του '40 ξέρουν ότι πρέπει να υπάρχουν τρεις βασικές συνθήκες.
 Η
πρώτη συνθήκη είναι να υπάρχει ένας μεγάλος όγκος ηλεκτρικά αγώγιμου ρευστού,
που στην περίπτωση της Γης είναι ο πλούσιος σε σίδηρο υγρός εξωτερικός πυρήνας
της Γης. Τούτο το κρίσιμο στρώμα περιβάλλει έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα από
σχεδόν καθαρό σίδηρο και από πάνω του βρίσκεται ο μανδύας από στερεά πετρώματα
και ένας υπέρλεπτος φλοιός (ήπειροι και ωκεάνιος πυθμένας). Όλο αυτό το στρώμα
έχει πλάτος 2.900 χιλιομέτρων. Το υπερκείμενο βάρος του φλοιού και του μανδύα
δημιουργεί στον πυρήνα μέσες πιέσεις κατά 2 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες
εκείνης που επικρατεί στην επιφάνεια του πλανήτη. Οι θερμοκρασίες του πυρήνα
είναι επίσης ακραίες: ανέρχονται σε περίπου 5.000 βαθμούς Κελσίου, όμοιες
σχεδόν με τη θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου.
Η δεύτερη απαίτηση του γεωδυναμό είναι να υπάρχει μια πηγή ενέργειας που να
θέτει σε κίνηση το ρευστό. Η ενέργεια η οποία κινεί το γεωδυναμό είναι εν
μέρει θερμική και εν μέρει χημική —αμφότερες δημιουργούν άνωση βαθιά μέσα
στον εξωτερικό πυρήνα. Όπως και σε ένα υγρό που βράζει σε ένα δοχείο, έτσι
και ο εξωτερικός πυρήνας είναι θερμότερος στον πυθμένα του απ' ό,τι στο πάνω
σύνορο του. Σημειωτέον οι υψηλές θερμοκρασίες του πυρήνα οφείλονται στη θερμότητα
που παγιδεύτηκε στο κέντρο της Γης κατά το σχηματισμό της. Αυτό σημαίνει ότι
ο θερμότερος και λιγότερο πυκνός σίδηρος του κατώτερου εξωτερικού πυρήνα τείνει
να ανυψωθεί, όπως οι μικρές διακριτές μάζες καυτού νερού. Όταν το ρευστό φτάνει
στο πάνω σύνορο του εξωτερικού πυρήνα, χάνει μέρος της θερμότητας του, το
οποίο μεταβιβάζεται στον υπερκείμενο μανδύα. Έτσι, ο υγρός σίδηρος ψύχεται,
γίνεται πυκνότερος από το περιβάλλον μέσο και βυθίζεται. Αυτή η διαδικασία
διάδοσης της θερμότητας από τον πυθμένα στο πάνω σύνορο δια της ανύψωσης και
της βύθισης ρευστού ονομάζεται μεταφορά θερμότητας.
Τη δεκαετία του 1960, ο Stanislav Braginsky, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας
στο Αος Αντζελες, διατύπωσε την άποψη ότι η θερμότητα που διαφεύγει από τον
ανώτερο πυρήνα έχει ως παράλληλο αποτέλεσμα τη μεγέθυνση του εσωτερικού πυρήνα,
γεγονός το οποίο δημιουργεί δύο πρόσθετες πηγές άνωσης που συντελούν στη μεταφορά
θερμότητας. Καθώς ο υγρός σίδηρος στερεοποιείται σε κρυστάλλους πάνω στην
εξωτερική επιφάνεια του στερεού εσωτερικού πυρήνα, ως συνέπεια απελευθερώνεται
«λανθάνουσα θερμότητα». Και η εν λόγω θερμότητα συνεισφέρει στη θερμική άνωση.
Επιπροσθέτως δε, λιγότερο πυκνές χημικές ενώσεις όπως ο θειούχος σίδηρος και
το οξείδιο του σιδήρου, αποκλείονται από τους κρυστάλλους του εσωτερικού πυρήνα
και ανυψώνονται διαμέσου του εξωτερικού πυρήνα, ενισχύοντας έτσι επίσης τη
μεταφορά θερμότητας.
Για να προκύψει από έναν πλανήτη ένα αυτοσυντηρούμενο μαγνητικό πεδίο, χρειάζεται
απαραιτήτως και ένας τρίτος παράγοντας: η περιστροφή. Η περιστροφή της Γης,
μέσω της δράσης των δυνάμεων Coriolis, εκτρέπει τα ανυψούμενα ρευστά μέσα
στον εξωτερικό πυρήνα της Γης κατά τον ίδιο τρόπο με τον οποίο συστρέφει τα
ωκεάνια ρεύματα και τις τροπικές καταιγίδες δίνοντας τους τη μορφή των οικείων
σπειρών που βλέπουμε στις μετεωρολογικές φωτογραφίες από δορυφόρους. Στον
εξωτερικό πυρήνα, οι δυνάμεις Coriolis εκτρέπουν το ανερχόμενο ρευστό αναγκάζοντας
το να κινείται κατά μήκος σπειροειδών, ή ελικοειδών, τροχιών, σαν να ακολουθούσε
το ελικοειδές σύρμα ενός χαλαρού ελατηρίου.
Έτσι οι κύριοι λόγοι που το γεωδυναμό συντηρείται επί εκατομμύρια
χρόνια είναι ότι η Γη πρώτον διαθέτει έναν πλούσιο σε σίδηρο υγρό πυρήνα,
δεύτερον επαρκή ενέργεια για να πραγματοποιεί τη μεταφορά θερμότητας και τρίτον
δύναμη Coriolis για να συστρέφει το κυκλοφορούν ρευστό.
Ωστόσο, χρειάζονται να απαντηθούν και άλλα γριφώδη ερωτήματα
για το μαγνητικό πεδίο. Για παράδειγμα γιατί αλλάζει πολικότητα στην πορεία
του χρόνου.
Πηγή Scientific American
|
