Jordens magnetfelt
- februar 1999 lettet Ørsted-satellitten fra flybasen Vandenberg i California. Den veide bare 62 kilo og var ikke større enn to bruskasser. Likevel har satellittens betydning for kunnskapen om jordens magnetfelt vært enorm.
Utstyrt med to magnetometere målte Ørsted-satellitten data om jordens magnetfelt. Kartleggingene avslørte blant annet at jordens magnetiske poler flytter seg med opp mot 50 kilometer i året og kanskje er på vei til å bytte plass.
Hvis det skjer, vil jordens magnetfelt svekkes betydelig, og det kan få store konsekvenser.
Jordens magnetfelt er nemlig som et skjold mot stråling fra verdensrommet, og hvis klodens forsvar bryter sammen, vil et sant bombardement av farlige partikler fra verdensrommet ramme jorden og true hele menneskehetens eksistens.
Jordens magnetfelt bøyer solens stråling og sender farlige partikler videre ut i verdensrommet.
Hva er jordens magnetfelt?
Jordens magnetfelt ble første gang beskrevet i år 1600 i den engelske naturfilosofen og legen William Gilberts avhandling «De magnete». Her viste Gilbert at en kompassnål peker mot nord fordi jorden selv oppfører seg som en stor magnet.
I 1820 oppdaget den danske fysikeren H.C. Ørsted at elektriske strømmer danner magnetfelt, og i 1839 viste den tyske matematikeren Carl Friedrich Gauss at jordens magnetfelt hovedsakelig dannes av prosesser i jordens indre.
Den første detaljerte kartleggingen av styrken og retningen av jordens magnetfelt ble levert av Nasas Magsat-satellitt i 1980, men den leverte bare data i åtte måneder. Senere fulgte Ørsted-satellitten i 1999, og siden 2013 har de såkalte Swarm-satellittene kartlagt jordens magnetfelt med voldsom presisjon.
Swarm-satellittene består av satellittene Alpha, Bravo og Charlie, som sammen måler styrken og retningen av jordens magnetfelt. Samarbeidet gjør målingene ti ganger mer presise enn med en enslig satellitt.
I dag vet vi at jordens magnetfelt først og fremst oppstår på grunn av strømmer i det ytre, flytende laget av jordens kjerne.
Den viktigste kraften som sørger for jordens magnetfelt, er klodens rotasjon. Når jorden roterer, holder den i gang en dynamo, en såkalt geodynamo, inne i planetens indre. En dynamo er grovt sagt en maskin der bevegelsesenergi gjøres om til elektrisk energi.
I jordens tilfelle består dynamoen av strømninger av flytende jern i jordens ytre kjerne. Klodens rotasjon holder jernet i bevegelse, noe som skaper et magnetfelt. Når magnetfeltet trekker i det magnetiske og elektrisk ledende stoffet, oppstår det nye elektriske strømmer i jernet, som igjen skaper nye magnetfelt.
Slik fungerer jordens magnetfelt
Jordens magnetfelt oppstår i den ytre delen av planetens kjerne og blir skapt av flytende jern i bevegelse. Magnetfeltet beskytter mot skadelige rompartikler som først og fremst kommer fra solen.
Rotasjoner setter jordens indre i bevegelse
Når kloden roterer om seg selv, holder den gangen i en endeløs geodynamo i planetens ytre kjerne av flytende jern.
Flytende jernstrømmer danner magnetfelt
Bevegelsene i jernet forårsaker elektriske strømmer, og disse strømmene danner magnetfelt i en selvforsterkende prosess.
Jordens magnetfelt danner et skjold om jorden
Jernets virvelbevegelser skaper et magnetfelt som beskytter jorden mot stråling fra skadelige partikler fra solen.
Jordens magnetfelt blir svakere
Et kraftig og stabilt magnetfelt er forutsetningen for vår moderne sivilisasjon. Jordens magnetfelt fungerer nemlig som et skjold som endrer kursen til partikler fra solvinden, slik at de ikke treffer jorden.
Men gjennom de siste 175 årene har jordens magnetfelt blitt svakere og svakere, og i dag er det ni prosent svakere enn i 1840, viser satellittmålinger.
Årsaken til svekkelsen av jordens magnetfelt er fortsatt ikke helt klar.
Ifølge forskerne kan det skyldes at vi står overfor en såkalt polvending, der de magnetiske polene ved nord og sør bytter plass.
Under en polvending får jordens magnetfelt i problemer. Datasimuleringer viser at styrken faller til under 10 prosent. Dessuten oppstår det små, lokale magnetfelt som vil gjøre for eksempel navigasjon med kompass umulig.
Spesielt interessant er et område under Det indiske hav der malstrømmer av jern i jordens kjerne flytter materiale fra sørpolen nordover mot ekvator.
Det er slike bevegelser som svekker magnetfeltet. Det mener forsker Chris Finlay fra DTU Space, som har studert malstrømmen på bakgrunn av data fra blant annet Swarm-satellittene.
«Modellene våre viser at malstrømmen vil fortsette å skape et fall i styrken av jordens magnetfelt de neste tiårene», sier Finlay.
Jordens magnetfelt beskytter mot angrep fra verdensrommet
Polene har byttet plass flere ganger i jordens levetid. Det skjedde senest for 790 000 år siden, da den magnetiske nordpolen flyttet nordover fra Antarktis til sin nåværende plassering i nord.
Når den neste polvendingen finner sted, er forskerne fortsatt uenige om, men konsekvensene ved et svakere magnetfelt er det ingen tvil om.
Svekkelsen av jordens magnetfelt vil øke strålingen fra verdensrommet. Energirike partikler vil brake gjennom atmosfæren vår og ødelegge sårbar elektronikk og framprovosere hull i ozonlaget, slik at skadelig ultrafiolett UVB-stråling fra solen kan trenge igjennom og øke forekomsten av for eksempel hudkreft.
VIDEO: NASA overvåker hull i jordens magnetfelt
Det svakeste området i jordens magnetfelt – den såkalte søratlantiske anomalien – som strekker seg fra Chile i Sør-Amerika til Zimbabwe i Afrika, vokser og blir svakere og svakere. Nasa holder nøye øye med dette «hullet» i magnetfeltet ettersom det kan gi problemer for satellitter i området som ikke lenger er beskyttet mot solpartikler.
Den gode nyheten er at jordens magnetfelt vil vende tilbake til sin opprinnelige styrke når polvendingen en gang har funnet sted.
En totalt kollaps av jordens magnetfelt er altså ikke nær forestående, og hvis det skjer, vil det først være om milliarder av år, mener forskerne.