Zakaj se Zemljino magnetno polje 'vrti' na vsakih milijon let? Ne glede na razlog ali razloge, kako teče tekoče železo zunanjega jedra Zemlje - tokovi, struktura, dolgoročni cikli - je pomembno bodisi kot vzrok, posledica ali malo obojega.
Glavna sestavina Zemljinega polja - ki definira magnetne pola - je dipol, ki nastane s konvekcijo staljenega nikljevega železa v zunanjem jedru (notranje jedro je trdno, zato je njegova vloga sekundarna; ne pozabite, da je Zemljino jedro dobro nad temperaturo Curie, zato železo ni feromagnetno).
Kaj pa fina struktura? Ali ima zunanje jedro ekvivalent, na primer, curki Zemljine atmosfere? Nedavne raziskave na Japonskem z ekipo geofizikov osvetlijo ta vprašanja in tako namigujejo, kaj povzroča odvrnitev magnetnega pola.
O sliki: Ta slika prikazuje, kako namišljeni delci, suspendirani v tekočem železnem zunanjem jedru Zemlje, tečejo v conah, tudi ko so pogoji v geodinamu spremenjeni. Barve predstavljajo vrtinec ali "količino vrtenja", ki jo doživlja ta delček, kjer rdeča označuje pozitiven (vzhod-zahod) tok, modra pa negativni (zahod-vzhodni) pretok. Levo proti desni prikazuje, kako se pretok odziva na povečanje Rayleighovih števil, kar je povezano s tokom, ki ga poganja plovnost. Od zgoraj navzdol prikazuje, kako se pretok odziva na povečanje kotnih hitrosti celotnega sistema geodinava.
Vetrovi curka, ki krožijo po svetu, in atmosferi plinskih velikanov (Jupiter, Saturn itd.) So primeri conskih pretokov. „Skupna značilnost teh območnih tokov je, da se spontano ustvarjajo v turbulentnih sistemih. Ker se verjame, da je zunanje jedro Zemlje v nemirnem stanju, je možno, da v tekočem železu zunanjega jedra pride do zonskega pretoka, "v svojem nedavnem prirodoslovnem dokumentu Nature pravijo Akira Kageyama z univerze Kobe. Skupina je našla vzorec sekundarnega pretoka, ko so modelirali geodinamo - ki ustvarja Zemljino magnetno polje - za izdelavo podrobnejše slike konvekcije v Zemljinem zunanjem jedru, sekundarnega pretočnega vzorca, sestavljenega iz notranjih listnih radialnih plusov, obdanih z zahodom valjasti conski tok.
To delo je bilo izvedeno s superračunalnikom Earth Simulator s sedežem na Japonskem, ki je ponudil zadostno prostorsko ločljivost za določitev teh sekundarnih učinkov. Kageyama in njegova ekipa so tudi s pomočjo numeričnega modela potrdili, da lahko ta struktura z dvojno konvekcijo soobstaja s prevladujočo konvekcijo, ki ustvarja severni in južni pol; To je kritično preverjanje skladnosti njihovih modelov: "Številčno potrjujemo, da je konstrukcija z dvojno konvekcijo s takim conskim pretokom stabilna pod močnim, samo ustvarjenim dipolnim magnetnim poljem," pišejo.
Tovrstnega zonskega pretoka v zunanjem jedru še niso opazili v geodinamovih modelih, večinoma zaradi pomanjkanja zadostne ločljivosti v prejšnjih modelih. Kakšno vlogo imajo ti zonski pretoki pri preobratu magnetnega polja na Zemlji, je eno od raziskav, ki jih bo Kageyama in njegovi ekipi lahko nadaljevalo.
Viri: Svet fizike, ki temelji na prispevku v naravi 11. februarja 2010. Domača stran simulatorja Zemlje
