21:17 Переедет ли северный магнитный полюс в Сибирь? |
Немного о движении полюсов. В частности - перевод одноименной статьи и небольшие комментарии. Магнитные полюса, определяемые как точки на поверхности в северном и южном полушарии, в которых геомагнитное поле направленно вертикально, уже давно являются темами для различных научных исследований. Их положение и, в особенности, движение вызывает общественный интерес, которой в последнее время сильно возрастает. В данной статье приводится обзор текущей и исторической миграции магнитных полюсов, затрагиваются причины их движения и обсуждается их будущее положение. Текущее местоположение полюса Исторически местоположения полюсов определяются непосредственным обследованием соответствующих полярных областей. Вычисляемые с использованием глобальной модели магнитного поля Земли координаты часто не совпадали с непосредственно определяемыми, поскольку многие из этих моделей ограниченно применимы к полярным широтам в связи с малым количеством данных. Однако за последние десятилетия эта согласованность резко увеличилась, что связано, в первую очередь с применением искусственных спутников (таких как Ersted, CHAMP, и SAC-C), измеряющим геомагнитное поле. Поэтому последние, «спутниковые» модели магнитного поля позволяют как определять положение магнитных полюсов, так и следить за их движением с высокой точностью. Северный магнитный полюс (СМП) в 2007 году находился в Канадском Арктическом архипелаге, двигаясь в северо-западном направлении, а южный магнитный полюс (ЮМП) находится у побережья Антарктиды, к югу от Австралии. Mandea и Dormy [2003] обобщили наземные наблюдения и проанализировали движение СМП, скорость которого "удвоилась за последние 30 лет, достигнув приблизительно 40 км в год в 2001 году.” Другие исследователи [Olsen et al., 2006] называют еще более высокие цифры - 50 км в год в 2000 и почти 60 км в год в 2003 году. Однако, начиная с 2003 года, скорость движения северного магнитного полюса замедлилась и в 2007 году составляла чуть более 50 километров в год. Южный же магнитный полюс за тот же промежуток времени, сохранил свою скорость передвижения, которая составляет всего 5-10 километров в год. Положения северного и южного полюсов, согласно модели Олсена CHAOS [2006] и подтвержденные наземными исследованиями, показаны на рисунке 1. Под наземными исследованиями в районе СМП подразумеваются результаты совместных канадско-французских экспедиций в 2001 [Newitt et al., 2002] и в конце апреля 2007 года. Данные, полученные в 2001м году прекрасно согласуются с данными моделирования. Большие расхождения данных моделирования и реальных измерений имеют место быть в «доспутинковую» эпоху, особенно в отношении ЮМП [Mandea и Dormy 2003]. Однако, эта разница в основном отражает мелкие локальные особенности магнитного поля, которые могут быть смоделированы только с учетом данных со спутников, поэтому «модельные» данные подходят для определение скорости движения полюсов, даже если конкретные координаты полюсов не отличаются высокой точностью.
Историческая миграция северного и южного магнитных полюсов. Как быстро движутся полюса? Mandea и Dormy [2003] определили скорость северного и южного магнитных полюсов в интервале времени с 1900 по 1990 год с помощью модели GUFM [Jackson et al. 2000]. Полученные данные с учетом данных, полученных по модели CM4 [Sabaka et al. 2004] (для 1965-2000) и расширенной модели CHAOS (для 1999-2007), показаны на рисунке 2.
Хотя скорость движения СМП и достигает 60 километров в год, скорость движения ЮМП в целом не превышала 20 км в год в течение всего прошлого века. Связь между скоростью движения СМП и геомагнитными толчками – резкими изменениями в скорости вековых вариаций одного или нескольких параметров магнитного поля - была отмечена Mandea и Dormy [2003]. Можно предположить, что и текущие изменения связанны с обнаруженным в 2003 году геомагнитным толчком [Olsen, Mandea, 2007]. Каковы причины столь различного движения магнитных полюсов? Магнитные полюса двигаются, потому что главное магнитное поле со временем изменяется, а различный уровень движения СМП и ЮИП объясняется различной морфологией поля в северном и южном полушариях [Mandea и Dormy, 2003]. Помимо этого, структура магнитного поля на мантийной границе (на глубине около 2900 километров) более сложная, чем дипольная структура на уровне поверхности Земли и выше. в северной полярной области находятся так называемые «reversed-flux patches» - зоны обратной намагниченности, в которых магнитное поле направленно вверх, противоположно стандартному направлению поля в северном полушарии. Рост и направленное к полюсу движение канадских зон обратной намагниченности отвечает за большую часть уменьшение дипольной области за последние 150 лет и является причиной миграции СМП, находящегося внутри этой зоны Скорее всего, движение полюса начнет замедляться, когда он выйдет из зоны обратной намагниченности и войдет область «нормального поля» в районе Сибири. Если концентрация потока в районе Сибири уменьшится, изменение движения СМП может быть довольно резким, как это уже было в 1630, 1730 и 1860 годах, в соответствии с GUFM моделью Джексона. Скорость движения полюса будет оставаться высокой, пока полюс находится в области сильного обратного магнитного потока, и можно ожидать снижения скорости, как только он пересечет область обратного потока. Однако связывать движение полюса по поверхности Земли с магнитным полем в центре и на границе мантии нужно с известной долей осторожности, поскольку положение полюса очень чувствительно к малейшим изменениям в морфологии поля Положение полюса в будущем Где будут находиться полюса в ближайшие годы? На этот вопрос довольно трудно ответить. Прогнозирование магнитного поля Земли на длительные промежутки времени является сложной задачей из-за хаотичного характера процессов, генерирующих магнитное поле. Тем не менее регулярное движение СМП за последние десять лет побудило нас на экстраполировать его положение на ближайшие 10 лет. Прогноз положения СМП, если считать скорость его движения неизменной по направлению, постоянной и равной 50 км в год показаны на рисунке 1. Согласно этим прогнозам, СМП приблизится к географическому северному полюсу на расстояние 400 км в 2018 году и продолжить свое движение в сторону Сибири. Естественно, такие 10-летние прогнозы необходимо рассматривать с крайней осторожностью. Точное наблюдение за положением полюсов будет возможно после запуска Swarm, миссии Европейского космического агентства, состоящей из трех космических аппаратов предназначенных для исследования магнитного поля Земли [Friis-Christensen et al., 2006]. Запуск Swarm запланирован на 2010й год и рассчитан на 5 лет, в течении которых будут производиться беспрецедентно точные измерения параметров магнитного поле Земли. Эта миссия позволит оценить наши текущие прогнозы и будет способствовать улучшению качества прогнозов будущих. Ссылки Friis-Christensen, E., H. Lühr, and G. Hulot (2006), Swarm: A constellation to study the Earth’s magnetic field, Earth Planets Space, 58, 351–358. Jackson, A., A. R. T. Jonkers, and M. R. Walker (2000), Four centuries of geomagnetic secular variation from historical records, Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A, 358, 957–990. Newitt, L., M. Mandea, L. McKee, and J. Orgeval (2002), Recent acceleration of the north magnetic pole linked to magnetic jerks, Eos Trans. AGU, 83(35), 381. Olsen, N., and M. Mandea (2007), Investigation of a secular variation impulse using satellite data: The 2003 geomagnetic jerk, Earth Planet. Sci. Lett., 255, 94–105, doi:10.1016/j.epsl.2006.12.008. Olsen, N., H. Lühr, T. J. Sabaka, M. Mandea, M. Rother, L. Tøffner-Clausen, and S. Choi (2006), CHAOS—A model of Earth’s magnetic field derived from CHAMP , Ørsted, and SAC-C magnetic satellite data, Geophys. J. Int., 166, 67–75, doi:10.1111/j.1365246X.2006.02959.x. Sabaka, T. J., N. Olsen, and M. Purucker (2004), Extending comprehensive models of the Earth’s magnetic field with Ørsted and CHAMP data, Geophys. J. Int., 159, 521–547, doi:10.1111/j. 1365–246X.2004.02,421.x. |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |