Het Wisselvallige Magnetisch Veld van de Aarde

Vertaald door Jan Smith
Gepubliceerd in het engels door Nasa.

Volgens sommige wetenschappers
is het magnetisch veld van onze planeet
voortdurend aan veranderingen onderhevig.
Ze beginnen nu te doorgronden hoe en waarom het zich zo gedraagt.

Luister naar dit verhaal

• via streaming audio,
• een downloadable file,
• of get help.

29 december, 2003: Om de paar jaar gaat wetenschapper Larry Newitt van het Geological Survey in Canada op jacht. Hij pakt zijn handschoenen, een dikke parka en een goed kompas bij elkaar, springt in een vliegtuig en vliegt over het Canadese poolgebied. Er is weinig beweging te zien tussen de verspreid liggende eilanden in de Noordelijke IJszee, maar Newitts prooi bevindt zich er wel degelijk - altijd in beweging en moeilijk te vangen. Zijn prooi is de magnetische noordpool van de Aarde. Op dit moment bevindt de magnetische noordpool zich in het noorden van Canada, op ongeveer 600 km afstand van Resolute Bay, de dichtstbijzijnde stad met circa 300 inwoners. Een populair T-shirt dat er te koop is, heeft de pakkende tekst: "Resolute Bay ligt niet aan het eind van de wereld, maar je kunt het er wel zien liggen." Newitt stopt hier altijd voor het inslaan van voorraden, en voor onderdak in tijden van slecht weer. "En dat is niet zelden het geval," zegt hij.

Rechts: De beweging van de magnetische noordpool over het Canadese poolgebied gedurende de periode 1831 tot 2001. Gegevens: Geological Survey of Canada. meer info

De wetenschap is al lang op de hoogte van het feit dat de magnetische pool verschuift. James Ross bepaalde voor het eerst in 1831 de juiste plaats van de noordpool na een uitputtende poolreis, waarbij zijn schip gedurende vier jaar in het ijs kwam vast te zitten. Pas in de daarop volgende eeuw kwamen er mensen terug op die plek. Het was Roald Amundsen die in 1904 opnieuw de plaats van de pool vond en ontdekte dat hij zeker 50 kilometer naar het noorden was opgeschoven sinds de ontdekking door Ross. Sign up for EXPRESS SCIENCE NEWS delivery

Gedurende de twintigste eeuw heeft de pool zich verder naar het noorden verplaatst met een gemiddelde snelheid van 10 kilometer per jaar. De laatste tijd neemt de snelheid toe tot wel 40 kilometer per jaar volgens Newitt. "Bij deze snelheid zal de noordpool binnen enkele tientallen jaren het Amerikaanse continent hebben verlaten en in Siberië terechtkomen."Het is Newitts taak het spoor van de noordpool te volgen. "Normaal gesproken bepalen we elke paar jaar de precieze locatie, vertelt Larry, maar omdat de snelheid toeneemt, zijn we genoodzaakt vaker metingen te verrichten." Het magnetisch veld van de aarde verandert ook nog op andere manieren: in Afrika wijken kompasnaalden gemiddeld 1 graad per tien jaar af. En wereldwijd is het magnetisch veld circa 10% zwakker geworden sinds de negentiende eeuw. Toen deze informatie op een recente bijeenkomst van de Amerikaanse Geofysische Vereniging door wetenschappers wereldkundig werden gemaakt, verschenen er in veel dagbladen paginagrote artikelen. Een typische krantenkop luidde: "Stort het aardmagnetisch veld in?" Waarschijnlijk niet. "Hoe opmerkelijk deze veranderingen ook mogen klinken, ze vallen erg mee vergeleken bij wat er met het magnetische veld van de Aarde in het verleden is gebeurd," zegt professor Gary Glatzmaier van de Universiteit van Californië. Soms draait het veld volledig om; de noord- en de zuidpool verwisselen van plaats. Dit fenomeen, dat in het magnetisme van oude gesteenten is vastgelegd, is onvoorspelbaar. Ze komen met onregelmatige intervallen ongeveer eens in de 300.000 jaar voor. De laatste keer gebeurde het 780.000 jaar geleden. Kunnen we de volgende poolomkering binnenkort verwachten? Niemand weet het antwoord.

Links: Magnetische zones rondom aardruggen op de bodem van de oceaan onthullen de geschiedenis van het aardmagnetische veld gedurende miljoenen jaren. Het verleden van het magnetische veld van de aarde heet paleomagnetisme. Afbeelding: USGS. meer info

Volgens Glatzmaier betekent de afname van 10% niet dat een poolomkering aanstaande is. "Het veld neemt voortdurend in kracht toe en dan weer af - is voortdurend in beweging" vertelt hij. "Dit weten we dankzij bestudering van paleomagnetische gegevens. "Het aardmagnetische veld is op dit moment in feite veel krachtiger dan normaal. Het dipoolmoment, een maat voor de intensiteit van het magnetische veld is nu 8 × 1022 amp × m2, dat is twee maal het miljoenjarig gemiddelde van 4× 1022 amp × m2. Om beter te kunnen begrijpen wat er gaande is, zouden we volgens professor Glatzmaier een denkbeeldige reis naar moeten maken ... naar het centrum van de Aarde waar het magnetisch veld wordt opgewekt. In het hart van onze planeet zit een compacte ijzeren bol die ongeveer zo heet is als het oppervlak van onze Zon. Wetenschappers noemen hem de "binnenste kern" Het is eigenlijk een wereld binnen een wereld. De binnenste kern is qua grootte ongeveer 70% van onze Maan. Hij draait met een snelheid van ongeveer 0,2 lengtegraden per jaar sneller dan de omringende Aarde en heeft zijn eigen oceaan: een zeer diepe laag van vloeibaar ijzer die wordt aangeduid met "de buitenste kern."

Rechts: een schematische voorstelling van het binnenste van de Aarde. De buitenste kern is het oppervlak van het aardmagnetisch veld. meer info

Het aardmagnetisch veld ontstaat in deze oceaan van ijzer, een voortdurend in beweging zijnde elektrisch geleidende vloeistof. Gezien vanaf de hete binnenste kern, ziet de vloeibare buitenste kern eruit als een kolkende en ziedende massa zoals kokend water in een pannetje op het vuur. De buitenste kern kent ook 'orkanen' - draaikolken aangedreven door de Coriolis-krachten van de aardrotatie. Deze complexe bewegingen wekken het magnetisme van onze Aarde op door middel van een proces dat we het 'dynamo effect' noemen.

Gratzmaier en zijn collega Paul Roberts hebben een supercomputermodel ontwikkeld van het binnenste van onze Aarde. Ze gebruikten hiervoor berekeningen en vergelijkingen uit de magneethydrodynamica, een tak van natuurkunde die zich bezighoudt met geleidende vloeistoffen en magnetische velden. De software verwarmt de binnenste kern, brengt de metallische oceaan erboven aan het kolken en berekent daarna het daaruit voortkomende magnetische veld. Ze doen dit gedurende vele honderden gesimuleerde jaren en kijken wat er gebeurt. Ze zien een nabootsing van wat er met de echte Aarde gebeurt: Het magnetisch veld neemt in kracht toe en af, magnetische polen raken op drift en verwisselen soms van plaats. Verandering is heel normaal, zo weten ze inmiddels. En geen wonder. De bron van het veld zelf, de buitenste kern, beweegt, kolkt, raast en draait rond alsof het een lieve lust is. "Er heerst daar complete chaos," merkt professor Gratzmaier op. De veranderingen die wij waarnemen aan het oppervlak van onze planeet zijn een weerspiegeling van die innerlijke chaos. Men is er ondertussen ook achter wat er gebeurt tijdens het omdraaien van de magnetische polen. Het duurt in ieder geval een paar duizend jaar en gedurende die tijd verdwijnt het magnetisch veld niet, in tegenstelling tot wat algemeen werd aangenomen. "Het wordt alleen veel complexer," zegt Glatzmaier. Magnetische krachtlijnen dicht bij het aardoppervlak vervormen en raken verward en er kunnen magnetische polen opduiken op de meest onverwachte plaatsen. Zo kan er bijvoorbeeld best een magnetische zuidpool opdoemen in Afrika en een noordpool in de buurt van Tahiti. Heel eigenaardig en vreemd. Maar het blijft een planetair magnetisch veld en het beschermt ons nog steeds tegen ruimtestraling en zonnewinden.

Boven: Supercomputer modellen van het aardmagnetisch veld. Links een normaal dipolair magnetisch veld, kenmerkend voor de langjarige periode tussen twee poolomkeringen in. Rechts het soort complexe magnetische velden dat de Aarde heeft tijdens de veranderingen als gevolg van een poolomkering.

Tahiti zou overigens een prachtig oord zijn om het noorderlicht te aanschouwen. Als het ooit zover komt, wordt het werk van Larry Newitt wel heel anders dan nu. In plaats van te klappertanden in Resolute Bay, zou hij dan van tropisch eiland naar tropisch eiland kunnen varen op zoek naar de magnetisch pool.

Web Links

The Geodynamo -- (Gary Glatzmaier) An overview of Earth's magnetic history and the physics of the geodynamo

The North Magnetic Pole -- (Geological Survey of Canada) find out where the north magnetic pole is now, and much more.

Magnetic Field of the Earth (hyperphysics) an explanation of the dynamo effect

Core Concerns (Science News) The hidden reaches of Earth are starting to reveal some of their secrets.

Earth's North Magnetic Pole -- (APOD) The North Magnetic Pole is currently located in northern Canada.

Origin of The Earth's Magnetism -- (NASA) a history of ideas concerning Earth's magnetic dynamo

When North goes South -- (Projects in Scientific Computing) Considering that ships, planes and Boy Scouts steer by it, Earth's magnetic field is less reliable than you'd think.

 

Andreas

 

Ik ben beschikbaar voor brainstorm-sessies, lezingen en seminars. Klik hier voor meer informatie