Магнитное поле Земли

Стрелка компаса показывает на север благодаря магнитному полю Земли. Оно существует уже миллиарды лет и защищает атмосферу и поверхность от потока заряженных частиц, который приходит от Солнца. Откуда оно берётся, на самом деле известно не до конца, но основная идея — геодинамо — подтверждена измерениями и расчётами.

Как работает геодинамо

Магнитное поле создаёт не магнит внутри Земли: железо при таких температурах давно потеряло постоянную намагниченность. Поле рождается движением. Внешнее ядро — слой жидкого железа с примесью никеля толщиной около 2260 км, температура которого превышает 4000 °C. Он остывает, а внутреннее ядро (твёрдое, радиусом около 1220 км) растёт, и жидкость в слое вынуждена перемешиваться. Вращение Земли закручивает эти потоки в спирали. Движущийся электропроводящий металл создаёт электрические токи, токи создают магнитное поле, а оно поддерживает токи — получается самоподдерживающийся генератор.

Какое оно

Основная часть поля похожа на поле большого стержневого магнита, ось которого наклонена к оси вращения Земли примерно на 10°. Магнитные полюса поэтому не совпадают с географическими. Напряжённость у поверхности — от 25 до 65 микротесла: она слабее у экватора и сильнее у полюсов. Для сравнения, у магнита на холодильнике — несколько миллитесла, то есть в сотни раз больше.

Поле уходит в космос на десятки тысяч километров и образует магнитосферу. Она отклоняет солнечный ветер, не даёт ему сдуть атмосферу и заставляет частицы, попавшие в ловушку вблизи полюсов, вызывать полярные сияния.

Магнитный полюс дрейфует

Северный магнитный полюс сто лет назад находился в канадской Арктике, а сейчас смещается в сторону Сибири. В 1990-х и 2000-х годах он шёл со скоростью до 50–55 км в год, позже заметно замедлился. Поле меняется неравномерно. Одна из самых заметных особенностей — Южно-Атлантическая аномалия, область над Южной Америкой и Атлантикой, где поле ослаблено и спутники получают повышенную дозу излучения. За последние полторы сотни лет поле в целом ослабло.

Переполюсовки

Поле иногда меняет полярность: северный и южный магнитные полюса меняются местами. Последний раз это произошло около 780 тысяч лет назад. Узнать об этом помогают горные породы: при остывании магматические минералы фиксируют направление поля. Полосы разной полярности на дне океана, симметричные по обе стороны срединных хребтов, стали одним из главных доказательств тектоники плит (см. «Литосфера Земли»).

Переполюсовка занимает тысячи лет и не приводит к катастрофе: надёжной связи прошлых переполюсовок с массовыми вымираниями не найдено. Заметное ослабление поля сейчас не значит, что переполюсовка скоро начнётся — поле и раньше колебалось и возвращалось.

Другие планеты

Глобальное магнитное поле есть у Меркурия, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а также у спутника Юпитера Ганимеда. У Венеры и Марса его сейчас нет: Марс когда-то имел его, и потеря поля, по-видимому, помогла солнечному ветру унести значительную часть марсианской атмосферы. Состав и строение недр Земли — на странице «Состав Земли».