Определение полюсов земли. Полюс земли
Уже ни для кого не является секретом тот факт, что магнитные полюса Земли постепенно смещаются.
Первый раз об этом официально объявили в 1885 году. С тех далеких времен ситуация сильно изменилась. Южный магнитный полюс Земли со временем сместился из Антарктиды в Индийский океан. За последние 125 лет он “прошел” больше 1000 км.
Северный магнитный полюс ведет себя точно также. Он переместился с севера Канады в Сибирь, при этом ему нужно было пересечь Северный Ледовитый океан. Северный магнитный полюс преодолел 200 км. и сместился к югу.
Специалисты отмечают, что полюса не перемещаются с постоянной скоростью. С каждым годом движение их все убыстряется.
Скорость смещения Северного магнитного полюса в 1973 году составляла 10 км. в год, по сравнению с 60 км в год — в 2004 году. Ускорение движения полюсов, в среднем в год, приблизительно 3 км. В тоже время, уменьшается напряженность магнитного поля. Она снизилась на 2% за последние 25 лет. Но это среднее значение.
Интересно, что в Южном полушарии проценты изменений в движении магнитного поля выше, по сравнению с Северным. Однако, есть зоны, в которых напряженность магнитного поля возрастает.
К чему приведет смещение магнитных полюсов?
Если наша планета поменяет полярность и Южный магнитный полюс встанет на место Северного, а Северный, в свою очередь, окажется на месте Южного, может полностью исчезнуть магнитное поле, которое защищает Землю от вредоносного воздействия солнечного ветра или плазмы.
На нашу планету, уже не защищенную собственным магнитным полем, обрушатся раскаленные радиоактивные частицы из космоса. Ничем не сдерживаемые, они пронесутся сквозь атмосферу Земли и в итоге уничтожат все живое.
Наша прекрасная голубая планета станет безжизненной, холодной пустыней. Причем период, в который магнитные полюса поменяются между собой, может занять короткое время, от одних суток до трех дней.
Урон, который нанесет смертоносное излучение, ни с чем не сравнить. Магнитные полюса Земли, обновившись, вновь распространят свой защитный экран, но на восстановление жизни на нашей планете могут уйти долгие тысячелетия.
Что может повлиять на изменение полярности?
Этот страшный прогноз может сбыться, если магнитные полюса действительно поменяются друг с другом. Однако, они могут остановиться в своем движении и на экваторе.
Также вполне возможно, что магнитные “путешественники” вернуться вновь туда, откуда начали свое движение более двухсот лет назад. Никто не в состоянии в точности предсказать, как будут развиваться события.
Так что же является причиной могущей разыграться трагедии? Дело в том, что Земля находится под постоянным влиянием на нее других космических тел – Солнца и Луны. Благодаря их воздействию на нашу планету, она не ровно движется по своей орбите, а постоянно немного отклоняется то влево, то вправо. На отклонения от курса она, естественно, затрачивает определенную энергию. По физическому закону сохранения энергии, она не может просто испариться. Энергия накапливается в подземных глубинах Земли в течение многих тысяч лет и поначалу никак о себе не заявляет. Но постепенно увеличиваются силы, которые пытаются воздействовать на раскаленные недра планеты, в которых и зарождается магнитное поле.
Наступает время, когда эта накопленная энергия обретает такую мощь, что может с легкостью воздействовать на массу огромного жидкого ядра Земли. Внутри него образуются сильные вихри, круговороты и направленные движения подземных масс. Двигаясь в глубине планеты, они увлекают за собой магнитные полюса, в результате чего и происходит их смещение.
«Наша всеобщая мать Земля - это большой магнит!» - сказал английский физик и врач Уильям Гильберт, живший в XVI веке. Четыреста с лишним лет назад он сделал правильный вывод о том, что Земля представляет собой шарообразный магнит и её магнитные полюса - это точки, где магнитная стрелка ориентируется вертикально. Но Гильберт ошибался, полагая, что магнитные полюса Земли совпадают с её географическими полюсами. Они не совпадают. Более того, если положения географических полюсов неизменны, то положения магнитных полюсов со временем изменяются.
1831 год: первое определение координат магнитного полюса в Северном полушарии
В первой половине XIX века были предприняты первые поиски магнитных полюсов на основе прямых измерений магнитного наклонения на местности. (Магнитное наклонение - угол, на который отклоняется стрелка компаса под действием магнитного поля Земли в вертикальной плоскости. - Прим. ред. )
Английский мореплаватель Джон Росс (1777–1856) отплыл в мае 1829 года на небольшом пароходе «Виктория» от берегов Англии, направляясь к арктическому побережью Канады. Как и многие смельчаки до него, Росс надеялся найти северо-западный морской путь из Европы в Восточную Азию. Но в октябре 1830 года льды сковали «Викторию» у восточной оконечности полуострова, который Росс назвал Землёй Бутия (в честь спонсора экспедиции Феликса Бута).
Зажатая во льдах у побережья Земли Бутия «Виктория» вынуждена была задержаться здесь на зимовку. Помощником капитана в этой экспедиции был молодой племянник Джона Росса Джеймс Кларк Росс (1800–1862). В то время уже стало обычным делом брать с собой в подобные путешествия все необходимые инструменты для магнитных наблюдений, и Джеймс воспользовался этим. На протяжении долгих зимних месяцев он ходил по побережью Бутии с магнитометром и проводил магнитные наблюдения.
Он понимал, что магнитный полюс должен быть где-то поблизости - ведь магнитная стрелка неизменно показывала очень большие наклонения. Нанося на карту измеренные значения, Джеймс Кларк Росс вскоре понял, где следует искать эту уникальную точку с вертикальным направлением магнитного поля. Весной 1831 года он вместе с несколькими членами экипажа «Виктории» прошёл 200 км в сторону западного побережья Бутии и 1 июня 1831 года на мысе Аделаиды с координатами 70°05′ с. ш. и 96°47′ з. д. обнаружил, что магнитное наклонение составило 89°59′. Так впервые были определены координаты магнитного полюса в Северном полушарии - иначе говоря, координаты Южного магнитного полюса.
1841 год: первое определение координат магнитного полюса в Южном полушарии
В 1840 году повзрослевший Джеймс Кларк Росс отправился на судах «Эребус» и «Террор» в своё знаменитое путешествие к магнитному полюсу в Южном полушарии. 27 декабря корабли Росса впервые встретились с айсбергами и уже в новогоднюю ночь 1841 года пересекли Южный полярный круг. Очень скоро «Эребус» и «Террор» оказались перед паковыми льдами, растянувшимися от края до края горизонта. 5 января Росс принял смелое решение идти вперёд, прямо на льды, и углубиться настолько, насколько это окажется возможным. И уже через несколько часов такого штурма корабли неожиданно вышли в более свободное ото льда пространство: паковый лёд сменился разбросанными там и тут отдельными льдинами.
9 января утром Росс неожиданно для себя обнаружил впереди по курсу свободное ото льда море! Таково было его первое открытие в этом путешествии: он открыл море, которое впоследствии было названо его собственным именем, - море Росса. Справа по курсу обнаружилась гористая, покрытая снегом земля, которая вынуждала корабли Росса плыть на юг и которая, казалось, не собиралась кончаться. Плывя вдоль берега, Росс, конечно, не упускал возможности открывать самые южные земли во славу Британского королевства; так была открыта Земля Королевы Виктории. В то же время его беспокоило, что на пути к магнитному полюсу берег может стать непреодолимым препятствием.
Между тем поведение компаса становилось всё более странным. Росс, обладавший богатым опытом магнитометрических измерений, понимал, что до магнитного полюса осталось не более 800 км. Так близко к нему ещё никто не приближался. Вскоре стало ясно, что Росс опасался не зря: магнитный полюс явно находился где-то справа, а берег упорно направлял корабли всё дальше и дальше на юг.
Пока путь был открыт, Росс не сдавался. Ему было важно собрать, по крайней мере, как можно больше магнитометрических данных в разных точках побережья Земли Виктории. 28 января экспедицию ожидал самый удивительный сюрприз за всё время путешествия: на горизонте вырос огромный проснувшийся вулкан. Над ним висело тёмное облако дыма, окрашиваемого огнём, который столбом вырывался из жерла. Этому вулкану Росс дал имя Эребус, а соседнему - потухшему и несколько меньшему - дал имя Террор.
Росс попытался идти ещё дальше на юг, но очень скоро перед его глазами возникла совершенно невообразимая картина: вдоль всего горизонта, куда хватает глаз, простиралась белая полоса, которая по мере приближения к ней становилась всё выше и выше! Когда корабли подошли поближе, стало ясно, что перед ними справа и слева огромная бесконечная ледяная стена 50-метровой высоты, совершенно плоская сверху, без каких-либо трещин на обращённой к морю стороне. Это была кромка шельфового ледника, носящего ныне имя Росса.
В середине февраля 1841 года после 300-километрового плавания вдоль ледяной стены Росс принял решение прекратить дальнейшие попытки найти лазейку. С этого момента впереди оставалась лишь дорога домой.
Экспедицию Росса никак нельзя считать неудачной. Ведь ему удалось измерить магнитное наклонение в очень многих точках вокруг побережья Земли Виктории и установить тем самым положение магнитного полюса с высокой точностью. Росс указал такие координаты магнитного полюса: 75°05′ ю. ш., 154°08′ в. д. Минимальное расстояние, отделявшее корабли его экспедиции от этой точки, составляло всего 250 км. Именно измерения Росса нужно считать первым достоверным определением координат магнитного полюса в Антарктиде (Северного магнитного полюса).
Координаты магнитного полюса в Северном полушарии в 1904 году
Прошло 73 года с момента определения Джеймсом Россом координат магнитного полюса в Северном полушарии, и вот теперь поиск магнитного полюса в этом полушарии предпринял знаменитый норвежский полярный исследователь Руаль Амундсен (1872–1928). Впрочем, поиск магнитного полюса не был единственной целью экспедиции Амундсена. Главной целью было открытие северо-западного морского пути из Атлантического океана в Тихий. И он достиг этой цели - совершил в 1903–1906 годах плавание из Осло, мимо берегов Гренландии и Северной Канады до Аляски на небольшом промысловом судне «Йоа».
Впоследствии Амундсен писал: «Я хотел, чтобы моя детская мечта о северо-западном морском пути соединилась в этой экспедиции с другой, гораздо более важной научной целью: нахождением нынешнего местоположения магнитного полюса».
Он подошёл к этой научной задаче со всей серьёзностью и тщательно подготовился к её выполнению: изучал теорию геомагнетизма у ведущих специалистов Германии; там же приобрёл магнитометрические приборы. Практикуясь в работе с ними, Амундсен летом 1902 года объездил всю Норвегию.
К началу первой зимы своего путешествия, в 1903 году, Амундсен достиг острова Кинг-Уильям, который находился совсем недалеко от магнитного полюса. Магнитное наклонение здесь составляло 89°24′.
Решив провести зимовку на острове, Амундсен одновременно создал здесь настоящую геомагнитную обсерваторию, которая выполняла непрерывные наблюдения в течение многих месяцев.
Весна 1904 года была посвящена наблюдениям «в поле» с целью определения координат полюса настолько точно, насколько это было возможно. Амундсен достиг успеха и обнаружил, что положение магнитного полюса заметно сместилось к северу по отношению к той точке, в которой его нашла экспедиция Джеймса Росса. Оказалось, что с 1831 по 1904 год магнитный полюс переместился на 46 км к северу.
Забегая вперёд, заметим, что есть данные о том, что за этот 73-летний период магнитный полюс не просто немного переехал на север, а скорее описал небольшую петлю. Где-то к 1850 году он сначала прекратил своё движение с северо-запада на юго-восток и лишь потом начал новое путешествие на север, продолжающееся и сегодня.
Дрейф магнитного полюса в Северном полушарии с 1831 по 1994 год
В следующий раз местоположение магнитного полюса в Северном полушарии было определено в 1948 году. Многомесячная экспедиция в канадские фьорды не понадобилась: ведь теперь до места можно было добраться всего за несколько часов - по воздуху. На этот раз магнитный полюс в Северном полушарии был обнаружен на берегу озера Аллен на острове Принца Уэльского. Максимальное наклонение составляло здесь 89°56′. Оказалось, что со времён Амундсена, то есть с 1904 года, полюс «уехал» к северу на целых 400 км.
С тех пор точное местоположение магнитного полюса в Северном полушарии (Южного магнитного полюса) определялось канадскими магнитологами регулярно с периодичностью около 10 лет. Последующие экспедиции состоялись в 1962, 1973, 1984, 1994 годах.
Неподалёку от точки пребывания магнитного полюса в 1962 году, на острове Корнуоллис, в местечке Резолют-Бей (74°42′ с. ш., 94°54′ з. д.), была построена геомагнитная обсерватория. В наше время путешествие на Южный магнитный полюс - это всего лишь достаточно короткая прогулка на вертолёте от Резолют-Бей. Неудивительно, что с развитием средств сообщения в XX столетии этот удалённый городок на севере Канады всё чаще и чаще стали посещать туристы.
Обратим внимание на то, что, говоря о магнитных полюсах Земли, мы на самом деле говорим о неких усреднённых точках. Ещё со времени экспедиции Амундсена стало ясно, что даже на протяжении одних суток магнитный полюс не стоит на месте, а совершает небольшие «прогулки» вокруг некоторой средней точки.
Причина таких перемещений, конечно, Солнце. Потоки заряженных частиц от нашего светила (солнечный ветер) входят в магнитосферу Земли и порождают в земной ионосфере электрические токи. Те, в свою очередь, порождают вторичные магнитные поля, которые возмущают геомагнитное поле. В результате этих возмущений магнитные полюса и вынуждены совершать свои ежесуточные прогулки. Их амплитуда и скорость, естественно, зависят от силы возмущений.
Маршрут таких прогулок близок к эллипсу, причём полюс в Северном полушарии совершает обход по часовой стрелке, а в Южном полушарии - против. Последний даже в дни магнитных бурь уходит от средней точки не более чем на 30 км. Полюс же в Северном полушарии в такие дни может уйти от средней точки на 60–70 км. В спокойные дни размеры суточных эллипсов для обоих полюсов существенно сокращаются.
Дрейф магнитного полюса в Южном полушарии с 1841 по 2000 год
Следует отметить, что исторически с измерением координат магнитного полюса в Южном полушарии (Северного магнитного полюса) дело всегда обстояло достаточно сложно. Во многом виновата его труднодоступность. Если от Резолют-Бей до магнитного полюса в Северном полушарии можно добраться на маленьком аэроплане или вертолёте за несколько часов, то от южной оконечности Новой Зеландии до побережья Антарктиды надо лететь более 2000 км над океаном. А после этого нужно проводить исследования в тяжёлых условиях ледового континента. Чтобы должным образом оценить труднодоступность Северного магнитного полюса, вернёмся в самое начало XX столетия.
Довольно долго после Джеймса Росса никто не осмеливался в поисках Северного магнитного полюса уходить в глубь Земли Виктории. Первыми это сделали члены экспедиции английского полярного исследователя Эрнеста Генри Шеклтона (1874–1922) во время его путешествия в 1907–1909 годах на старом китобойном судне «Нимрод».
16 января 1908 года судно вошло в море Росса. Слишком толстые паковые льды у побережья Земли Виктории долго не давали возможности найти подход к берегу. Лишь 12 февраля удалось перенести на берег необходимые вещи и магнитометрическое оборудование, после чего «Нимрод» взял курс обратно на Новую Зеландию.
Оставшимся на берегу полярникам потребовалось несколько недель, чтобы соорудить более или менее приемлемые жилища. Пятнадцать смельчаков учились есть, спать, общаться, работать и вообще жить в невероятно тяжёлых условиях. Впереди была долгая полярная зима. Всю зиму (в Южном полушарии она наступает одновременно с нашим летом) члены экспедиции занимались научными исследованиями: метеорологией, геологией, измерением атмосферного электричества, изучением моря через трещины во льду и самих льдов. Конечно, к весне люди уже оказались достаточно вымотанными, хотя главные цели экспедиции были ещё впереди.
29 октября 1908 года одна группа во главе с самим Шеклтоном отправилась в запланированную экспедицию к Южному географическому полюсу. Правда, экспедиция так и не смогла до него дойти. 9 января 1909 года всего в 180 км от Южного географического полюса ради спасения голодных и измученных людей Шеклтон принимает решение оставить флаг экспедиции здесь и повернуть группу обратно.
Вторая группа полярников во главе с австралийским геологом Эджвортом Дэвидом (1858–1934) независимо от группы Шеклтона отправилась в путешествие к магнитному полюсу. Их было трое: Дэвид, Моусон и Маккей. В отличие от первой группы они не имели опыта полярных исследований. Выйдя 25 сентября, они уже к началу ноября выбились из графика и из-за перерасхода пищи вынуждены были сесть на строгий паёк. Антарктида преподавала им суровые уроки. Голодные и обессиленные, они проваливались почти в каждую расселину во льду.
11 декабря едва не погиб Моусон. Он провалился в одну из бесчисленных расселин, и только надёжная верёвка спасла жизнь исследователю. Несколько дней спустя в расселину провалились 300-килограммовые сани, едва не утянувшие за собой трёх обессилевших от голода людей. К 24 декабря серьёзно ухудшилось состояние здоровья полярников, они страдали одновременно и от обморожения, и от солнечных ожогов; у Маккея к тому же развилась снежная слепота.
Но 15 января 1909 года они всё-таки достигли своей цели. Компас Моусона показал отклонение магнитного поля от вертикали всего в пределах 15′. Оставив почти всю поклажу на месте, они одним броском в 40 км достигли магнитного полюса. Магнитный полюс в Южном полушарии Земли (Северный магнитный полюс) был покорён. Водрузив на полюсе британский флаг и сфотографировавшись, путешественники трижды прокричали «ура!» королю Эдуарду VII и объявили эту землю собственностью британской короны.
Теперь им предстояло только одно - остаться в живых. По расчётам полярников, для того, чтобы поспеть к отходу «Нимрода» 1 февраля, они должны были проходить по 17 миль в сутки. Но они всё равно опоздали на четыре дня. К счастью, «Нимрод» сам задержался. Так что вскоре трое отважных исследователей наслаждались горячим ужином на борту корабля.
Итак, Дэвид, Моусон и Маккей были первыми людьми, ступившими на магнитный полюс в Южном полушарии, который в тот день оказался в точке с координатами 72°25′ ю. ш., 155°16′ в. д. (в 300 км от точки, измеренной в своё время Россом).
Понятно, что ни о какой-либо серьёзной измерительной работе здесь даже не было и речи. Вертикальное наклонение поля было зафиксировано лишь однажды, и это послужило сигналом не к дальнейшим измерениям, а лишь к скорейшему возвращению на берег, где экспедицию ожидали тёплые каюты «Нимрода». Такую работу по определению координат магнитного полюса нельзя даже близко сравнить с работой геофизиков в арктической Канаде, по нескольку дней ведущих магнитные съёмки из нескольких точек, окружающих полюс.
Однако последняя экспедиция (экспедиция 2000 года) была проведена на достаточно высоком уровне. Поскольку Северный магнитный полюс уже давно сошёл с материка и находился в океане, эта экспедиция проводилась на специально оборудованном судне.
Измерения показали, что в декабре 2000 года Северный магнитный полюс находился напротив побережья Земли Адели в точке с координатами 64°40′ ю. ш. и 138°07′ в. д.
Фрагмент из книги: Тарасов Л. В. Земной магнетизм. - Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2012.
У нашей планеты есть магнитное поле, которое можно наблюдать, например, с помощью компаса. Оно в основном образуется в очень горячем расплавленном ядре планеты и, вероятно, имелось большую часть времени существования Земли. Поле представляет собой диполь, т. е. у него есть один северный и один южный магнитный полюс.
В них стрелка компаса будет указывать прямо вниз или вверх, соответственно. Это похоже на поле магнита на холодильник. Однако геомагнитное поле Земли претерпевает множество небольших изменений, что делает аналогию несостоятельной. В любом случае, можно сказать, что в настоящее время есть два полюса, наблюдаемые на поверхности планеты: один в северном полушарии и один в южном.
Инверсией геомагнитного поля называется процесс, при котором южный магнитный полюс превращается в северный, а тот, в свою очередь, становится южным. Интересно отметить, что магнитное поле может иногда подвергаться экскурсии, а не развороту. В этом случае оно претерпевает большое снижение его общей силы, то есть силы, которая перемещает стрелку компаса.
Во время экскурсии поле не меняет своего направления, а восстанавливается с той же полярностью, то есть север остается севером и юг югом.
Как часто происходит смена полюсов Земли?
Как свидетельствует геологическая летопись, магнитное поле нашей планеты меняло полярность много раз. В этом можно убедиться по закономерностям, обнаруженным в вулканических породах, особенно извлеченных со дна океана. За последние 10 млн лет в среднем происходило 4 или 5 разворотов в миллион лет.
В другие моменты истории нашей планеты, например, во время мелового периода, были более длительные периоды смены полюсов Земли. Их невозможно предсказать, и они не носят регулярный характер. Поэтому можно говорить только о среднем интервале инверсии.
Разворачивается ли магнитное поле Земли в настоящее время? Как это проверить?
Измерения геомагнитных характеристик нашей планеты проводились более или менее постоянно с 1840 года. Некоторые измерения даже датированы XVI веком, например, в Гринвиче (Лондон). Если посмотреть на тенденции изменения силы магнитного поля за этот период, то можно увидеть ее снижение.
Проецирование данных вперед во времени дает нулевой дипольный момент через примерно 1500–1600 лет. Это является одной из причин того, почему некоторые считают, что поле может находиться на ранних стадиях инверсии. Из исследований намагниченности минералов в древних глиняных горшках известно, что во времена Древнего Рима оно было в два раза сильнее, чем сейчас.
Тем не менее, текущая сила поля не является особо низкой с точки зрения диапазона ее значений за последние 50 000 лет, а с момента, когда произошла последняя смена полюсов Земли, прошло почти 800 000 лет. Кроме того, принимая во внимание сказанное ранее об экскурсии, и зная о свойствах математических моделей, далеко не ясно, можно ли экстраполировать данные наблюдений на 1500 лет.
Как быстро происходит инверсия полюсов?
Полная запись истории хотя бы одного разворота отсутствует, поэтому все утверждения, которые можно сделать, в основном базируются на математических моделях и частично на ограниченных доказательствах, полученных из горных пород, которые сохранили отпечаток древнего магнитного поля со времени их формирования.
Например, расчеты дают основание предположить, что полная смена полюсов Земли может занять от одной до нескольких тысяч лет. Это быстро по геологическим меркам, но медленно в масштабе человеческой жизни.
Что происходит во время разворота? Что мы видим на поверхности Земли?
Как уже было сказано выше, у нас имеются ограниченные данные геологических измерений о закономерностях изменения поля во время инверсии. Основываясь на моделях, рассчитанных на суперкомпьютерах, можно было бы ожидать гораздо более сложной структуры на поверхности планеты, при которой имеется не один южный и один северный магнитный полюс.
Землю ожидает их «странствие» от своего нынешнего положения по направлению к экватору и через него. Общая напряженность поля в любой точке планеты может составить не более одной десятой ее значения в настоящее время.
Опасность для навигации
Без магнитного щита современные технологии будут больше подвержены риску воздействия солнечных бурь. Наиболее уязвимыми являются спутники. Они не рассчитаны выдерживать солнечные штормы в отсутствие магнитного поля. Так что, если спутники GPS прекратят работу, то все самолеты будут посажены на землю.
Конечно, в самолетах в качестве резервного средства есть компасы, но они, безусловно, не будут точными во время магнитного сдвига полюсов. Таким образом, даже самой возможности выхода из строя спутников GPS будет достаточно, чтобы посадить самолеты – в противном случае они могут потерять навигацию в ходе полета. Суда столкнутся с теми же проблемами.
Озоновый слой
Ожидается, что во время инверсии магнитного поля Земли озоновый слой полностью исчезнет (и снова появится после этого). Крупные солнечные бури во время разворота могут вызвать истощение озонового слоя. Количество заболеваний раком кожи возрастет в 3 раза. Воздействие на все живые существа трудно предсказать, но также может иметь катастрофические последствия.
Смена магнитных полюсов Земли: последствия для энергосистем
В одном исследовании массивные солнечные бури были названы вероятной причиной полярной инверсии. В другом - виновником этого события станет глобальное потепление, а оно может быть вызвано повышенной активностью Солнца.
Во время разворота зашиты магнитного поля не будет, и если произойдет солнечная буря, ситуация ухудшится еще больше. Жизнь на нашей планете не будет затронута в целом, и общества, которые не зависят от технологии, также будут в полном порядке. Но Земля будущего ужасно пострадает, если разворот произойдет быстро.
Электрические сети перестанут функционировать (их может вывести их из строя большая солнечная буря, а инверсия повлияет намного больше). При отсутствии электричества не будет водоснабжения и канализации, заправочные станции перестанут работать, остановятся поставки продовольствия.
Работоспособность аварийных служб окажется под вопросом, и они не смогут на что-то влиять. Погибнут миллионы, а миллиарды столкнутся с большими трудностями. Только те, кто заранее запасся пищей и водой, смогут справиться с ситуацией.
Опасность космического излучения
Наше геомагнитное поле отвечает за блокирование примерно 50% космических лучей. Поэтому при его отсутствии уровень космического излучения удвоится. Несмотря на то, что это приведет к увеличению мутаций, летальных последствий это иметь не будет. С другой стороны, одной из возможных причин сдвига полюсов является увеличение солнечной активности.
Это может привести к увеличению числа заряженных частиц, достигающих нашей планеты. В таком случае Земля будущего подвергнется большой опасности.
Сохранится ли жизнь на нашей планете?
Природные катастрофы, катаклизмы маловероятны. Геомагнитное поле находится в области пространства, называемой магнитосферой, формируемой действием солнечного ветра.
Магнитосфера отклоняет не все высокоэнергетические частицы, которые излучает Солнце с солнечным ветром и другие источники в Галактике. Иногда наше светило особенно активно, например, когда на нем много пятен, и оно может посылать облака частиц в направлении Земли.
Во время таких солнечных вспышек и корональных выбросов массы, космонавтам на околоземной орбите, возможно, потребуется дополнительная защита, чтобы избежать более высоких доз радиации.
Поэтому мы знаем, что магнитное поле нашей планеты обеспечивает лишь частичную, а не полную защиту от космического излучения. Кроме того, высокоэнергетические частицы могут даже ускоряться в магнитосфере. На поверхности Земли атмосфера действует как дополнительный защитный слой, останавливающий все, кроме наиболее активного солнечного и галактического излучения.
При отсутствии магнитного поля атмосфера будет по-прежнему поглощать большую часть излучения. Воздушная оболочка защищает нас так же эффективно, как слой бетона толщиной 4 м.
Человеческие существа и их предки жили на Земле в течение нескольких миллионов лет, за которые произошло немало инверсий, и нет никакой очевидной корреляции между ними и развитием человечества. Точно так же время разворотов не совпадает с периодами вымирания видов, о чем свидетельствует геологическая история.
Некоторые животные, такие как голуби и киты, используют геомагнитное поле для навигации. Предполагая, что разворот занимает несколько тысяч лет, то есть длится многие поколения каждого вида, тогда эти животные могут хорошо адаптироваться к изменяющейся магнитной среде или развить другие методы навигации.
О магнитном поле
Источником магнитного поля является богатое железом жидкое внешнее ядро Земли. Оно совершает сложные движения, являющиеся результатом конвекции тепла глубоко внутри ядра и вращения планеты. Движение жидкости непрерывно и никогда не останавливается, даже во время разворота.
Оно может прекратиться только после исчерпания источника энергии. Тепло производится частично из-за преобразования жидкого ядра в твердое, расположенного в центре Земли. Этот процесс совершается непрерывно в течение миллиардов лет. В верхней части ядра, которая расположена в 3000 км ниже уровня поверхности под скалистой мантией, жидкость может перемещаться в горизонтальном направлении со скоростью десятков километров в год.
Ее движение поперек существующих силовых линий производит электрические токи, а они, в свою очередь, генерируют магнитное поле. Этот процесс носит название адвекции. Для того, чтобы сбалансировать рост поля, и тем самым стабилизировать т. н. «геодинамо», необходима диффузия, при которой происходит «утечка» поля из ядра и его разрушение.
В конечном счете, поток жидкости создает сложную картину магнитного поля на поверхности Земли со сложным изменением во времени.
Компьютерные расчеты
Моделирование геодинамо на суперкомпьютерах продемонстрировало сложный характер поля и его поведения с течением времени. Расчеты также показали инверсию полярности, когда происходит смена полюсов Земли. В таких симуляциях сила основного диполя ослабевает до 10% от нормального значения (но не до нуля), а существующие полюса могут странствовать по всему земному шару совместно с другими временными северными и южными полюсами.
Твердое железное внутреннее ядро нашей планеты в этих моделях играет важную роль в управлении процессом разворота. Из-за своего твердого состояния оно не может генерировать магнитное поле адвекцией, но любое поле, которое образуется в жидкости внешнего ядра может диффундировать, или распространяться во внутреннее. Адвекция во внешнем ядре, кажется, регулярно пытается инвертировать.
Но пока поле, запертое во внутреннем ядре, сначала не диффундирует, реальная смена магнитных полюсов Земли не произойдет. По существу, внутреннее ядро сопротивляется диффузии любого «нового» поля и, возможно, только одна из каждых десяти попыток такого разворота является успешной.
Магнитные аномалии
Следует подчеркнуть, что, хотя эти результаты и являются увлекательными сами по себе, неизвестно, можно ли их отнести к реальной Земле. Тем не менее, у нас есть математические модели магнитного поля нашей планеты за последние 400 лет с ранними данными, основанными на наблюдениях моряков торгового и военно-морского флота.
Их экстраполяция на внутреннюю структуру земного шара показывает рост с течением времени областей обратного потока на границе ядра и мантии. В этих точках стрелка компаса ориентирована, по сравнению с прилегающими районами, в противоположном направлении – внутрь или из ядра.
Эти участки с обратным потоком в южной части Атлантического океана в первую очередь несут ответственность за ослабление главного поля. Они также отвечают за минимальную напряженность, называемую Бразильской магнитной аномалией, центр которой расположен под Южной Америкой.
В этой области частицы с высокими энергиями могут приблизиться к Земле более близко, вызывая повышенный радиационный риск для спутников на низкой околоземной орбите. Предстоит еще многое сделать для большего понимания свойств глубинного строения нашей планеты.
Это мир, где значения давления и температуры аналогичны параметрам поверхности Солнца, и наше научное понимание достигает своего предела.
Казалось бы, странное хобби - путешествовать к полюсам нашей планеты. Однако для шведского предпринимателя Фредерика Паулсена это стало настоящей страстью. Он потратил тринадцать лет, чтобы посетить все восемь полюсов Земли, став первым и пока единственным человеком, сделавшим это.
Достижение каждого из них - настоящее приключение!
Южный географический полюс - точка, расположенная над географической осью вращения Земли
Географический Южный полюс отмечен небольшим знаком на забитом в лёд шесте, который ежегодно передвигают, чтобы компенсировать движение ледникового покрова. В ходе торжественного мероприятия, проходящего 1 января, устанавливается новый знак Южного полюса, изготовленный полярниками в прошлом году, а старый помещается на станцию. На знаке присутствует надпись «Geographic south pole», NSF, дата и широта установки. На знаке установленном в 2006 году была выбита дата, когда Руаль Амундсен и Роберт Ф. Скотт достигли полюса, и небольшие цитаты этих полярников. Рядом установлен флаг Соединённых Штатов.
Поблизости от географического Южного полюса находится так называемый церемониальный Южный полюс - специальная область, отведённая для фотосъёмок станцией Амундсен - Скотт. Он представляет собой зеркальную металлическую сферу, стоящую на подставке, окружённую со всех сторон флагами стран Договора об Антарктике.
Северный магнитный полюс – точка на земной поверхности, на которую направлены магнитные компасы.
Июнь 1903 года. Руаль Амундсен (слева, в шляпе) совершает экспедицию на небольшом паруснике
«Йоа», чтобы найти Северо-запададный проход и попутно установить точное местоположение северного магнитного полюса.
Он впервые был открыт в 1831 году. В 1904 году, когда ученые вторично провели измерения, обнаружилось, что полюс переместился на 31 милю. Стрелка компаса указывает на магнитный полюс, а не на географический. Исследование показало, что за последнюю тысячу лет магнитный полюс перемещался на значительные расстояния по направлению от Канады к Сибири, но иногда и в других направлениях.
Северный географический полюс – расположенный непосредственно над географической осью Земли.
Географические координаты Северного полюса 90°00′00″ северной широты. Долготы полюс не имеет, так как является точкой пересечения всех меридианов. Северный полюс также не относится к какому-либо часовому поясу. Полярный день, как и полярная ночь, здесь продолжается приблизительно по полгода. Глубина океана на Северном полюсе составляет 4 261 метр (по измерениям глубоководного аппарата «Мир» в 2007 году). Средняя температура на Северном полюсе зимой - около −40 °C, летом преимущественно около 0 °C.
Северный геомагнитный полюс – связан с магнитной осью Земли.
Это северный полюс момента диполя геомагнитного поля Земли. Сейчас он находится в точке 78° 30" С, 69° З, около Туля (Гренландия). Земля - это гигантский магнит, как стержневой магнит. Геомагнитный Северный и Южный полюса - концы этого магнита. Северный геомагнитный полюс расположен в Канадской Арктике и продолжает двигаться в северо-западном направлении.
Северный полюс недоступности – самая северная точка в Cеверном Ледовитом океане и самая дальняя от земли со всех сторон
Северный полюс недоступности находится в паковых льдах Северного Ледовитого океана на наибольшем расстоянии от любой суши. Расстояние до Северного географического полюса 661 км, до мыса Барроу на Аляске - 1453 км и на равном расстоянии в 1094 км от ближайших островов - Элсмира и Земли Франца-Иосифа. Первая попытка достичь точки была осуществлена сэром Губертом Уилкинсом на самолёте в 1927 году. В 1941 осуществлена первая экспедиция к полюсу недоступности на самолёте под руководством Ивана Ивановича Черевичного. Советская экспедиция высадилась на 350 км севернее Уилкинса, тем самым первой посетила непосредственно северный полюс недоступности.
Южный магнитный полюс - точка на земной поверхности, в которой магнитное поле Земли направлено вверх.
Люди впервые побывали на Южном магнитном полюсе 16 января 1909 года (британская антарктическая экспедиция, определил местоположение полюса Дуглас Моусон).
На самом магнитном полюсе наклонение магнитной стрелки, то есть угол между свободно вращающейся стрелкой и земной поверхностью, равно 90º. С физической точки зрения Южный магнитный полюс Земли на самом деле - северный полюс магнита, который представляет собой наша планета. Северный полюс магнита - это тот полюс, из которого выходят силовые линии магнитного поля. Но во избежание путаницы этот полюс называют южным, так как он близок к Южному полюсу Земли. Магнитный полюс смещается на несколько километров в год.
Южный геомагнитный полюс - связан с магнитной осью Земли в южном полушарии.
На Южном геомагнитном полюсе, который впервые был достигнут санно-тракторным поездом Второй Советской антарктической экспедиции под руководством А. Ф. Трешникова 16 декабря 1957 года, была создана научная станция Восток. Южный геомагнитный полюс оказался на высоте 3500 м над уровнем моря, в точке, удалённой от расположенной на побережье станции Мирный на 1410 км. Это одно их самых суровых мест на Земле. Здесь температура воздуха более шести месяцев в году держится ниже -60° С.В августе 1960 года на Южном геомагнитном полюсе зафиксирована температура воздуха - 88,3° С, а в июле 1984 года новая рекордно низкая температура - 89,2° С.
Южный полюс недоступности - точка в Антарктиде, наиболее удалённая от побережья Южного океана.
Это точка в Антарктиде, наиболее удалённая от побережья Южного океана. Общего мнения насчёт конкретных координат этого места нет. Проблема заключается в том, как понимать слово «побережье». Либо проводить линию побережья по границе суши и воды, либо по границе океана и шельфовых ледников Антарктиды. Трудности определения границ суши, движение шельфовых ледников, постоянное поступление новых данных и возможные топографические ошибки, всё это затрудняет точное определение координат полюса. Полюс недоступности часто связывают с одноимённой советской антарктической станцией, находящейся на 82°06′ ю. ш. 54°58′ в. д. Эта точка расположена на расстоянии 878 км от южного полюса и на 3718 м над уровнем моря. В настоящее время здание по-прежнему находится в этом месте, на нём установлена статуя Ленина, смотрящая на Москву. Место охраняется как историческое. Внутри здания находится книга для посетителей, которую может подписать человек, добравшийся до станции. К 2007 году станция занесена снегом, и только статуя Ленина на крыше здания ещё видна. Видно её за много километров.
Полярные регионы Земли – самые суровые места на нашей планете.
Веками люди пытались ценою жизни и здоровья добраться и изучить Северный и Южный полярный круг.
Так что же мы узнали о двух противоположных полюсах Земли?
1. Где находится Северный и Южный полюс: 4 типа полюсов
На самом деле существует 4 типа Северного полюса с точки зрения науки:
Северный магнитный полюс – точка на земной поверхности, на которую направлены магнитные компасы
Северный географический полюс – расположенный непосредственно над географической осью Земли
Северный геомагнитный полюс – связан с магнитной осью Земли
Северный полюс недоступности – самая северная точка в Cеверном Ледовитом океане и самая дальняя от земли со всех сторон
Аналогично было установлено 4 типа Южного полюса:
Южный магнитный полюс - точка на земной поверхности, в которой магнитное поле Земли направлено вверх
Южный географический полюс - точка, расположенная над географической осью вращения Земли
Южный геомагнитный полюс- связан с магнитной осью Земли в южном полушарии
Южный полюс недоступности - точка в Антарктиде, наиболее удалённая от побережья Южного океана.
Кроме того есть церемониальный южный полюс – область предназначенная для фотосъемок на станции Амундсен-Скотт. Она расположена в нескольких метрах от географического южного полюса, но так как ледниковый покров все время движется, отметка сдвигается каждый год на 10 метров.
2. Географический Северный и Южный полюс: океан против континента
Северный полюс - это, по сути, замерзший океан, окруженный континентами. В отличие от него Южный полюс - это континент, окруженный океанами.
Кроме Северного Ледовитого океана, Арктический регион (Северный полюс) включает в себя часть Канады, Гренландию, Россию, США, Исландию, Норвегию, Швецию и Финляндию.
Самая южная точка земли – Антарктида является пятым самым большим континентом, площадью 14 миллионов кВ. км, 98 процентов которой покрыто ледниками. Она окружена южной частью Тихого океана, южной частью Атлантического океана и Индийским океаном.
Географические координаты Северного полюса: 90 градусов северной широты.
Географические координаты Южного полюса: 90 градусов южной широты.
Все линии долготы сходятся у обоих полюсов.
3. Южный полюс холоднее Северного полюса
Южный полюс гораздо холоднее Северного полюса. Температура в Антарктиде (Южный полюс) настолько низкая, что в некоторых местах этого континента снег никогда не тает.
Средняя годовая температура в этой области составляет -58 градусов по Цельсию зимой, а самая высокая температура была зафиксирована здесь в 2011 году и составила -12,3 градуса по Цельсию.
В отличие от него, средняя годовая температура в Арктическом регионе (Северный полюс) составляет – 43 градуса по Цельсию зимой и около 0 градусов летом.
Существует несколько причин, почему Южный полюс холоднее Северного. Так как Антарктида – это огромная суша, она получает мало тепла из океана. В отличие от нее, лед в Арктическом регионе относительно тонкий и под ним находится целый океан, который смягчает температуру. Кроме того Антарктида находится на возвышении на высоте 2,3 км и воздух тут холоднее, чем в Северном Ледовитом океане, который находится на уровне моря.
4. На полюсах нет времени
Время определяется долготой. Так, например, когда Солнце находится прямо над нами, местное время показывает полдень. Однако на полюсах все линии долготы пересекаются, а Солнце встает и садится только раз в году в дни равноденствия.
По этой причине, ученые и исследователи на полюсах используют время любого часового пояса, которое им больше нравится. Как правило, они ориентируются на среднее время по Гринвичу или часовому поясу страны, из которой они прибыли.
Ученые на станции Амундсен-Скотт в Антарктиде могут сделать быструю пробежку вокруг света, пройдя 24 часовых пояса за несколько минут.
5. Животные Северного и Южного полюса
У многих людей сложилось ошибочное мнение, будто полярные медведи и пингвины находятся в одной среде обитания.
На самом деле, пингвины живут только в южном полушарии – в Антарктиде, где у них нет естественных врагов. Если бы полярные медведи и пингвины обитали в одной области, полярные медведи не беспокоились бы об источнике пропитания.
Среди морских животных Южного полюса есть киты, морские свиньи и тюлени.
Белые медведи в свою очередь являются самыми крупными хищниками в северном полушарии. Они живут в северной части Северного Ледовитого океана и питаются тюленями, моржами и иногда даже выброшенными на берег китами.
Кроме того, на Северном полюсе обитают такие животные, как северные олени, лемминги, лисицы, волки, а также морские животные: белуги, косатки, морские выдры, нерпы, моржи и более 400 известных видов рыб.
6. Ничейная земля
Несмотря на то, что на Южном полюсе в Антарктиде можно увидеть множество флагов разных стран, это единственное место на земле, которое никому не принадлежит, и где нет коренного населения.
Здесь действует договор об Антарктиде, согласно которому территория и ее ресурсы должны быть использованы исключительно в мирных и научных целях. Ученые, исследователи и геологи – единственные люди, которые время от времени ступают на землю Антарктиды.
Напротив, на Северном полярном круге живет больше 4 миллионов людей на Аляске, в Канаде, Гренландии, Скандинавии и России.
7. Полярная ночь и полярный день
Полюса Земли – это уникальные места, где наблюдается самый длинный день, который длится 178 суток, и самая длинная ночь, которая длится 187 суток.
На полюсах наблюдается только один восход и один закат Солнца в год. На Северном полюсе Солнце начинает подниматься в марте в день весеннего равноденствия и опускается в сентябре в день осеннего равноденствия. На Южном полюсе наоборот, восход - во время осеннего равноденствия, а закат - в день весеннего равноденствия.
Летом Солнце здесь всегда над горизонтом, и Южной полюс получает солнечный свет круглосуточно. Зимой Солнце ниже горизонта, когда наблюдается круглосуточная темнота.
8. Покорители Северного и Южного полюса
Многие путешественники пытались добраться до полюсов Земли, потеряв свои жизни на пути к этим крайним точкам нашей планеты.
Кто первым достиг Северного полюса?
Было несколько экспедиций к Северному полюсу, начиная с 18-го века. Существуют разногласия по поводу того, кто первым достиг Северного полюса. В 1908 году американский путешественник Фредерик Кук стал первым, кто заявил о том, что добрался до Северного полюса. Но его соотечественник Роберт Пири опроверг это заявление, и 6 апреля 1909 года он официально стал считаться первым покорителем Северного полюса.
Первый перелет через Северного полюса: норвежский путешественник Руаль Амундсен и Умберто Нобиле 12 мая 1926 года на дирижабле "Норвегия"
Первая подводная лодка на Северном полюсе: атомная подводная лодка "Nautilus" 3 августа 1956 года
Первое путешествие на Северный полюс в одиночку: японец Наоми Уэмура, 29 апреля 1978 года, проехав 725 км на собачьих упряжках за 57 дней
Первая экспедиция на лыжах: экспедиция Дмитрия Шпаро, 31 мая 1979 года. Участники прошли 1500 км за 77 дней.
Первым переплыл Северный полюс: Льюис Гордон Пью преодолел 1 км в воде температурой -2 градуса по Цельсию в июле 2007 года.
Кто первым достиг Южного полюса?
Первыми покорителями Южного полюса стали норвежский путешественник Руаль Амундсен и британский исследователь Роберт Скотт, в честь которых была названа первая станция на Южном полюсе – станция Амундсен-Скотт. Обе команды пошли разным путем и достигли Южного полюса с разницей в несколько недель, первым был Амундсен 14 декабря 1911 года, а затем Р.Скотт 17 января 1912 года.
Первый перелет через Южный полюс: американец Ричард Бэрд, в 1928 году
Первыми пересекли Антарктиду без использования животных и механического транспорта: Арвид Фукс и Рейнольд Мейснер, 30 декабря 1989 года
9. Северный и Южный магнитный полюс Земли
Магнитные полюса Земли связывают с магнитным полем Земли. Они находятся на севере и юге, но не совпадают с географическими полюсами, так как магнитное поле нашей планеты меняется. В отличие от географических, магнитные полюса смещаются.
Северный магнитный полюс не находится точно в Арктическом регионе, а смещается к востоку со скоростью 10-40 км в год, так как на магнитное поле влияют подземные расплавленные металлы и заряженные частицы от Солнца. Южный магнитный полюс пока находится в Антарктиде, но он также смещается к западу со скоростью 10-15 км в год.
Некоторые ученые считают, что в один день может произойти смена магнитных полюсов, и это может привести к разрушению Земли. Однако смена магнитных полюсов уже происходила, сотни раз за последние 3 миллиарда лет, и это не привело к каким-то страшным последствиям.
10. Таяние льда на полюсах
Лед в Арктике в области Северного полюса, как правило, тает летом и снова замерзают зимой. Однако за последние годы, ледяная шапка стала таять очень быстрыми темпами.
Многие исследователи считают, что уже к концу века, а может и через несколько десятилетий, Арктическая зона останется безо льда.
С другой стороны в Антарктическом регионе на Южном полюсе содержится 90 процентов всего мирового льда. Толщина льда в Антарктиде составляет в среднем 2,1 км. Если бы весь лед Антарктиды растаял, уровень моря во всем мире поднялся бы на 61 метр.
К счастью в ближайшем будущем такое не произойдет.
Несколько занимательных фактов о Северном и Южном полюсе:
1. На станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе существует ежегодная традиция. После того, как последний самолет с продовольствием улетает, исследователи смотрят два фильма ужасов: фильм "Нечто" (об инопланетном существе, которое убивает жителей полярной станции в Антарктиде) и фильм "Сияние" (о писателе, который находится в пустой отдаленной гостинице зимой)
2. Птица полярная крачка каждый год совершает рекордный перелет из Арктики в Антарктиду, пролетая больше 70 000 км.
3. Остров Каффеклуббен - небольшой островок на севере Гренландии считается участком земли, который находится ближе всего к Северному полюсу в 707 км от него.
