За время существования Земли ее магнитное поле уже несколько раз меняло полярность. По одному из предположений, когда произойдет очередной переворот (крайний срок - 2021 год), он уничтожит большую часть планеты и ее населения, так как магнитное поле не сможет адекватно защищать Землю от увеличившейся в 2011-2012 гг. солнечной радиации, как это обычно происходит. В крайнем случае, магнитный переворот выведет из строя все компьютеры и другие приборы, учинив тем самым вселенский хаос.
Схема движения северного магнитного полюса в период с 1900 по 1996 год. Источником геомагнитного поля является внешнее ядро.
Во-первых, не стоит путать два понятия: инверсию магнитного поля и сдвиг полюсов, ведь инверсия есть полная замена местоположений южного и северного полюсов на противоположный, а сдвиг есть более масштабное событие, происходящее не более четырех раз в миллион лет. И то и другое событие на самом деле являются обычной геологической закономерностью, и как показывает анализ вековых отложений, ни к каким драматическим последствиям привести не могут. По поводу магнитной инверсии существует несколько научных точек зрения:
Магнитная инверсия происходит параллельно со сдвигом полюсов. Магнитное поле Земли возникает из-за электрических потоков, производимых движением жидкой внешней оболочки земного ядра. Вращательные движения внутреннего твердого ядра приводят к разрыву, а позже к возобновлению магнитного поля, что и является сущностью магнитной инверсии. Такие события ослабляют магнитное поле планеты, что и дает повод для возникновения теории о конце света в связи с пертурбациями магнитного поля. По оценкам различных экспертов, последний раз инверсия происходила 13 тысяч или 11 803 года назад. Одни специалисты и вправду считают, что инверсия способна пошатнуть стабильность жизни на Земле. Другие не видят в ней ничего сверхъестественного.
НАСА считает, что инверсия магнитного поля есть не что иное, как природный геологический феномен, повторявшийся несколько раз уже в нашей эре. Цикл инверсии составляет около 800 тысяч лет и не является ежеминутным и неожиданным. Когда событие завершается, стрелки компаса, указывающие ранее на юг, теперь начинают показывать северное направление, и наоборот. Для НАСА инверсия магнитного поля является скорее правилом, чем исключением.
Еще одна группа ученых полагает, что инверсии являются нормой, а не исключением. И возникают каждые 20-30 тысяч лет. Согласно их теории, магнитные полюса полностью не меняются, а лишь начинают двигаться туда-сюда, перемещаясь на непривычные широты.
Некоторые геологи уверены, что магнитные потоки Земли уже начали искривляться, создавая запутанные узоры на магнитных полюсах. Если этот процесс продолжится, то вскоре полярные сияния можно будет увидеть даже на экваторе. Это может спровоцировать сильные и длительные периоды засухи, что значительно изменит современный климат.
В другой теории говориться, что магнитные зоны находятся в непрерывном движении, и это через некоторое время должно нейтрализовать глобальное магнитное поле. Ее приверженцы объясняют причину появления магнитного поля у нашей планеты так же, как и первая приведенная здесь теория: вращением металлического расплавленного жидкого ядра вокруг твердого железного ядра и возникающим при этом электрическим током.
Другая теория обозначает геомагнитное аннулирование, затрагиваемое от солнечной деятельности, создавая глобальное разрушение. Согласно этой теории, Земля будет напрочь лишена магнитного поля, а значит, и защиты от вредного солнечного излучения и выбросов коронарного вещества. Анализ материалов прошлого не выявил фактов, подтверждающих, что магнитное поле когда-либо исчезало. Хотя в будущем оно вполне может быть ослаблено, а это не должно вызвать особых проблем и атмосфера планеты продолжит выполнять свои защитные функции, оберегая нас от радиации.
То, что вязкая оболочка ядра движется, показывают перемещения магнитных полюсов Земли. Северный магнитный полюс уходит дальше на север, и с 19 века, когда его впервые обозначили, он успел сместиться на целую 1 100 км. Со временем скорость его перемещения только растет и составляет около 64 км в год. В начале 20 века эта скорость составляла всего 16 км. Пока ученые не могут создать полную картину того, какие воздействия могут иметь подобные сдвиги.
Несмотря на то, что условия, при которых полюса начинают двигаться, ученым точно предугадать пока не удается, в древних отложениях не найдено ни одного подтверждения тому, что предыдущие смены полюсов привели к уничтожению всех форм жизни или целостности самой планеты. Вряд ли это произойдет и во время ожидаемой новой инверсии. Она лишь может принести существенную пользу предприятиям, занимающимся выпуском компасов.
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 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 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.
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 поля за этот период, то можно увидеть ее снижение. Проецирование данных вперед во времени дает нулевой 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.
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.
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.
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.
Ожидается, что во время инверсии магнитного поля Земли 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.
В одном исследовании массивные 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 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.
Наше геомагнитное поле отвечает за блокирование примерно 50% Поэтому при его отсутствии уровень 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.
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 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.
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.
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.
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.
Среди глобальных угроз человечеству замаячила еще одна. В последнее время все чаще ученые говорят о смене "прописки" магнитных полюсов. И если южный уже много лет стабильно движется со скоростью около 10 километров в год, то северный, который ранее перемещался с такой скоростью, сейчас резко прибавил и достиг 65 километров в год. Но самое тревожное, что эта скорость только нарастает. Полюс уже вышел за пределы 200-мильной зоны Канады и уверенно движется к российскому арктическому побережью. Если ничего не изменится, северный магнитный полюс через 50 лет достигнет архипелага Северная Земля.
Последний раз магнитные полюса Земли "перепрыгивали" около 780 тысяч лет назад. Фото: razvan25/ iStock
А в перспективе может произойти инверсия южного и северного магнитных полюсов. Существует мнение, что в момент смены полярности резко падает напряженность магнитного поля Земли. А вот это уже тревожно. Дело в том, что может вообще исчезнуть магнитная защита планеты от потока ионизированных частиц, идущих от Солнца. И хотя прежняя напряженность поля восстанавливается, по геологическим меркам, очень быстро - за первые десятки тысяч лет, этого вполне достаточно, чтобы на Земле погибло все живое. Некоторые ученые считают, что именно инверсии магнитного поля были много лет назад одной из причин массовых вымираний.
Сегодня наука знает, что в истории Земли инверсии происходили сотни раз, - сказал корреспонденту "РГ" кандидат физико-математических наук Владимир Павлов из Института физики Земли РАН. - Причем в этом явлении нет никакой явной периодичности. Были периоды стабильности и в 20 миллионов лет, и в 40, и даже в 70 миллионов, а были, когда полюса менялись местами через 30-40 тысяч лет. Правда, за последние несколько миллионов лет частота инверсий составляла 4-5 раз за один миллион лет, то есть в среднем каждые 200-250 тысяч лет. В то же время ближайшая к нам смена произошла около 780 тысяч лет назад.
Такая задержка - повод для тревоги. Может, смена полюсов должна вот-вот произойти. По словам Павлова, сегодня никто не может дать однозначного прогноза, так как поведение полюсов трудно предсказуемо. Нельзя сказать, что инверсия явно назрела и вот-вот должна "выстрелить".
Инверсии магнитного поля Земли много лет назад могли быть причиной массовых вымираний
В то же время есть тревожные тенденции. Известно, что в периоды инверсий напряженность магнитного поля Земли падала в 8-10 раз ниже нормы. И сейчас она стабильно падает, за последние 150 лет примерно на 10 процентов. Это дает повод задуматься, а может, инверсия действительно надвигается. Но есть и противники того, что мы на пороге ближайшей инверсии. Они согласны, что сейчас напряженность стремительно падает, но ранее был подъем, то есть процесс циклический. Поэтому волноваться, видимо, не стоит. Словом, сегодня наука не имеет достаточно данных, чтобы предсказать, когда произойдет очередная инверсия. Но каковы причины этого необычного явления?
Смещение полюсов связано с процессами, которые протекают в недрах планеты, - говорит Павлов. - Как известно, у Земли есть твердое внутреннее ядро и внешнее, состоящее из жидких металлов. Их движение создает электрический ток, а он в свою очередь порождает магнитное поле планеты. Как в этой системе происходит инверсия полюсов, пока у науки нет полной ясности. Поэтому сложно делать какие-либо прогнозы о сроках инверсий. Одно можно сказать точно: в ближайшее время ничего страшного не случится. Ведь переполюсовка - процесс очень долгоиграющий, длится несколько тысяч лет. Так что и мы с вами, и наши дети, и внуки его вряд ли ощутят.
Но чего ждать потомкам? Не обрушатся ли на них вместе с инверсией полюсов вселенские катастрофы? Ученые отмечают, что хотя Земля пережила множество инверсий, никакими заметными катастрофическими последствиями на планете они не отметились. И в биосфере каких-либо массовых вымираний, которые бы оставили свой след в истории, не выявлено.
Конечно, сегодня ситуация несколько иная. Ведь человек создал мощную техносферу, крайне чувствительную к различным природным катаклизмам. Поэтому при инверсии полюсов совсем не исключен коллапс электросистем со всеми вытекающими отсюда неприятностями для многих технических систем. Кроме того, ослабление магнитного поля, которое защищает планету от солнечной радиации, все же может существенно сказаться на человечестве. Но к тому времени наверняка наука создаст эффективные методы защиты.
Справка "РГ"
1 июня 1831 года английский ученый Джеймс Росс в Канадском архипелаге открыл магнитный полюс Северного полушария. Здесь магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть магнитное наклонение равно 90 градусам. В 2005 году сотрудник канадского министерства природных ресурсов Ларри Ньюит заявил, что северный магнитный полюс Земли, примерно с начала XVII века располагавшийся подо льдами в границах нынешней канадской Арктики, вышел за пределы 200-мильной зоны Канады. По некоторым прогнозам, если сохранится нынешнее направление и скорость, полюс может достичь побережья России к середине этого века.
Немало тревог у ученых вызывает смещение магнитного полюса нашей планеты. Магнитный полюс перемещается от Северной Америки по направлению к Сибири с такой скоростью, что Аляска в ближайшие 50 лет может лишиться Северного сияния. В то же время появится возможность увидеть Северное сияние в некоторых районах и Европы.
Магнитные полюса Земли - это часть ее магнитного поля, которое создается планетарным ядром, состоящим из расплавленного железа. Ученые давно знают о том, что эти полюса перемещаются и, в редких случаях, меняются местами. Но точные причины явления до сих пор остаются загадкой.
Перемещение магнитного полюса может быть следствием процесса колебаний, и в конечном итоге полюс будет смещаться обратно, по направлению к Канаде. Такова одна из точек зрения. Ранее проведенные исследования показали: за последние 150 лет сила магнитного поля Земли уменьшилась на 10 процентов. За этот период северный магнитный полюс переместился на 685 миль в Арктике. За последнее столетие скорость перемещения магнитных полюсов увеличилась по сравнению с предыдущими четырьмя столетиями.
Северный магнитный полюс 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.
Северному магнитному полюсу Земли не сидится на месте. Впрочем, как и южному. Северный долго «блуждал» по арктической Канаде, но с 70-х годов прошлого века его движение обрело четкое направление. С растущей скоростью, достигающей сейчас 46 км в год, полюс практически по прямой устремился в Российскую Арктику. По прогнозу Канадской геомагнитной службы, к 2050 году он будет находиться в районе архипелага Северная Земля.
Вслед за нейтральной атмосферой Земли на высоте от 100 до 1000 километров простирается ионосфера, наполненная заряженными частицами. Заряженные частицы движутся горизонтально по всей сфере, пронизывая ее токами. Но интенсивность токов не одинакова. Из слоев, лежащих выше ионосферы - а именно из плазмосферы и магнитосферы - происходит постоянное высыпание (как говорят физики) заряженных частиц. Происходит это неравномерно, а на участке верхней границы ионосферы, по форме напоминающем овал. Этих овалов два, они накрывают Северный и Южный магнитные полюса Земли. И именно здесь, где концентрация заряженных частиц особенно велика, протекают самые сильные токи в ионосфере, измеряемые сотнями килоампер.
Вместе с перемещением магнитного полюса перемещается и этот овал. Расчеты физиков показали, что при сместившемся северном магнитном полюсе самые мощные токи будут течь над Восточной Сибирью. А во время магнитных бурь они будут смещаться почти до 40-го градуса северной широты. По вечерам концентрация электронов над югом Восточной Сибири будет на порядок выше нынешней.
Впрочем, всего этого может и не случиться. Северный магнитный полюс может в любой момент изменить направление движения или остановиться, и предвидеть этого нельзя. А для Южного полюса и вовсе нет прогноза на 2050 год. До 1986 года он двигался весьма бодро, но потом его скорость упала.
Над человечеством нависла очередная угроза – смена магнитных полюсов Земли. Хотя проблема эта не новая, смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 года. Земля меняет полюса с перерывом примерно в миллион лет. За 160 миллионов лет смещение происходило около 100 раз. Считается, что последний подобный катаклизм произошел 780 тысяч лет назад.
Поведение магнитного поля Земли объясняют течением жидких металлов - железа и никеля - на границе земного ядра с мантией. Хотя точные причины смены магнитных полюсов все-таки остаются загадкой, геофизики предупреждают, что это явление может нести смерть всему живому на нашей планете. Если, как утверждается в некоторых гипотезах, во время переполюсовки магнитосфера Земли на некоторое время исчезнет - на Землю обрушится поток космических лучей, что может представить реальную опасность для обитателей планеты. Кстати, со смещением полюсов в прошлом связывают Всемирный потоп, исчезновение Атлантиды, гибель динозавров и мамонтов.
Магнитное поле играет очень большую роль в жизни планеты: оно, с одной стороны, защищает планету от потока заряженных частиц, летящих от Солнца и из глубин космоса, а с другой – служит своеобразным дорожным указателем для ежегодно мигрирующих живых существ. Точный сценарий того, что случится, если это поле исчезнет, не известен. Можно предположить, что смена полюсов может обернуться авариями на высоковольтных линиях, сбоями в работе спутников, проблемами для астронавтов. Смена полярности приведет к значительному расширению озоновых дыр, а северное сияние будет появляться над экватором. Кроме того, может дать сбой «природный компас» мигрирующих рыб и зверей.
Исследования ученых, касающиеся вопроса магнитных инверсий в истории нашей планеты, опираются на изучения зерен ферромагнитных материалов, сохраняющих намагниченность в течение миллионов лет, начиная с того момента, когда горная порода перестала быть огненной лавой. Ведь магнитное поле - единственное известное в физике поле, обладающее памятью: в тот момент, когда порода остыла ниже точки Кюри - температуры обретения магнитного порядка, она намагнитилась под действием поля Земли и навсегда запечатлела его конфигурацию на тот момент.
Ученные пришли к выводу, что горные породы способны сохранять память о магнитных эманациях (истечениях), сопровождающих любое событие в жизни планеты. Подобный элементарный, по существу, подход позволяет сделать очень важный для земной цивилизации вывод о последствиях ожидаемой инверсии геомагнитного поля. Исследования палеомагнитологов позволили проследить историю изменений поля Земли за 3,5 млрд. лет и построить своеобразный календарь инверсий. Из него видно, что они происходят достаточно регулярно, по 3-8 раз за миллион лет, однако последняя случилась на Земле аж 780 тыс. лет назад, и такая глубокая задержка со следующим событием весьма настораживает.
Вы наверное думаете что это всего лишь ни чем не аргументированная гипотеза? Но как не заметить скоротечной инверсии магнитного поля Земли? Подсолнечная сторона магнитосферы, которую сдерживают канаты силовых линий магнитного поля, вмороженного в протонно-электронную околоземную плазму, утратит свою былую упругость, и на Землю рванет поток смертоносной солнечной и галактической радиации. Уж этого-то никак нельзя будет не заметить.
Обратимся к фактам.
А факты говорят о том, что на протяжении истории Земли геомагнитное поле неоднократно меняло свою полярность. Существовали периоды, когда инверсии происходили по нескольку раз за миллион лет, и случались периоды длительного затишья, когда десятки миллионов лет магнитное поле сохраняло свою полярность. По результатам исследований ученных, частота инверсий в юрский период и в среднем кембрии составляла одну инверсию за 200-250 тыс. лет. Однако последняя инверсия имела место на планете 780 тыс. лет назад. Отсюда можно сделать осторожный вывод о том, что в ближайшее время должна произойти очередная инверсия. К такому выводу подталкивают несколько соображений. Данные палеомагнетизма свидетельствуют, что время, за которое магнитные полюса Земли в процессе инверсии меняются местами, не очень велико. Нижняя оценка - сто лет, верхняя - восемь тысяч лет.
Обязательным признаком начала инверсии служит уменьшение напряженности геомагнитного поля, которая снижается в десятки раз по сравнению с нормой. Более того, его напряженность может упасть до нуля, и это состояние способно продержаться довольно долго, десятки лет, если не больше. Другой признак инверсии - изменение конфигурации геомагнитного поля, которое становится резко отличным от дипольного. Имеются ли сейчас эти признаки? Похоже, что да. О поведении магнитного поля Земли в относительно недавнее время помогают судить данные археомагнитных исследований. Их предмет - остаточная намагниченность черепков древних керамических сосудов: частицы магнетита в обожженной глине фиксируют магнитное поле на момент охлаждения керамики.
Эти данные свидетельствуют: последние 2,5 тыс. лет напряженность геомагнитного поля убывает. В то же время и наблюдения геомагнитного поля на мировой сети обсерваторий указывают на ускорение падения его напряженности в последние десятилетия.
Еще один интересный факт - изменение скорости перемещения магнитного полюса Земли. Его движение отражает процессы во внешнем ядре планеты и в околоземном космическом пространстве. Однако если магнитные бури в магнитосфере и ионосфере Земли обусловливают лишь относительно небольшие скачки в положении полюса, то глубинные факторы ответственны за медленное, но постоянное его смещение.
Северный магнитный полюс с момента его открытия Д.Россом в 1931 году полвека смещался со скоростью 10 км в год в северо-западном направлении. Однако в 80-х годах скорость смещения увеличилась в несколько раз, достигнув к началу XXI века абсолютного максимума - около 40 км/год: к середине текущего века он может покинуть Канаду и оказаться у берегов Сибири. Резкое увеличение скорости перемещения магнитного полюса отражает перестройку системы токовых течений во внешнем ядре, создающих, как полагают, геомагнитное поле.
Как известно, чтобы доказать научное положение, нужны тысячи фактов, а чтобы опровергнуть, достаточно и одного. Изложенные выше аргументы в пользу инверсии лишь наталкивали на мысль о возможности грядущего светопреставления. Наиболее весомое указание на то, что инверсия уже началась, - результаты недавних наблюдений со спутников "Эрстед" и "Магсат" Европейского космического агентства.
Их интерпретация показала, что магнитные силовые линии на внешнем ядре Земли в районе Южной Атлантики расположены в направлении, обратном тому, какое должно быть при нормальном состоянии поля. Но самое интересное, что аномалии силовых линий очень похожи на данные компьютерного моделирования процесса геомагнитной инверсии, выполненного калифорнийскими учеными Гарри Глатцмайером и Полом Робертсом, которые создали наиболее популярную сегодня модель земного магнетизма.
Итак, вот четыре факта, которые указывают на приближающуюся или уже начавшуюся инверсию геомагнитного поля:
1. Уменьшение на протяжении последних 2,5 тыс. лет напряженности геомагнитного поля;
2. Ускорение падения напряженности поля в последние десятилетия;
3. Резкое ускорение смещения магнитного полюса;
4. Особенности распределения магнитных силовых линий, которое становится похожим на картину, соответствующую стадии подготовки инверсии.
О возможных последствиях смены геомагнитных полюсов идет широкая дискуссия. Есть разнообразные точки зрения - от вполне оптимистичных до крайне тревожных. Оптимисты ссылаются на тот факт, что в геологической истории Земли произошли сотни инверсий, однако не удалось установить связь массовых вымираний и природных катастроф с этими событиями. Кроме того, биосфера обладает значительными способностями к адаптации, а процесс инверсии может длиться довольно долго, так что времени, чтобы подготовиться к переменам, более чем достаточно.
Противоположная точка зрения не исключает того, что инверсия может произойти при жизни ближайших поколений и окажется катастрофой для человеческой цивилизации. Надо сказать, что эта точка зрения в значительной степени скомпрометирована большим числом ненаучных и просто антинаучных высказываний. В качестве примера можно привести мнение, согласно которому во время инверсии человеческие мозги испытают перезагрузку, подобно тому, как это происходит с компьютерами, при этом произойдет полное стирание содержащейся в них информации. Несмотря на такие высказывания оптимистическая точка зрения весьма поверхностна.
Современный мир - далеко не тот, что был сотни тысяч лет назад: человек породил множество проблем, которые сделали этот мир хрупким, легко ранимым и крайне неустойчивым. Есть основания полагать, что последствия инверсии действительно будут поистине катастрофичны для мировой цивилизации. И полная потеря работоспособности Всемирной паутины из-за разрушения систем радиосвязи (а оно обязательно наступит в момент утраты радиационных поясов) - лишь один из примеров глобальной катастрофы. По сути дела, при грядущей инверсии геомагнитного поля мы должны пережить переход в новое пространство.
Интересный аспект воздействия геомагнитной инверсии на нашу планету, связанный с изменением конфигурации магнитосферы, рассматривает в своих недавних работах профессор В.П.Щербаков из Геофизической обсерватории Борок. В обычном состоянии благодаря тому, что ось геомагнитного диполя ориентирована приблизительно вдоль оси вращения Земли, магнитосфера служит эффективным экраном для высокоэнергетических потоков заряженных частиц движущихся от Солнца.
При инверсии вполне вероятна ситуация, когда во фронтальной подсолнечной части магнитосферы в области низких широт образуется воронка, через которую солнечная плазма сможет достигать поверхности Земли. Из-за вращения Земли в каждом конкретном месте низких и отчасти умеренных широт такая ситуация будет повторяться ежесуточно по несколько часов. То есть значительная часть поверхности планеты каждые 24 часа будет испытывать сильный радиационный удар.
Таким образом, имеются достаточно веские основания, чтобы внимательно отнестись к ожидаемой вскоре (и уже набирающей обороты) инверсии и какие опасности она может нести человечеству и каждому отдельному его представителю, - а в перспективе и выработать систему защиты, уменьшающую их негативные последствия.
Среди всевозможных сценариев «конца света» часто фигурирует и такой, как смена направлений силовых линий магнитного поля Земли. Проще говоря, когда северный магнитный полюс окажется в южном полушарии, и наоборот. Рассмотрим, почему это возможно, и какие опасности для нас могут из этого проистекать.
Магнитное поле Земли - уникальное явление. Ни у одной планеты земной группы нет ничего близкого. Даже магнитные поля Сатурна, Урана и Нептуна слабее. Только у Юпитера оно мощнее, но на то он и гигант. До сих пор наука не знает, ни откуда у Земли магнитное поле, ни почему оно такое сильное. Предполагают, что это как-то связано с Луной - ведь ни у какой другой планеты, кроме Земли, нет столь относительно крупного спутника, чья масса всего в 80 раз меньше массы планеты. Но каким образом Луна генерирует такое магнитное поле у Земли - и это толком пока неясно.
Одно мы знаем точно. Без магнитного поля не было бы и жизни на Земле. Потоки заряженных космических частиц, попадающих в окрестности Земли из космического пространства, захватываются силовыми линиями магнитного поля нашей планеты - её магнитосферой - и не достигают её поверхности. Они остаются на высоте от 500 до 70 000 км над Землёй, образуя радиационные пояса, в которых невозможно долгое пребывание космонавтов.
Если бы магнитное поле Земли (геомагнитное поле) внезапно исчезло навсегда, то через какое-то время жёсткая космическая радиация привела бы к исчезновению всей высшей жизни на её поверхности. Жизнь осталась бы только в воде на глубине более десяти метров и в глубоких пещерах на суше.
С детства мы привыкли, что стрелка компаса должна указывать на север. Правда, бывают магнитные бури и аномалии, при которых компас, как выражаются, сходит с ума, но потом всё снова встаёт на свои места. Однако компас был изобретён всего несколько столетий назад, а Земля существует уже миллиарды лет. И вот оказалось, что нынешнее положение магнитных полюсов у Земли - не единственно возможное. Были длительные периоды в истории нашей планеты, когда стрелка компаса, очутившись мы там, показывала бы на юг!
Выяснилось, что своё нынешнее положение по сторонам света магнитные полюса заняли приблизительно 780 тысяч лет назад. Этот последний период называется эпохой Брюнес. А до этого примерно один миллион и 800 тысяч лет продолжалась эпоха обратной намагниченности Матуяма. Впрочем, она не была однородной. Внутри неё насчитывают не менее пяти эпизодов меньшей продолжительности - от нескольких тысяч до 220 тысяч лет, - когда направление магнитной стрелки совпадало бы с современным.
Строго говоря, это нынешняя эпоха должна считаться эпохой обратной намагниченности. Ведь силовые линии геомагнитного поля сейчас выходят из полюса, расположенного в Южном полушарии, поэтому именно этот полюс является Северным магнитным, а расположенный в Северном полушарии - Южным магнитным. Но в данном случае физика уступила место привычной географии, чтобы не создавать у людей путаницы.
Причины смены направления силовых линий геомагнитного поля остаются совершенно неизвестными. Наука не знает пока, можно ли предсказать эту смену по каким-то другим геофизическим параметрам. Например, по изменению напряжённости геомагнитного поля или по движению полюсов. Ведь положение магнитных полюсов на земной поверхности не остаётся неизменным. Они движутся. Причём, согласно измерениям, в последние десятилетия они движутся всё быстрее и быстрее.
Так, если Северный (назовём его по привычке так) магнитный полюс в 1970-е годы дрейфовал со скоростью 10 км в год, то в начале XXI века - уже 50-60 км в год. В первые годы нынешнего столетия он покинул острова Канадской Арктики и направляется в сторону России. В этом году он пересечёт 180-й меридиан и окажется ближе к Евразии, чем к Северной Америке.
Напряжённость геомагнитного поля Земли, судя по той же остаточной намагниченности - в данном случае, керамических изделий - неуклонно ослабевает на протяжении последних нескольких столетий. Может ли это свидетельствовать о грядущей переполюсовке? Иными словами, мы пока не знаем, что конкретно может предвещать смену магнитных полюсов у Земли, какие у этого явления бывают предзнаменования.
Если геомагнитное поле возбуждается, как то утверждает одна из гипотез, потоками вещества в мантии - теми же самыми, которые ответственны за движение тектонических плит и процессы горообразования - тогда смена магнитных полюсов может сопровождаться катастрофическими землетрясениями и вулканическими извержениями. Но самая главная опасность это, как уже говорилось, временное исчезновение геомагнитного поля при переполюсовке. Согласно существующим теоретическим моделям, прежде, чем поменяться местами, магнитные полюса Земли пропадут. И никто не знает, как надолго.
Впрочем, есть поводы и для оптимизма. Ведь инверсии геомагнитного поля случались на Земле многократно, в том числе несколько десятков раз за последние пять миллионов лет. Никаких крупных вымираний живых существ в эти периоды не происходило. Поэтому есть основания считать, что такие эпизоды были очень кратковременными. Правда, есть и другое объяснение: из животных, включая предков человека, в этих эпизодах выжили только те, которые привыкли находить убежище в пещерах. Вот почему останки первобытных людей находят преимущественно там.
Инверсия геомагнитного поля, какой бы кратковременной она ни была, грозит опасностями для современного человечества в силу его фатальной зависимости от высоких технологий. Магнитная переполюсовка, которая скажется также на состоянии земной ионосферы, неизбежно приведёт к серьёзным сбоям всех спутниковых систем коммуникаций, к невозможности дальней радиосвязи и навигации для самолётов и кораблей. Наша цивилизация тогда в мгновение ока может скатиться на технический уровень средневековья, что грозит непредсказуемыми социальными последствиями.
Проще говоря, главная опасность для человечества, в случае смены магнитных полюсов, это, как и при других природных катастрофах, сам человек, стихийное и непредсказуемое поведение его масс, охваченных массовой паникой и становящихся предметом манипуляций.
А само наше неведение относительно того, когда и как это может наступить, показывает, как же мало современная наука, заглянувшая вглубь Вселенной на десятки миллиардов световых лет, знает пока о том, что творится на глубине всего шести тысяч километров под нашими ногами.
