Nopea muutos Maan magneettikentässä

Maapallon magnettikentän muutos
tammi–kesäkuussa. Sininen
merkitsee heikkenemistä ja punainen
vahvistumista.

Nopea, joskaan ei kovin suuri, muutos Maan magneettikentässä on tapahtunut viimeisen puolen vuoden aikana. Etelä-Atlantin anomaliana tunnettu heikon kentän alue on laajentunut ja Intian valtameren kohdalla oleva alue on puolestaan vahvistunut. Magneettikenttä heikkeni molemmilla Amerikan mantereilla ja näiden lisäksi suurella osalla Tyynen meren itäosaa [1].

Intian valtamerellä magneettikenttä on vahvistunut koko Afrikan itäpuolisella alueella joka ulottuu ekvaattorilta aina Etelämantereelle asti. Muutokset eivät ole suuren suuria, maksimissaan noin 50 nT (nanoteslaa). Vertaamalla muutosta maapallon magneettikentän kokonaisvoimakkuuteen, joka on noin 55 000 nT, todetaan muutoksen olevan noin promillen luokkaa. Muutosvauhti on kuitenkin noin kymmenkertainen aikaisemmin havaittuun verrattuna.

Maapallon magneettisen pohjoisnavan
siirtyminen kohti pohjoista.

Toinen merkittävä muutos maapallon magneettikentässä on pohjoisnavan siirtyminen kohti pohjoista. 1800-luvulla magneettikenttä sijaitsi Kanadan pohjoisella saaristoalueella, mutta nyt napa on siirtynyt huomattavasti pohjoisemmaksi ja sijaitsee nyt noin 87 leveyspiirillä Beringinsalmesta pohjoiseen.  Jos vaeltaminen jatkuu samalla nopeudella ja samaan suuntaan kuin tähän asti, vuosisadan lopulla magneettinen napa on siirtynyt Siperian rannikolle.

Tutkijoilla ei ole varmaa käsitystä miksi magneettikenttä heikkenee. ESAn Swarm-projektin [2] tutkimusjohtaja Rune Floberghagenin mukaan se saattaa olla seurausta maapallon magneettikentän kääntymisestä. Edellisen kerran maapallon magneettikentän suunta vaihtui noin 750 000 vuotta sitten. Aikaa siitä on kuitenkin kulunut jo kolminkertaisesti keskimääräiseen kääntymisväliin verrattuna. Maapallon magneettikentän täydelliseen kääntymiseen näyttäisi kuluvan muutama tuhat vuotta, mutta jos uudet tiedot ovat todellakin enteitä kääntymisestä, muutos voi tapahtua huomattavasti nopeammin.

Maapallon magneettikenttä
syntyy kiinteässä ja sulassa
ytimessä.

Maapallon magneettikenttä syntyy planeettamme ytimessä. Nykyisen käsityksen mukaan perusdipolikenttä syntyy maapallon kiinteässä olomuodossa olevassa ytimessä. Tämä magneettikenttä kuitenkin vaihtelee jostakin tuntemattomasta syystä. Sen ollessa heikoimmassa vaiheessa, sen muodostama kenttä antaa tilaa toiselle, sulassa ulkoytimessä syntyvälle kentälle, jonka suunta poikkeaa perusdipolista. Tätäkään teoriaa ei ole voitu osoittaa kiistatta oikeaksi, joten satelliitein tehtävälle magneettikentän tutkimuksella on tärkeä tehtävä ongelman ratkaisussa. 

Swarmin tuottaman mittausdatan perusteella ei vielä tässä vaiheessa pystytä arvioimaan onko esitetty teoria oikea, vaikka Tanskan Teknillisen yliopiston avaruusosaston (DTU Space) CHAOS-4-tietokonemallin antamat ennusteet eivät juuri poikkea Swarm-satelliittien tekemistä mittauksista. 

Kaikki tietävät maapallon magneettikentän suojelevan maapallon elämää ja ilmakehää. Magneettikentän suunnan muutos herättää levottomuutta, mutta tutkijat rauhoittelevat maallikkoja. Maapallon magneettikenttä on vaihtanut suuntaansa kymmeniä tai satoja kertoja muutaman sadan tuhannen vuoden välein ja yhteenkään kentän muutokseen ei ole liitetty massiivista sukupuuttoaaltojen alkuja. Tämä on luonnollista, sillä vaikka suunta muuttuu, kokonaismagneettikentän voimakkuus ei milloinkaan putoa nollaan. Maapallolla on aina jonkinlainen magneettikenttä, jonka voimakkuus on suhteellisen korkea, arviolta heikoimmillaankin noin 10 000 – 20 000 nT.

Havainnekuva Swarm-satelliiteista.

Heikentyvä ja suuntaansa vaihtuva magneettikenttä (jos siitä on kysymys) ei kuitenkaan ole läpihuutojuttu erilaisille Maata kiertäville sateliiteille. Etelä-Atlantin anomalia on alue, jossa nykyisellään suuri osa satelliiteista rikkoontuu tai niissä esiintyy ennakoimattomia häiriöitä. Heikentyvän magneettikentän vaikutus on siis otettava huomioon uusia satelliitteja suunniteltaessa ja löydettävä tekniikoita, jotka eivät ole kovin herkkiä lisääntyvälle kosmiselle säteilylle ja mahdollisesti energeettisille aurinkotuulen hiukkasille. 

Omat ongelmansa suuntaa muuttavasta magneetinkentästä tulee olemaan magneettisiin kompasseihin liittyvissä laitteissa, esimerkiksi tavallisessa suunnistuskompassissa. Magneettista kompassia ei ole kovin helppo korvata millään muulla teknisellä sovelluksella ainakaan yksityishenkilöiden käyttämissä laitteissa. 

Vaikka magneettineulakompassi ei enää olekaan aivan jokamiehen varusteita, niin kännyköiden kompassisovellukset perustuvat edelleen sunnilleen pohjois-eteläsuunnassa olevalle magneettikentälle. Suunnaltaan poikkeava ja heikentynyt kenttä altistaan kompassisovellukset erilaisille paikallisille häiriöille nykyistä helpommin.

Alla olevat videot kertovat hieman yksityiskohtaisemmin mistä oikein on kysymys. Videot ovat englanninkielisiä.

Kaikki kuuvat ja videot: ESA/DTU Space ja ESA/ATG Medialab

Huomautukset

[1] Tutkimus julkaistiin Tanskassa järjestetyssä kolmannessa Swarm-tutkijoiden kokouksessa kesäkuussa (19.–20.6.2014). Kokouksen järjesti Tanskan Teknillisen yliopisto (DTU) avaruusosasto ja sen sponsoroi ESA.

[2] Maapallon magneettikenttää mittaavat Swarm-satelliittit (3 kpl) laukaistiin avaruuteen 22. marraskuuta vuonna 2013. Nyt ESA on julkaissut ensimmäisen puolen vuoden (tammi–kesäkuu 2014) aikana kootun datan tutkijoiden käyttöön.