- ΤΙ ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΜΕ ΤΟ ΓΗΙΝΟ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ?

Οι περισσότεροι, όταν ακούμε για το μαγνητικό πεδίο της Γης, φέρνουμε στο μυαλό μας τη χρησιμότητά του στο να κάνει να λειτουργούν οι πυξίδες, για να βρίσκουν το δρόμο τους οι ναυτικοί στα ποντοπόρα ταξίδια τους.

Και πράγματι αυτή ήταν η μόνη ιδιότητα του γήινου μαγνητικού πεδίου που ξέραμε και αξιοποιούσαμε για εκατοντάδες χρόνια, πριν σιγά σιγά ανακαλύψουμε τις άλλες πολύ ζωτικότερες υπηρεσίες που έχει προσφέρει στην ύπαρξη της ζωής στη Γη.

Μάλιστα, κατά ειρωνικό τρόπο, αυτή η σημαντική ιδιότητά του όπως τη βλέπαμε παλαιότερα, είναι αυτή που μας είναι λιγότερο χρήσιμη σήμερα!

Σχηματική απεικόνιση του γήινου μαγνητικού πεδίου. Παρατηρείστε τη μικρή απόκλιση του άξονα των μαγνητικού πόλων σε σχέση με τον άξονα περιστροφής της Γης, που προκαλεί όμως σημαντικά σφάλματα στις πυξίδες κοντά στους πόλους.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης, όπως και των περισσότερων βραχωδών πλανητών και μεγάλων δορυφόρων, προέρχεται από την ύπαρξη στερεού σιδερένιου πυρήνα, ο οποίος περιβάλεται από πετρώματα σε ρευστή ή ημίρευστη κατάσταση.

Εξαιτίας της μετακίνησης των ρευστών αυτών από θερμοκρασιακές διαφορές και καθώς η Γη περιστρέφεται , δημιουργείται ένα είδος «γήινου δυναμό» που έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία ηλεκτρικών ρευμάτων μέσα στη Γη.

Τα ρεύματα αυτά με τη σειρά τους δημιουργούν το μαγνητικό πεδίο, που διαπερνάει εύκολα τα πετρώματα και εκτείνεται σε μεγάλη απόσταση γύρω από τη Γη, θυμίζοντας το πεδίο μιας γιγάντιας μαγνητικής ράβδου.

Εδώ να σημειωθεί ότι το εσωτερικό της Γης διατηρείται ρευστό όχι μόνο εξαιτίας παραμένουσας αρχικής θερμότητας από τη δημιουργία της, αλλά και από φυσικές μεταστοιχειώσεις (πυρηνικές διασπάσεις χαμηλής ένστασης) ραδιενεργών υλικών.

Πώς παράγεται το γήινο μαγνητικό πεδίο, χάρη στο συνδυασμό των ρευμάτων μεταφοράς (μπλε σπείρες) στο ρευστό εξωτερικό πυρήνα (κίτρινο), με την περιστροφή της Γης.

Η σχετικά μεγάλη ταχύτητα περιστροφής της Γης είναι σίγουρα ένας από τους παράγοντες που το δημιουργούν, καθώς η Αφροδίτη με παρόμοια εσωτερική δομή αλλά πολύ πιο αργή περιστροφή, στερείται μαγνητικού πεδίου.

Από την άλλη μεριά, όσο μικρότερος είναι ο πλανήτης, τόσο πιο γρήγορα προχωράει η ψύξη του και η στερεοποίηση του ημίρευστου εσωτερικού του.

Αυτό οφείλεται στο ότι όσο μικρότερη είναι μια σφαίρα, τόσο ο λόγος της επιφάνειας προς τον όγκο της μεγαλώνει, καθώς η επιφάνεια μεταβάλεται με το τεράγωνο της ακτίνας, ενώ ο όγκος με τον κύβο της.

Έτσι λοιπόν, επειδή η ψύξη γίνεται από την επιφάνεια ενώ η θερμότητα προέρχεται από τον όγκο, οι μικροί πλανήτες ψύχονται γρηγορότερα από τους μεγαλύτερους.

Γι’ αυτό, ο Άρης και η Σελήνη πχ έχουν αναλογικά με τη Γη πολύ μικρότερου όγκου ρευστά εσωτερικά, με αποτέλεσμα να έχουν πολύ ασθενικό ή και καθόλου μαγνητικό πεδίο.

Με τη σειρά της, η ύπαρξη του μαγνητικού πεδίου είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη ζωής, και γι’ αυτό ένα σημαντικό κριτήριο για το αν ένας πλανήτης είναι κατοικίσιμος, είναι η ύπαρξη μαγνητικού πεδίου γύρω του.

 

Η εκτροπή των φορτισμένων σωματιδίων της ηλιακής ακτινοβολίας, εξαιτίας της «ασπίδας» που δημιουργεί το γήινο μαγνητικό πεδίο.

Είναι πλέον αρκετά γνωστό, ότι το μαγνητικό πεδίο προστατεύει τη ζωή, εκτρέποντας τη θανατηφόρα ακτινοβολία του Ήλιου (τουλάχιστον για μορφές ζωής παρόμοιες με της Γης).

Λιγότερο γνωστός είναι ο ρόλος του μαγνητικού πεδίου στη συγκράτηση της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη, που με τη σειρά της (η έλλειψη ατμόσφαιρας) οδηγεί στην εξάτμιση και εξαφάνιση του νερού του πλανήτη στο Διάστημα.

Αυτός είναι πιθανότατα ο «φαύλος» κύκλος που υπέστη ο Άρης, που ενώ έχει σημαντικά ίχνη από επιφανειακό νερό παλαιότερων εποχών, δεν ανιχνεύεται σήμερα καθόλου νερό σε υγρή μορφή και αυτό που υπάρχει διατηρείται παγωμένο στους πόλους και μάλλον και στο υπέδαφός του.

 Μία θεαματική άποψη του Βορείου Σέλαος από το διάστημα.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης, έχει και ένα καλλιτεχνικό “bonus” για τους κατοίκους της, καθώς είναι η αιτία για τα φαντασμαγορικά Σέλαα (βόρειο και νότιο), ενώ έχει εξακριβωθεί ότι βοηθάει επίσης στον προσανατολισμό των περιστεριών και των αποδημητικών πουλιών.

 Μια ακόμα αξιοποίηση του μαγνητικού πεδίου της Γης (και μελλοντικά ίσως και άλλων πλανητών, όπως του Δία) την εποχή του Διαστήματος που διανύουμε, είναι η παραγωγή ρεύματος ή η ανέξοδη μεταβολή της τροχιάς δορυφόρων με το σύστημα του Ηλεκτροδυναμικού ή Διαστημικού Λώρου (Space Tether).

Το σύστημα αυτό, μπορούμε να το φανταστούμε σαν τη σφύρα που ελευθερώνεται από τον σφυροβόλο, έχοντας δύο άνισα βάρη στα άκρα ενός συρματοσχοίνου και η οποία εκτοξεύεται με τόση δύναμη, ώστε να μπεί σε τροχιά!

Φυσικά στην περίπτωση του Διαστημικού Λώρου, στα δύο άκρη υπάρχουν διαστημικές συσκευές, ή μία συσκευή και ένα αντίβαρο, και ο μεταξύ τους λώρος είναι ένα ελαφρύ ηλεκτρικό καλώδιο μήκους αρκετών δεκάδων χιλιομέτρων.

Το σύστημα αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί με αρκετούς τρόπους, από το να παράγει ηλεκτρική ενέργεια καθώς «σαρώνει» κάθετα το μαγνητικό πεδίο της Γης με την ίδια αρχή λειτουργίας μιάς γεννήτριας, να αγκιστρώνει και να εκσφενδονίζει σε υψηλότερη τροχιά ελαφρούς δορυφόρους, ή εφόσον ενσωματωθεί εξαρχής σε νέους δορυφόρους να τους «φρενάρει» στο τέλος της ζωής τους για να τους βάλει γρήγορα στην ατμόσφαιρα της Γης ώστε να καούν και να διαλυθούν, πριν αποτελέσουν κίνδυνο για τους εν ενεργεία δορυφόρους και τα διαστημόπλοια.

Ο Διαστημικός Λώρος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε για παραγωγή ρεύματος είτε για πρόωση. Αρκετές πραγματικές δοκιμές έχουν γίνει (με Λώρους της τάξης των μερικών χιλιομέτρων), που έχουν επιβεβαιώσει την αρχή λειτουργίας τους.

Τέλος, κάτι που απασχολεί κυρίως τα «συνωμοσιολογικά έντυπα», είναι το ενδεχόμενο αναστροφής των μαγνητικών πόλων της Γης και των πιθανόν μεγάλων ή μικρών προβλημάτων που θα δημιουργηθούν στη ζωή επάνω στη Γη.

Κατ’ αρχήν η αναστροφή των πόλων είναι κάτι που έχει συμβεί πολλές φορές στο παρελθόν χωρίς να έχει συμπέσει με μαζικές εξαφανίσεις ειδών.

Εξάλλου, μια αναστροφή δεν περνάει από «σημείο μηδέν» που θα σήμαινε ότι η Γη θα έμενε απροστάτευστη στη Ηλιακή ακτινοβολία για διάστημα αρκετών ετών, αλλά μάλλον δημιουργούνται επιπλέον πόλοι, που μπορεί πράγματι να μπερδέψουν μια πυξίδα και τα πουλιά, αλλά δεν στερούν τη Γη από τη συνολική προστασία του πεδίου.

Προσομοίωση σε υπολογιστή του γήινου μαγνητικού πεδίου στη σημερινή κατάσταση (αριστερά) και κατά τη διάρκεια της αναστροφής του (δεξιά). Οι πυκνές μαγνητικές γραμμές που φαίνονται στην επιφάνεια της Γης, βρίσκονται στην πραγματικότητα μέσα στην Γη.

Εξάλλου, σήμερα η πυξίδα είναι περισσότερο χρήσιμη στους προσκόπους παρά για πιο ζωτικές εφαρμογές, καθώς έχει αντικατασταθεί από τον Β’ΠΠ και μετά με τις πολύ ακριβέστερες γυροσκοπικές πυξίδες, και σχετικά πρόσφατα από τα συστήματα προσδιορισμού θέσης με GPS.

Όσο για τα πουλιά, μια και εδώ και πολλά χρόνια έχουν πάψει να χρησιμοποιούνται για ταχυδρομείο, θα προσαρμοστούν και θα επιβιώσουν, όπως πάντα.

O μόνος ρεαλιστικός κίνδυνος, που αφορά κυρίως τα ευαίσθητα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά κυκλώματα, είναι εάν στη φάση αναστροφής του μαγνητικού πεδίου και όταν η ένταση του βρίσκεται στο ελάχιστο, συμβεί μια ισχυρή ηλιακή έκλαμψη και μάλιστα σε σημείο που να «κοιτάζει» προς τη Γη.

Ηλιακή έκλαμψη. Συγκρίνετέ την με το μέγεθος της Γης, στο επάνω μέρος της εικόνας.

Τότε πράγματι μπορούν να προκληθούν βλάβες σε ηλεκτρικά κυκλώματα, αλλά επειδή τα σωματίδια της έκλαμψης φθάνουν στη Γη μετά από 3-4 ημέρες ενώ το φως μετά από μόνον 8 λεπτά, και καθώς η δραστηριότητα του Ήλιου παρακολουθείται συνεχώς από ειδικά ινστιτούτα, θα υπάρχει αρκετός χρόνος προειδοποίησης ώστε να ληφθούν οι βασικές προφυλάξεις.

                                                                                                            Γ. Μεταξάς