A Föld mágneses életrajza
2002/02/19 08:00
2094 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
Fizikusok, akik törött cserepeket gyűjtenek? Vajon mire használják? Azt mondják, hogy mágnesek vannak benne? Érted Te ezt? Ha nem, akkor kattints, és azt is megtudod, mi lehetett az oka a dinoszauruszok kipusztulásának! No, rajta!

Földünket nyugodtan nevezhetjük a talányok bolygójának. A tudósok sorra veszik a kisebb és nagyobb megfejtenivalókat, és keresik a magyarázatokat. Az egyik ilyen kérdés volt (és sok részlete még napjainkban is az), hogy vajon milyen sajátosságai vannak Földünk mágneses terének.

Olyan szép, hogy kár lenne összetörni!

Egy érdekes történeten keresztül szeretném bemutatni, milyen módszerek segítségével keresték a fenti kérdésre a választ a tudósok. Egyszer volt, hol nem volt egy francia fizikus, aki miközben keresztül-kasul beutazta a világot, régi vázákat gyűjtött. Ha bárki, bármilyen repedezett cserepet vagy akár cserépdarabot vitt neki, amelynek ismerte a korát, szinte repesett az örömtől. Azt hihetnénk róla, hogy egyszerű régiséggyűjtő volt, de nem. Őt nem érdekelték a vázák mintái, a szép amforák kecses formája, csak egy dolog érdekelte: a vázák kora. Nemcsak a fazekasművészet ókori darabjait gyűjtötte, hanem a különböző régi épületek, várak, templomok tégláiból is el-el tett egy-egy darabkát. Miért gyűjtötte egy fizikus ezeket a cserepeket? A gyűjtögetés célja nem volt titok. A vázák és téglák agyagból készültek és sok vas-oxidot tartalmaznak. Amikor kiégették a fazekasok, akkor az agyagból készült tárgyak a Föld mágneses terének hatására mágnesessé váltak, és ilyen állapotukban meg is maradtak az évezredek során.

Próbáljuk megérteni a jelenséget!

A téglák vagy bármilyen más agyagtárgy darabkái kis részecskékből állnak, amelyek mind kis mágnesek (domének). Ezek a kis mágnesek rendezetlenül helyezkednek el, így nem tapasztalunk mágneses tulajdonságot. Ha az agyagot kemencében felmelegítjük, akkor a részecskék kis mértékben képesek elmozdulni, és mint az iránytűk, a mágneses pólusok irányába fordultak be. A kihülés után a tárgyak mind mágnessé válnak, és mágneses tulajdnoságaik függnek a Föld mágneses terének irányától és nagyságától. Az ily módon rögzített másolat pedig fennmarad az idők során, a fizikusok nagy örömére.

Hogyan fejthető meg a titok?

A Föld mágneses terének egy modellje (hasonlít egy rúdmágnes teréhez)

Ahhoz, hogy ki tudjuk olvasni az adott korban a Föld mágneses tulajdonságait, pontos műszerekre van szükségünk. Ennek a műszernek a kisebb pontosságú változatai a fizikaszertárakban is megtalálhatóak, a nevük magnetométer, és itt a mágneses tér tulajdonságainak mérését forgatónyomaték mérésére vezetik vissza. A mérés elve röviden: a magnetométer tekercsében ismert erősségű áram folyik, és a forgatónyomaték alapján tudunk következtetni a mágneses tér jellemzőire.
A mérések alapján az a kissé meghökkentő tény derült ki, hogy még az ókori görögök idejében is kb. 1,5-szerese volt a Föld mágneses tere, mint napjainkban.

A tudósok következő ötlete az volt, hogy elkezdték vizsgálni a vulkanikus kőzeteket. Arra gondoltak, hogy ebben is ott található a megkövesedett mágneses múlt. Valóban, valamilyen mágneses lenyomat tényleg mérhető, de a helyzet sokkal bonyolultabb, mint a cserépedények esetében. Egyrészt a vulkanikus kőzetekben ugyanis a magma vándorlása miatt sok összetvőt kellene figyelembe venni, másrészt ezekenek az "ujjlenyomatoknak" nem is ismerjük a pontos korát. Szerencsére azonban az üledékes kőzetek is megőrzik a mágnességet, és ezeknek a korát viszonylag könnyű meghatározni. A kutatók összeállítottak egy vas-oxid tartalmú anyagot és homokot tartalmazó keveréket, és ülepedni hagyták, majd megvizsgálták. (A homok üledékes kőzet.) A mérések alapján megállapították, hogy a részecskék, miközben az edény aljára "utaztak", teljesen szabályosan beálltak a Föld mágneses terének irányába!
Ezt az eredményt felhasználva lehetővé vált a Föld mágneses terének időbeli változásait követni. A tapasztalatok szerint időnként teljesen megfordult a Föld mágneses tengelye, az északi pólus délivé vált, és fordítva.

Körülbelül félmillió évvel ezelőtt a Föld mágneses tere hirtelen megváltozott. A változás okait még most sem ismerjük, csak a tényt: nagyjából tízezer év alatt az északi és a déli pólus helyet cserélt. Egyes következtetések szerint a pólusvándolrlások sok dologban okoztak változást a Földön, ilyen volt pl. néhány evolúciós változás.

A piros vonal az északi pólus vándorlását mutatja az utóbbi 600 millió év alatt

Az Egyesült Államokbeli Columbia egyetem geológiai központjában tanulmányoztak egy a Csendes-óceánból származó üledékréteget, amelyet 10 és 20 méter közti mélységből nyertek. Sorra, minden egyes rétegből vettek mintát, és keresték benne élőlények maradványait, valamint a mágnesség nyomait. A lerakódott rétegekben az évmilliók alatt történt eseményekre lehetett következtetni. Az eredmények elemzése szerint, a pólusok utolsó vándorlása 700 ezer évvel ezelőtt történt, azelőtt 2,5 és 3,5 millió évvel volt hasonló vándorlás. A szerves maradványok vizsgálata alátámasztotta a következtetéseket, hiszen kb. 2,5 millió évvel ezelőtt új vízinövények és egyszerű élőlények (egysejtűek) tűntek fel, és ezek gyakorlatilag változások nélkül éltek a 700 ezer évvel ezelőtti pólusváltásig. Ekkor viszont nagyon rövid időn belül sok faj eltűnt, vagy nagymértékben megváltozott, illetve új fajok is feltűntek. Az amerikai tudósok szerint az evolúciós változásokat az okozta, hogy a pólusvándorlási ciklus közepén a Föld mágneses tere egy időre eltűnik. Mivel ez a mágneses tér védi a földi élővilágot a kozmikus sugárzás káros hatásaitól, így amikor nem volt, a beérkező sugárzás egyes fajok kihalását, mások megváltozását (mutációját) okozta. Az elmélet egyes kiterjesztői szerint ezidőtájt haltak ki a dinoszauruszok is.

Vajon az emberiség találkozott-e már ezzel a hatással?

Az emberiség megjelenése a Földön - a kutatók szerint - már az utolsó pólusvándorlás után volt, így ennek hatásait nem ismerjük. Sajnos, azt sem jelenthetjük ki, hogy ezt nem is fogjuk megismerni. A legutóbbi vizsgálatok alapján a Föld mágneses tere gyengül, ez pedig a kezdete lehet egy későbbi pólusvándorlásnak, ami maga után vonja a kozmikus sugárzás nagymértékű növekedését. Még egy érdekes eredménye volt a kutatásoknak. A mágneses pólus vándorlásának útvonalát a különböző kontinenseken dolgozó kutatók felrajzolták. Az amerikai, ausztrál és európai tudósok által felrajzolt görbe jelentősen eltért egymástól, csak egy közös pontjuk volt: a mai pólus! Eszerint minden egyes kontinensnek megvan a saját pólusa? Vagy egyszerre minden tudós hibázott, és emiatt van a hatalmas különbség az eredmények között? A méréseket újra elvégezték, ellenőrizték. Az eredmény ugyanaz volt. Ekkor az ázsiai tudósok is elvégezték a megfelelő méréseket, és furcsa módon az európaiak által kapott eredményre jutottak.

Mi lehet akkor a megoldás?

Valamikor réges-régen csak egy kontinens létezett, ebből jött létre a többi kontinens, elvándorlással. Mivel Európa és Ázsia együtt maradt, így természetszerűleg innen nézve a pólus vándorlásának útvonala ugyanaz maradt. Amerika és Ausztrália viszont sok ezer kilométert úszott, és onnan nézve az útvonal teljesen más. Ha megpróbálnánk visszafelé lejátszani a kontinensek vándorlásának filmjét, akkor az útvonalak ívei szépen egymásra simulnak és a kontinensek eggyé simulnak.

Csatlakozz hozzánk!

Kapcsolódó oldalak

Scientix A természettudományos oktatás közössége
All you need is code Minden a kódolás tanulásáról
Go Lab Laboratóriumok online
CodeWeek A Kódolás Hetének honlapja
Jövő osztályterme Modern tanulási környezetekről a Sulineten

Csoportot ajánlunk