Тайны устройства Вселенной — магнитный щит Земли

Солнце даёт нам энергию, которая является источником почти всей жизни на Земле, однако без магнитных полей эта энергия испепелила бы нас. Похоже, что оборона Земли слабеет. Вращающееся расплавленное ядро нашей планеты генерирует магнитное поле в направлении от одного полюса к другому. Это поле покрывает всю планету словно магнитный кокон. Невидимое нам поле отражает поток опасных солнечных частиц, защищая нас и нашу атмосферу от катастрофических повреждений. Учёные боятся, что сейчас мы можем терять этот жизненно важный щит. В последние 200 лет наше магнитное поле стало слабее на 10%, и если процесс продолжится, то через пару тысяч лет от него ничего не останется.

Что же случится с Землёй, если мы утратим нашу магнитную защиту? Посмотрим на нашего соседа. Марс, вероятно, когда-то был похож на Землю, у него была вода и плотная атмосфера, но всё это ушло. Нам известно, что сегодня магнитное поле Марса достаточно слабое, значит, планета не способна защищать себя от солнечного ветра, потока частиц, излучаемых Солнцем: они сталкиваются с атмосферой Марса и просто уносят её. Сегодня Марс холодный, пустой и безжизненный, потому что у него нет атмосферы.

Неужели нашей планете суждено утратить магнитное поле и превратиться в пустынный космический объект вроде Марса? Геофизики создали макет земного ядра, чтобы сымитировать эволюцию магнитных полей на высокой скорости. По их предположениям, магнитное поле Земли может ослабевать и усиливаться, и нынешняя ситуация – нормальная в долгосрочном процессе. Но может быть и так, что поле будет слабеть и слабеть, пока не исчезнет. Имитирующий Землю огромный металлический шар исследователи заполняют металлическим натрием, который схож по характеристикам с железом. В ходе эксперимента учёные пытаются понять, каким образом поток вращающегося жидкого металла влияет на генерирование электрических потоков и магнитных полей. Эта информация поможет понять, что происходит с магнитным полем Земли. В ходе эксперимента вокруг вращающегося шара создаётся магнитное поле, подобное тому, которое защищает нашу планету, при этом оно то усиливается, то слабеет, а полюсы время от времени смещаются. По словам учёных, полюсы Земли ведут себя аналогично, и предсказывать направления смещений довольно трудно.

На Гавайях расположен самый активный вулкан планеты – Килауэа, это идеальная природная лаборатория для изучения магнитного поля Земли. Вулканическая лава содержит частицы железа. Вырываясь из недр планеты, намагниченное расплавленное вещество превращается в стрелку компаса, поток течёт, застывает, указывая направление силовых линий. Магнитное поле нашей планеты прокладывает русло для раскалённой лавы, чтобы сегодня мы могли понять, что с ним происходило на протяжении последних миллионов лет. Исследования показали, что магнитное поле земли не только слабеет и перемещается – время от времени оно переворачивается, то есть северный и южный полюсы меняются местами. Такое, по словам учёных, происходило в истории десятки раз, хоть нечасто и не регулярно. Промежутки между смещениями могут составлять от десятков тысяч до миллионов лет.

Как следующее смещение полюсов повлияет на земную жизнь? Оказывается, почти никак. Проведённые биологами исследования останков растений и животных позволили установить, что смещения магнитного поля не вызывали катаклизмов. Такие развороты происходят относительно быстро, и за такое короткое время жизнь на Земле не исчезает.

Магнитный щит защищал Землю от солнечного излучения в течение миллиардов лет, и будет защищать дальше. Но мы отличаемся от наших древних предков – мы смогли обуздать силу электромагнетизма, мы используем её в новых технологиях, это и создаёт риск для нашей цивилизации. Нависшая над нами угроза способна поставить человечество на колени. Возможно, человек, не осознавая того, идёт к масштабной катастрофе. Мы построили свою цивилизацию на электромагнетической основе, но над нами нависла угроза, способная разрушить всё в любой момент. Мы зависим от Солнца, оно необходимо для жизни нашей цивилизации, но оно же способно и лишить нас всего: современная инфраструктура уязвима для солнечной активности.

День за днём магнитное поле Земли защищает нас от солнечного ветра, но у Солнца тоже есть магнитное поле. Иногда его магнитные линии становятся оружием массового поражения. Магнитное оружие генерируется глубоко внутри нашей звезды. Горячее вещество поднимается от центра к поверхности, затем возвращается вниз – этот процесс называется конвекцией. Заряженные частицы движутся, генерируя магнитное поле. Если у Земли одно большое магнитное поле, то у Солнца их – огромное количество, и все они перемещаются каждое по-своему.

Солнце обладает характеристиками, которые искажают эти многочисленные магнитные поля, звезда как-бы перекручивается. Если перекручивать магнитные поля, они будут получать всё больше и больше энергии. В магнитных полях Солнца энергии полно, но само по себе это не является проблемой. Проблема возникает когда магнитные линии разрываются – тогда они высвобождают всю накопленную энергию, мощный заряд частиц. Это явление называется корональным выбросом массы, огромное множество субатомных частиц, где-то миллиард тонн, отрываются от поверхности Солнца и летят в космическое пространство. Это облако частиц имеет собственное магнитное поле, которое сохраняется, и оно может обрушиться на магнитное поле нашей планеты. Когда корональный выброс массы достигает Земли, это может нарушать работу электропроводов, по которым ток поступает в наши дома, на наши предприятия: слишком сильное напряжение может повлечь отключение электричества и другие неприятные последствия.

Ежегодно на Землю обрушиваются около 150 корональных выбросов массы. Большинство из них достаточно слабы, самое худшее, на что они способны – отключение электричества, однако Солнце в состоянии устроить нам настоящий «судный день». Сначала огромный магнитный заряд частиц обрушится на спутники, вращающиеся вокруг Земли, что лишит нас средств связи и навигации. Система GPS используется на всех фондовых рынках планеты, и без спутников мировая финансовая инфраструктура может обвалиться. Самолёты останутся на земле, морские маршруты заморозят, мобильная связь выйдет из строя. Но и это ещё не всё. После спутников энергия выброса обрушится на Землю, мощные потоки частиц попадут в провода, электросети по всей планете окажутся перегруженными, подстанции начнут врываться, разбрызгивая вокруг искрящиеся ливни, населённые пункты погрузятся во тьму. Чтобы защитить электрическую инфраструктуру понадобятся годы и колоссальные финансовые средства: нужно построить и запустить спутники нового поколения.

Электромагнетизм способен уничтожить наше общество, но нам трудно отказаться от давней привычки. Это та сила, которая защищает нас, позволяя жизни на планете процветать. Она создала наше Солнце и всю нашу галактику, без электромагнетизма ничего бы не было. Магнетизм играет во Вселенной ключевую роль: формирует все объекты в космосе – от крошечного атома до огромных галактик. Это и есть важнейшая сила вселенского созидания – он отвечает за природу материи, за то, что Земля удерживает на себе воду и атмосферу, мы живем на планете именно благодаря магнетизму.