Инверсии магнитного поля

Вы должно быть наслышаны, что магнитное поле Земли иногда меняет направление. Ученые говорят, что такое происходит очень редко - через многие миллионы или сотни тысяч лет. На самом деле ученые ошибаются. Последняя инверсия планетарного магнитного поля случилась всего 25 тысяч лет назад, а ближайшая уже на подходе. Но если так, то как быть с исследованиями, которые прямо или косвенно противоречат сказанному? С них мы и начнем.

     Нижеследующий материал предполагает предварительное ознакомление читателя со страницей "Магнитное поле Земли", где изложен принцип создания планетой главного магнитного поля.

В 1958 году ученые обнаружили интересные магнитные аномалии в северо-западной части дна Тихого океана. Сравнительно неширокие, до 40 км, полосы были намагничены то отрицательно, то положительно, причем интенсивность намагничивания вдоль каждой из полос почти не менялась. Такой же полосовидный характер магнитного поля в последующие годы был обнаружен во всех океанах. На рисунке слева, для наглядности, показан участок аномалии в Северо-Восточной части Тихого океана.    

      Явление потребовало объяснений, которые не замедлили появиться: обратная и прямая намагниченность полос, по мнению исследователей, прямо связана с их возрастом. Приобретая знак намагниченности в момент своего образования, базальты впоследствии раздвигаются в стороны новыми порциями магмы, которые, в свою очередь, приобретают знак полярности уже другой эпохи, когда осуществилась инверсия магнитного поля. Инверсии и создают "матрацевидную" картину магнитного поля, а ее симметричность объясняется разрастанием ( спредингом ) океанского дна.  

    Считается, что ширина полос магнитных аномалий одного знака в океанах, расположенных по обе стороны от срединного хребта, прямо пропорциональна длительности эпох полярности магнитного поля Земли. На этом основании были проведены линии одинакового возраста океанской коры - изохроны, и каждой аномалии присвоен свой номер. Подтверждение теории дали результаты глубоководного бурения - оказалось, что возраст осадков океанского дна над магнитными аномалиями хорошо совпадает с рассчитанным возрастом самих магнитных аномалий. Сейчас составлены детальные карты возраста океанской коры, и геологические события последних 170 млн. лет якобы четко к ним привязываются.
      Согласно океанской магнитной зебре, на основании которой возникла магнитная хронология, последняя переполюсовка произошла приблизительно 700 тысяч лет назад, а за последние 10 миллионов лет полярность менялась 18 раз в совершенно произвольном порядке. При этом, процесс инверсий планетарного магнитного поля занимал многие сотни лет.
     Давайте представим себе Землю без магнитного поля. Это все равно, что жить в рентгеновском аппарате, неподалеку от эпицентра ядерного взрыва. Именно такое количество жесткого солнечного излучения попадет на поверхность планеты, если хоть на минуту убрать магнитный щит. Естественно все животные на поверхности, моментально покроются волдырями и сдохнут, а деревья окочурятся. Тот факт, что сухопутный животный мир на Земле существует сотни миллионов лет, никак не согласуется с научным толкованием изохор. Это первое, что приходит в голову, если ты не академик, а обычный человек.
    Но ученым нужны гранты и нобелевки. Потому они упрямо стояли на своем, даже не смотря на то, что  океанские изохоры не соответствовали сухопутной шкале инверсий.

      Вот пожалуйста. Слева показана магнитная шкала других ученых, не менее ученых. По ней инверсии магнитного поля случаются куда чаще. Четыре инверсии только за последние 50 тысяч лет. Как Вы думаете, какая шкала победила?
      Победила океанская шкала. Дело в том, что ее "открыли" ученые США. А поскольку США - великая страна, постепенно сухопутную шкалу во всем мире привели в соответствие с океанской. Это благое дело было основано на идее, что если на суше чего-то не так, то значит просто не там керны брали. И бог с ним, что при таких инверсиях нас бы на свете не существовало.
     
     У океанской шкалы времени имеется еще одна проблема. Ниже, на рисунке, величина желтых стрелок пропорциональна скорости расхождения  океанского дна. Самый быстрый спрединг замерен в Восточно-Тихоокеанском поднятии ( до 8см/год ).

     Возьмем среднюю скорость спрединга - четыре сантиметра. Тогда за 100 миллионов лет экватор Земли увеличится на 4 тысячи километров. А за миллиард лет расширение превысит современную длину экватора. Только так не бывает. То ли Земля значительно моложе, то ли скорость спрединга не постоянна.
     То ли спрединг компенсируется субдукцией, подскажет продвинутый читатель. Не специалистам поясню: субдукция - явление сжатия пород. То есть, считается, что если в одном месте имеется спрединг, то в другом, будет наблюдаться субдукция. При субдукции участки планетарной коры или заползают друг под дружку, или образуют возвышенности, или и то и другое одновременно.
     Доказательств, что спрединг полностью компенсируется субдукцией нет. Зато о том, что Земля прибавляет в массе и диаметре, сегодня известно каждому толковому школьнику. Спутники фиксируют увеличение диаметра планеты на пару сантиметров в год, что говорит о том, что спрединг почти не компенсируется субдукцией.
    
     Представляете себе процесс? Магма вылезла, растолкала оболочку планеты и застыла. Соответственно оболочка увеличилась по площади и вырос объем Земли. Появившийся объем заполняет мантия. Но откуда берутся дополнительные миллионы тонн вещества мантии? Такое поведение Земли идет в разрез с одной из основных научных мантр, которая толкует о невозможности возникновения вещества из ничего. Потому ученые и уперлись рогами в субдукцию.
     
     После сказанного, кто даст гарантию, что процесс спрединга равномерный во времени? Никто не даст. Но тогда как можно судить собственно о длительности магнитных эпох по неизвестно с какой скоростью образующимся магнитным полосам? Судить никак нельзя. Но если очень надо, можно принять расширение на протяжении 170 миллионов лет постоянным, естественно игнорируя действительность.
     Пол века назад о расширении Земли еще не знали, но теперь то это известно. Тем не менее шкалу инверсий никто сомнению не подвергает.
     
    Мало того, нобелевские лауреаты как то особо не распространяются, что черные и белые полосы не совсем соответствуют противоположным намагниченностям пород. Положительным считается направление на Северное полушарие, а не на Северный полюс. То же по Югу. Другими словами направление – это плюс-минус много градусов от строгого направления на полюс. Если еще учесть тысячекилометровые дрейфы магнитных полюсов то становится понятно, что руководствоваться магнитными аномалиями для датировки инверсий магнитного поля Земли можно только от большой нужды, и с погрешностью в 100%.
     Ну, а поскольку "возраст осадков океанского дна над магнитными аномалиями хорошо совпадает с рассчитанным возрастом самих магнитных аномалий", методика определения возраста осадков океанского дна так же имеет 100% погрешность.
     Потому магнитную шкалу, пускай воспринимают как данность студенты геологических факультетов. А мы люди вольные, и можем себе позволить собственные взгляды на естествознание. Они таковы, что существующее объяснение магнитных аномалий требуется переобъяснить.
     
     На самом деле, магнитные аномалии фиксируют одновременно два вида планетарных катаклизмов - инверсии магнитного поля и смещения литосферы (проскальзывания поверхности Земли относительно мантии). При смещении литосферы, магнитные полюса остаются на той же широте и долготе, поскольку магнитное поле формируется ядром, а планетарная кора смещается вместе с океанскими разломами.
     Когда Вы хотите убедиться в том, что смещения литосферы происходят, Вы едете в Сибирь и откапываете там тонну бивней мамонта. Далее делаете анализ ископаемого материала и убеждаетесь, что бивни совсем свеженькие – в районе 10-15 тысяч лет (наших обычных). Это значит, что Сибирь каких то 10-15 тысяч лет назад находилась ближе к экватору.
     Смещения литосферы никакого отношения к дрейфу континентов не имеют, они происходят быстро и сразу градусов на 30-40-50. Несколько литосферных смещений запросто могут повернуть Срединно-Атлантический или другой хребет хоть передом к Северу, а хоть задом или боком (дело случая) тремя-четырьмя рывками. И порода зафиксирует инверсию магнитного поля. Только это не инверсия поля, а смещение породы относительно неподвижных магнитных полюсов.
     А между смещениями литосферы, обязательно происходят магнитные перполюсовки, и порода снова фиксирует изменение направления магнитного поля.
     Вот и получается, что океанические магнитные аномалии никак не фиксируют магнитные эпохи. Это как сверять время по часам, стрелки которых ходят как попало и без взаимосвязи друг с другом.
     
     В конце-концов, посмотрите сами на "зебру" и попробуйте выделить там четкие полоски. Умаетесь, поскольку рисунок более похож на шкуру означенного животного, чем на измерительную шкалу. Не полосы, а камуфляж какой-то с разнонаправленными разводами.
     
     Таким образом, у автора нет оснований считать магнитную хронологию, которой посвящены тонны трудов, перспективной. Однако имеются основания руководствоваться следующей магнитной шкалой:

      На рисунке, синим цветом обозначена привычная нам полярность, красным - обратная. Дальнейший материал будет посвящен объяснению откуда взялась означенная шкала.         

     Вернемся к нашим гироскопам.
     Если к волчку приложить наклоняющее усилие, он начнет заваливаться под 90 градусов к усилию, и тем самым породит прецессию. Если волчок тянуть одновременно в двух, не совпадающих направлениях, получится иная картина. Особенно, когда моменты изменяются по направлению. Чтобы понять сказанное, смотрим на рисунок.
 

Перед Вами, ни мало, ни много, планетарные часы! Большая желтая стрелка отсчитывает прецессионный цикл длиной в 26 тысячелетий (прецессия мантии, желтый пунктир). Малая белая стрелка показывает прецессионный цикл ядра - 16 тысяч лет (магнитная прецессия, белый пунктир).      Часы выставлены на 10 450 год д.н.э. (до нашей эры). Тогда ось Земли указывала на созвездие Льва, а магнитные полюса был смещены от географических на максимальное расстояние. Возможно, Вас удивит, но Северный магнитный полюс в то время находился где-то в районе средних широт. Напряженность МП была максимальной и превышала современное среднее значение более, чем в два раза. Включаем часы. Стрелки их пойдут в обратном направлении. Причём малая стрелка более быстро.

Как видим, прецессия мантии еще и до четверти не дошла, а прецессия ядра уже ушла градусов на сто тридцать. Часы показывают пятое тысячелетие д.н.э.      Мы можем мысленно соединить концы стрелок и, таким образом, получим отрезок, соответствующий напряженности планетарного магнитного поля в то время. Элементарное векторное сложение и никакой мистики.      Желтая стрелка показывает, куда повернуто осью ядро, а белая - куда оно хочет повернуться. Мантия, удерживая ядро на общей оси, таким образом, прилагает усилие, компенсирующее белую стрелку. В зафиксированный момент времени это усилие направлено внутрь магнитной прецессии ядра (рис. 2а, красная стрелка).      Если мы мысленно прокрутим белую стрелку дальше, градусов на девяносто, получим другую реакцию - усилие будет направлено наружу магнитной прецессионной окружности ядра.

     Таким образом, мы имеем два состояния системы гироскопов. Внешне эти состояния отражаются в виде установившейся полярности магнитного поля. Но есть и третье состояние, при котором красная стрелка будет направлена не внутрь и не наружу, а станет касательной к магнитной прецессионной окружности ядра.
     Третье состояние весьма быстротечное и характеризуется не равновесием системы. Вы, должно быть, поняли куда клонит автор. В указанный момент времени, мантия не насилует ядро. Она хоть и держит ядро на общей оси, но выравнивающий момент, вызывающий гироскопический эффект, отсутствует. Имеется только попытка ускорить или притормозить вращение ядра. В зависимости от последнего и устанавливается очередная полярность магнитного поля на долгие тысячелетия.
     В общем, хуяк, и домены в ядре переворачиваются. Да простят автора дамы, но по-другому это явление выразить затруднительно. Здесь тот случай, когда слов не хватает. К тому же сей труд не претендует на  премию мира.  Осталось определить когда грянет буря: 
      

     Процесс инверсии займет несколько часов. Вначале процесса, магнитные полюса размываются и Земля лишается магнитного поля. Затем, поверхности планеты достигают возмущения, возникшие в расплаве наружного ядра. Затем поле восстанавливается с прежней напряженностью, но противоположной полярностью.
     Если случайно окажетесь в церкви, попросите Создателя поместить Вас на время катаклизма на ночную сторону планеты. На дневной потому, что моментально получите критическую дозу радиации.
     К сожалению, автор не обладает писательским даром Гоголя, и не может передать весь ужас катаклизма в виде умопомрачительной пляски ведьм, Виев и прочей нечисти. Ветер поднимется неслабый, Солнце скроется в поднятой к небесам пыли, многие люди потеряют ум. Но не Вы. Вы залезете в какую-нибудь щель, и будете спокойно дожидаться, пока Земля успокоится, потому что Вы теперь знаете, как все будет.
     
     Текущая напряженность планетарного магнитного поля никак не соотносится с инверсией. То есть, мнение о том, что переполюсовка наступает вследствие уменьшения напряженности, в корне не верно. Напряженность определяется тем, насколько не совпадают прецессии ядра и мантии. Чем ближе прецессионные точки, тем меньше напряженность.
     
     Перед инверсией ускоряется дрейф магнитных полюсов. Причиной тому Луна. Чем ближе к инверсии, тем сильнее слабые лунные нутационные колебания Земли сказываются на "скачках" магнитных полюсов. Когда ядро подходит к точке переполюсовки, даже мизерные колебания географических полюсов, обусловленные лунной нутацией, приводят к быстрым, относительно коротким перемещениям магнитных полюсов.
     
     Инверсия может произойти один раз, а может случиться трижды на протяжении интервала в несколько лет. На процесс оказывает влияние фаза лунной нутации. Если точка переполюсовки совпадет с экстремумом лунной нутации, магнитное поле сменится один раз. Если не совпадет - последует три инверсии. То есть, сначала Север поменяется с Югом, затем все вернется, как было, и, наконец, в третьем цикле Север станет Югом стабильно.
     
     Как видим, магнитный катаклизм вполне предсказуем. Никаких Нибиру и астероидов для инверсии МП, Земли не требуется. Магнитное поле планеты зависит от:
     1. Массы ядра
     2. Массы остальной части планеты
     3. Расстояния до звезды.
     4. Скорости вращения планеты (в установившемся режиме зависит от массы и расстояния до звезды).
     5. Наклона оси вращения планеты
     6. Степени свободы ядра
     
     Отсюда природу магнитного поля Земли, можно экстраполировать на другие планеты Солнечной системы. Начнем с Меркурия.
     
     Меркурий в 2,5 раза меньше Земли и находится ближе всех планет к Солнцу. Его ось вращения почти перпендикулярна эклиптике, а, значит, звезда почти не пытается довернуть планету. Естественно, прецессия у Меркурия мизерна. Магнитное поле у такой планеты тоже будет мизерным, оно приблизительно в 70 раз меньше, чем у Земли.
     
     Венера, кроме того, что вращается «против шерсти», так еще и очень медленно – в 243 раза медленнее Земли. Надо полагать, что скорость вращения будет замедляться далее, пока планета не остановится. А затем начнется разгон в правильном направлении. Если конечно, перестав вращаться, Венера не завалится на бок. Если завалится (а она завалится), в группе аномальных планет прибудет. Магнитного поля у Венеры быть не должно по двум причинам – слишком медленное вращение и минимальный наклон оси. Его и нет.
     
     Марс. Наклон оси почти как у Земли, но радиус вдвое меньше. Земля такой была давным-давно. Учитывая удаленность до Солнца, значительному магнитному полю на Марсе не бывать. Сейчас у Марса малюсенькое недоразвитое ядро, которое может создать лишь сотую долю напряженности магнитного поля Земли. Скорее всего, со временем, внутренности планеты застынут еще до того, как она сможет в достаточной степени сама себя подогревать изнутри. Оживить Марс можно, только перетащив его на орбиту Венеры. В таком случае, лет через полмиллиарда, планету можно заселять динозаврами.
     
     Юпитер. Ко времени появления динозавров на Марсе, Юпитер начнет неплохо греть в инфракрасном диапазоне. Он уже не совсем планета, но магнитное поле создается еще по планетному. Наклон оси вращения Юпитера сейчас всего 3,1 градуса. Нутация и прецессия человекам пока неизвестны. Но даже при столь малом наклоне оси магнитное поле Юпитера в 23 раза мощнее земного. Неудивительно, поскольку Юпитер в 11 раз больше Земли, да еще и вращается в 2,4 раза быстрее (к вопросу о зависимости скорости вращения от массы).
     
     Сатурн в 9 раз больше Земли. Наклон осей близкий. Магнитное поле Сатурна в 1,7 раз мощнее земного. Похоже, планета находится в положении максимального наклона к эклиптике, когда поле минимально. Да и до Солнца Сатурну далековато.
     
     Уран в 4 раза больше Земли. Замечателен аномальным вращением на боку (к чему идет Венера). Несмотря на удаление до Солнца, прецессия у Урана должна быть не меньше земной – слишком велико стремление звезды поставить планету, как надо (т.е. как Меркурия). Ядро у Урана приличное, потому магнитное поле в 4,5 раза сильнее земного. Кроме того, ядро смещено от центра планеты. Вообще Уран сейчас является сильно расстроенной системой гироскопов. Через какую-нибудь тысячу лет его магнитное поле может измениться до неузнаваемости.
     
     Нептун тоже в 4 раза больше Земли, а магнитное поле в 4 раза слабее. Наклоны осей близкие. Здесь сказывается большое расстояние до звезды. И потом: магнитное поле Земли еще ослабнет раза в полтора, а магнитное поле Нептуна может раза в три вырасти.
     
     Вообще, все сказанное похоже на гадание. Не зная нутационных циклов планет, можно с уверенностью говорить лишь о Меркурии и Венере, у которых нутации должны составлять доли градуса. Меркурий имеет небольшую массу, вращается медленно и расположен близко к Солнцу. Солнце его уже давно выровняло. Венера – очень слабый гироскоп по причине очень медленного вращения.
     
     На этом с инверсией заканчиваем. Выводы будут сведены в одну общую фразу: магнитное поле Земли вполне закономерно и предсказуемо, если смотреть на мир открытыми глазами. Другое дело, что мы предпочитаем не смотреть. Далее отвечу на некоторые вопросы читателей:
     
     В процессе инверсии, Земля, как природная электрическая машина, в осевом вращении будет тормозиться, причем, возможно до полной остановки ее вращения.
     
     Очень умная мысль, видимо возникшая от прочтения рассказов о том, что Земля вращается благодаря взаимодействию магнитного и (или) электростатического полей планеты с излучением звезды.  А почему тогда Марс вращается? У него магнитного поля почти нет. А Солнце почему вращается?
     
     Делали ли вы приблизительные расчеты вредности солнечного излучения для человека в отсутствии магнитного поля планеты? Каковы его основные и вторичные поражающие факторы. Какая защита при максимальной интенсивности излучения будет достаточной: занавесится тентом, спрятаться в подвале многоэтажного дома, укрыться на станции метро, причем глубиной залегания не менее n-метров?
     
     Уровень солнечного излучения определится активностью Солнца в момент переполюсовки на Земле. Если Солнце будет спокойным, достаточно отсидеться в доме. Только не стоит забывать, что за инверсией последуют землетрясения.
     Если перполюсовка совпадет с активностью на Солнце, что вполне вероятно, лучше прятаться в подвале или погребе. Метро не рекомендую, с него потом можно и не выбраться. Впрочем и с подвала многоэтажки тоже. Идеальный вариант - хороший погреб.
     Вообще существует слишком много "если", а потому расчет n-метров окажется бесполезным. Такие расчеты имеются в трудах по ГО, если учесть, что солнечное излучение во многом родственно излучению при взрыве водородного боеприпаса. Вот только мощность боеприпаса и продолжительность излучения в задачке будут неизвестны.
     
   
 https://sites.google.com