زمین نه دو قطب بلکه چندین قطب دارد. زمین قطبهایی موسوم به شمال و جنوب جغرافیایی دارد. قطبهای جغرافیایی شمال و جنوب، نقاطی هستند که محور چرخش زمین را مشخص میکنند. زمین قطبهای شمال و جنوب مغناطیسی نیز دارد که بر اساس میدان مغناطیسی سیاره شکل میگیرند. وقتی که از قطبنما استفاده میکنید، به سمت قطب مغناطیسی شمال اشاره میکند، نه به سمت قطب شمال جغرافیایی. قطبهای مغناطیسی زمین در یک پدیده که به آن تغییر قطب (Pole Shift) گفته میشود، حرکت میکنند.
تغییر مکان قطب
قطب شمال مغناطیسی زمین در حرکات حلقهای تا ۵۰ مایل (۸۰ کیلومتر) در روز جابهجا میشود. اما مکان واقعی آن، یک میانگین از تمام این حرکات، با سرعتی حدود ۴۵ کیلومتر (۲۸ مایل) در سال در حال حرکت است (منبع: NOAA).
از سال ۱۸۳۱ تا ۲۰۲۱، این قطب به طور کلی حدود ۶۸۳ مایل (۱۱۱۰ کیلومتر) جابهجا شده است (منبع: NASA). قطب جنوب مغناطیسی نیز به شیوهای مشابه حرکت میکند. هر از چند گاهی، این دو قطب به طور کامل برعکس میشوند.
معکوس شدن قطبهای مغناطیسی
هر چند صد هزار سال، قطبهای شمال و جنوب مکانهای خود را با هم عوض میکنند. دانشمندان میتوانند با بررسی نمونههای رسوبی عمیق در اقیانوس، زمانهای جابهجایی این قطبها را در تاریخ زمینشناسی زمین مطالعه کنند.
سنگها در بستر اقیانوس، مشابه ضبط بر روی نوار مغناطیسی، نشانههایی از میدان مغناطیسی را حفظ میکنند. آخرین بار که قطبها جابهجا شدند، 780,000 سال پیش بود و این جابهجایی حدود 400 بار در 330 میلیون سال رخ داده است.
هر تغییر قطب حدود هزار سال یا بیشتر طول میکشد تا کامل شود و در مقایسه با قطبها، برای تأثیرگذاری این تغییر در خط استوا زمان بیشتری لازم دارد.
در ۱۵۰ سال گذشته، میدان مغناطیسی حدود ۱۰٪ تضعیف شده است. برخی افراد فکر میکنند که این نشانهای از یک تغییر در حال وقوع است، اما شواهد علمی محدودی برای حمایت از این فرضیه وجود دارد. طبق گفته ناسا، میدان الکترومغناطیسی زمین “تقریباً به همان اندازهای که در ۱۰۰,۰۰۰ سال گذشته بوده، قوی است.”
اگر یک تغییر قطب رخ دهد، به احتمال زیاد تأثیری بر آب و هوای زمین نخواهد داشت. طبق گفته ناسا، “هیچ ساز و کار فیزیکی شناختهشدهای وجود ندارد که بتواند شرایط جوی در سطح زمین را با جریانهای الکترومغناطیسی در فضا مرتبط کند.” علاوه بر این، سوابق فسیلی از آخرین تغییر قطبی عمده نشان میدهد که زمین با وجود تضعیف میدان مغناطیسی، پایدار باقی ماند.
اثر دینامو (Dynamo Effect) و هسته زمین
ساختار فیزیکی زمین پشت این تغییرات مغناطیسی قرار دارد. هسته داخلی (Inner Core) زمین از آهن جامد تشکیل شده است. هسته خارجی (Outer Core) آن که مایع است و از آهن مایع تشکیل شده، هسته داخلی را احاطه کرده است. لایه بعدی، گوشته (Mantle) نام دارد که جامد اما قابل انعطاف مانند پلاستیک است. در نهایت، لایهای که هر روز میبینیم، پوسته (Crust) نام دارد.
زمین حول محور خود میچرخد. هسته درونی نیز میچرخد و با سرعتی متفاوت از هسته بیرونی میچرخد. این امر باعث ایجاد اثر دینام یا دینامو، یا جریانات و همرفتیهایی درون هسته میشود. این همان چیزی است که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد میکند — مانند یک آهنربای الکتریکی بزرگ.
چگونگی اثر دینامو بر تغییر میدان مغناطیسی بهخوبی درک نشده است. تغییرات در نرخ چرخش هسته و جریانات درون ماده مذاب احتمالاً بر میدان سیاره و موقعیت قطبها تأثیر میگذارد. به عبارت دیگر، قطبها بهدلیل تغییر در همرفتی هسته حرکت میکنند.
این تغییرات ممکن است همچنین باعث معکوسسازی قطبیت شوند. ناهنجاریها در جایی که هسته و گوشته به هم میرسند و تغییرات در پوسته زمین، مانند زلزلههای بزرگ، نیز میتوانند میدان مغناطیسی را تغییر دهند.
شفق قطبی (Aurora)
قطب مغناطیسی شمال، مسئولیتی بیش از تعیین جهتگیری یک قطبنما دارد. این قطب، همچنین، منبع شفق قطبی یا نورهای زیبایی است که زمانی ظاهر میشومد که تابش خورشیدی به میدان مغناطیسی زمین برخورد میکند.
این پدیده در قطب جنوب نیز رخ میدهد. در نیمکره جنوبی، این نورها به نام شفق قطبی جنوبی یا شفق آسترالیس (Aurora Australis) شناخته میشوند.