Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:12 • sest 21:41 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:00 • Sest 00:00 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 08:09 • Síðdegis: 20:27 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 02:12 • Síðdegis: 14:14 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hvað veldur færslu á segulpólum jarðar og breytilegum hraða og stefnu færslunnar miðað við jarðmöndulinn?

Leó Kristjánsson (1943-2020) og Sigurður Steinþórsson

Þetta er einnig svar við spurningunni 'Af hverju vísar segulnálin á áttavitanum ekki beint á segulskautið óháð því hvar áttavitinn er staddur á jörðinni?' frá sama spyrjanda.
Allflestir vísindamenn eru sammála um að orsök jarðsegulsviðsins séu rafstraumar í kjarna jarðar. Kenningar um tilurð þeirra voru fyrst þróaðar um og upp úr 1950 og nefnast "rafals-kenningarnar". Kjarninn, sem hefur geisla (radíus) um 3500 km, er að mestu úr fljótandi efni, líkast til járni, við hitastig yfir 3000°C. Í jarðkjarnanum eru óreglulegar hreyfingar er gætu minnt á mjög hæga suðu í potti. Óljóst er hvað veldur þeim en margir hafa hallast að því að það sé varmamyndun frá geislavirkum efnum. Aðrir stinga upp á því að efni séu að skiljast að í kjarnanum, sum stígi upp en önnur sígi niður í átt að innri hluta hans sem er úr föstu efni.

Hvort heldur sem er, er ljóst að snúningur jarðar um sjálfa sig hefur mikil áhrif á þessar hreyfingar (eins og á loft- og hafstrauma). Þarna niðri eru því að líkindum miklir og nokkuð reglulegir hringstraumar kjarnaefnisins utan um stefnu jarðmöndulsins, auk minni straumhvirfla sem snúa á ýmsan veg.

Kjarninn leiðir allvel rafmagn, og það er eðli mjög stórra leiðandi hluta að rafstraumar í þeim eru lengi að deyja út ef þeir eru einu sinni komnir af stað. Sú tímalengd gæti verið þúsundir ára fyrir jarðkjarnann. Slíkir stórir leiðarar sem hreyfing er í, geta líka haft þann eiginleika, að utanaðkomandi segulsvið (til dæmis frá sólinni í þessu tilviki) verði til að magna upp nýja rafstrauma í þeim. Rafstraumarnir valda síðan sínu eigin segulsviði, sem getur verið miklu sterkara en hið upphaflega. Það getur jafnvel viðhaldist í milljónir ára, ef iðuhreyfingar efnisins verða ekki of litlar eða of óreglulegar.

Rafstraumarnir eru að miklu leyti samsíða meginhreyfingu efnisins í jarðkjarnanum þannig að þeir jafngilda stórri straumlykkju utan um snúningsásinn. Þó má sjá úr mælingum á segulmögnun fornra berglaga, að straumlykkjan getur stundum hallast um allt að tugi gráða þar frá, dofnað og jafnvel alveg snúist við. Megin-rafstraumslykkjan veldur meginhluta jarðsegulsviðsins, og lárétti þáttur þess segulsviðs sem hún veldur við yfirborð jarðar stefnir víðast nokkurn veginn í norður. Miðja hennar fellur þó ekki alveg saman við jarðmiðjuna og henni hefur síðustu aldirnar hallað um 10° eða meira frá miðbaugssléttunni (-planinu). Sú staðreynd að rafstraumslykkjur jarðkjarnans eru ekki mjög reglulegar að lögun, veldur því að ýmiss konar óreglur eru í því segulsviði sem mælist við yfirborð jarðar. Járn í jarðlögum og forn segulmögnun þess hefur svipuð áhrif. Áttaviti bendir þannig óvíða beint í norður eða beint í átt til segulskautsins.

Rafstraumslykkjurnar í jarðkjarnanum, einkum hinar smærri, taka hægfara breytingum vegna hinna iðustraumanna í kjarnaefninu. Erfitt er að spá fyrir um þær breytingar, vegna þess hve eðliseiginleikar jarðkjarnans (seigja, rafleiðni og fleira) eru illa þekktir. Útreikningar á hegðun þessa kerfis eru einnig óhemju flóknir, og hefur jafnvel ekki dugað að láta Cray-ofurtölvur puða við það verkefni vikum saman í striklotu.

Gamla lýsingu á staðbundinni óreglu í segulsvið jarðar má lesa í Ferðabók Eggerts Ólafssonar og Bjarna Pálssonar, en þeir veittu því athygli þegar þeir gengu á Snæfellsjökul að segulnálin hegðaði sér undarlega. Á Íslandi eru margir staðir þar sem þannig háttar til, enda er basalt (blágrýti) fremur segulmagnað, til dæmis miðað við berg meginlandanna, vegna þess hve járnauðugt það er. Þar sem járn er í jörðu getur keyrt um þverbak og áttavitar verið gersamlega gagnslausir.

Höfundar

Leó Kristjánsson (1943-2020)

Leó Kristjánsson (1943-2020)

jarðeðlisfræðingur við Raunvísindastofnun

Sigurður Steinþórsson

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

13.11.2000

Spyrjandi

Sigurjón Antonsson

Efnisorð

Tilvísun

Leó Kristjánsson (1943-2020) og Sigurður Steinþórsson. „Hvað veldur færslu á segulpólum jarðar og breytilegum hraða og stefnu færslunnar miðað við jarðmöndulinn?“ Vísindavefurinn, 13. nóvember 2000. Sótt 27. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1124.

Leó Kristjánsson (1943-2020) og Sigurður Steinþórsson. (2000, 13. nóvember). Hvað veldur færslu á segulpólum jarðar og breytilegum hraða og stefnu færslunnar miðað við jarðmöndulinn? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1124

Leó Kristjánsson (1943-2020) og Sigurður Steinþórsson. „Hvað veldur færslu á segulpólum jarðar og breytilegum hraða og stefnu færslunnar miðað við jarðmöndulinn?“ Vísindavefurinn. 13. nóv. 2000. Vefsíða. 27. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1124>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvað veldur færslu á segulpólum jarðar og breytilegum hraða og stefnu færslunnar miðað við jarðmöndulinn?

Þetta er einnig svar við spurningunni 'Af hverju vísar segulnálin á áttavitanum ekki beint á segulskautið óháð því hvar áttavitinn er staddur á jörðinni?' frá sama spyrjanda.
Allflestir vísindamenn eru sammála um að orsök jarðsegulsviðsins séu rafstraumar í kjarna jarðar. Kenningar um tilurð þeirra voru fyrst þróaðar um og upp úr 1950 og nefnast "rafals-kenningarnar". Kjarninn, sem hefur geisla (radíus) um 3500 km, er að mestu úr fljótandi efni, líkast til járni, við hitastig yfir 3000°C. Í jarðkjarnanum eru óreglulegar hreyfingar er gætu minnt á mjög hæga suðu í potti. Óljóst er hvað veldur þeim en margir hafa hallast að því að það sé varmamyndun frá geislavirkum efnum. Aðrir stinga upp á því að efni séu að skiljast að í kjarnanum, sum stígi upp en önnur sígi niður í átt að innri hluta hans sem er úr föstu efni.

Hvort heldur sem er, er ljóst að snúningur jarðar um sjálfa sig hefur mikil áhrif á þessar hreyfingar (eins og á loft- og hafstrauma). Þarna niðri eru því að líkindum miklir og nokkuð reglulegir hringstraumar kjarnaefnisins utan um stefnu jarðmöndulsins, auk minni straumhvirfla sem snúa á ýmsan veg.

Kjarninn leiðir allvel rafmagn, og það er eðli mjög stórra leiðandi hluta að rafstraumar í þeim eru lengi að deyja út ef þeir eru einu sinni komnir af stað. Sú tímalengd gæti verið þúsundir ára fyrir jarðkjarnann. Slíkir stórir leiðarar sem hreyfing er í, geta líka haft þann eiginleika, að utanaðkomandi segulsvið (til dæmis frá sólinni í þessu tilviki) verði til að magna upp nýja rafstrauma í þeim. Rafstraumarnir valda síðan sínu eigin segulsviði, sem getur verið miklu sterkara en hið upphaflega. Það getur jafnvel viðhaldist í milljónir ára, ef iðuhreyfingar efnisins verða ekki of litlar eða of óreglulegar.

Rafstraumarnir eru að miklu leyti samsíða meginhreyfingu efnisins í jarðkjarnanum þannig að þeir jafngilda stórri straumlykkju utan um snúningsásinn. Þó má sjá úr mælingum á segulmögnun fornra berglaga, að straumlykkjan getur stundum hallast um allt að tugi gráða þar frá, dofnað og jafnvel alveg snúist við. Megin-rafstraumslykkjan veldur meginhluta jarðsegulsviðsins, og lárétti þáttur þess segulsviðs sem hún veldur við yfirborð jarðar stefnir víðast nokkurn veginn í norður. Miðja hennar fellur þó ekki alveg saman við jarðmiðjuna og henni hefur síðustu aldirnar hallað um 10° eða meira frá miðbaugssléttunni (-planinu). Sú staðreynd að rafstraumslykkjur jarðkjarnans eru ekki mjög reglulegar að lögun, veldur því að ýmiss konar óreglur eru í því segulsviði sem mælist við yfirborð jarðar. Járn í jarðlögum og forn segulmögnun þess hefur svipuð áhrif. Áttaviti bendir þannig óvíða beint í norður eða beint í átt til segulskautsins.

Rafstraumslykkjurnar í jarðkjarnanum, einkum hinar smærri, taka hægfara breytingum vegna hinna iðustraumanna í kjarnaefninu. Erfitt er að spá fyrir um þær breytingar, vegna þess hve eðliseiginleikar jarðkjarnans (seigja, rafleiðni og fleira) eru illa þekktir. Útreikningar á hegðun þessa kerfis eru einnig óhemju flóknir, og hefur jafnvel ekki dugað að láta Cray-ofurtölvur puða við það verkefni vikum saman í striklotu.

Gamla lýsingu á staðbundinni óreglu í segulsvið jarðar má lesa í Ferðabók Eggerts Ólafssonar og Bjarna Pálssonar, en þeir veittu því athygli þegar þeir gengu á Snæfellsjökul að segulnálin hegðaði sér undarlega. Á Íslandi eru margir staðir þar sem þannig háttar til, enda er basalt (blágrýti) fremur segulmagnað, til dæmis miðað við berg meginlandanna, vegna þess hve járnauðugt það er. Þar sem járn er í jörðu getur keyrt um þverbak og áttavitar verið gersamlega gagnslausir....