تغییر قطب شمال مغناطیسی زمین به چه معنا است؟

شمال مغناطیسی زمین هرگز بی‌حرکت و ثابت نمانده است. در صد سال گذشته (یا بیشتر از آن) جهتی که قطب‌نماهای ما همواره به کندی به سمت شمال حرکت می‌کرده، تحت تاثیر هسته بیرونی مایع زمین قرار داشته، هسته‌ای که ۱۸۰۰ مایل پایین‌تر از سطح زمین قرار گرفته است.

در سال‌های اخیر دانشمندان به چیزی غیرعادی برخورد کرده‌اند: قطب شمال مغناطیسی زمین به سرعت در حال حرکت به سمت نیم‌کره شمالی است و هیچ کس دلیلش را نمی‌داند.

تغییرات به قدری زیاد بوده است که دانشمندان کار روی به‌روز رسانی اضطراری «مدل مغناطیسی جهان» را آغاز کردند؛ این مدل یک سیستم ریاضی است که برای تاسیسات جهت‌یابی، از تلفن‌های همراه و کشتی‌ها تا شرکت‌های هواپیمایی تجاری استفاده می‌شود. اما پس از آن دولت آمریکا تعطیل شد و انتشار رسمی مدل جدید را به تعویق انداخت. 

اکنون انتظار برای «شمال جدید» به سر آمده است. مدل مغناطیسی جهان چند ماه پیش منتشر شد و شمال مغناطیسی دوباره می‌تواند به مردم در موقعیت‌یابی دقیق کمک کند. 

اما هنوز هم سوالات زیادی مطرح است: چرا شمال مغناطیسی به سرعت در حال تغییر است؟ تاثیر تاخیر به‌روز رسانی چیست؟ 

شمال مغناطیسی چیست؟

_{منبع عکس: وب‌سایت http://blogs.discovermagazine.com}

شمال مغناطیسی یکی از ۳ «قطب شمال» در جهان است. اول، شمال حقیقی است که انتهای شمالی محور گردش سیاره ما است. 

اما حباب مغناطیسی محافظ سیاره ما یا میدان مغناطیسی زمین (مغناط‌کره یا مگنوسفر) کاملا با این محور چرخش هم‌جهت و هم‌راستا نیست. در عوض حرکت هسته زمین یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که با محور چرخشی زمین کمی زاویه دارد. انتهای شمالی این آهن‌ربای بزرگ (میدان مغناطیسی زمین)، به‌عنوان شمال ژئومغناطیسی شناخته می‌شود؛ جایی که سواحل شمال غربی گرینلند در آن قرار دارد و در طول چند قرن گذشته موقعیتش تغییر آنچنانی نداشته است. 

آخری هم قطب شمال مغناطیسی است؛ همان چیزی که قطب‌نماهای شما نشان می‌دهد و به‌عنوان نقطه‌ای تعریف می‌شود که در آن خطوط میدان مغناطیسی به‌صورت عمودی به سمت پایین قرار می‌گیرند. برخلاف شمال ژئومغناطیسی، این موقعیت نسبت به امواج و جریانات در چرخش مایع آهنی هسته زمین، حساس‌تر است. این جریانات که میدان مغناطیسی را با خود می‌کشند، جهش قطب شمال مغناطیسی را به سراسر دنیا ارسال می‌کنند. 

Phil Livermore، متخصص ژئوفیزیک دانشگاه Leeds می‌گوید:

قطب شمال مغناطیسی، مکان کاملا حساسی است. 

مدل مغناطیسی جهان چیست؟

_{منبع عکس: وب‌سایت www.ncei.noaa.gov}

برای اولین بار، در سال ۱۸۳۱ جیمز کلارک راس (James Clark Ross) شمال مغناطیسی را در جزایر پراکنده قلمروی نوناووت کانادا تعیین کرد. از آن زمان، این قطب عمدتا به سمت شمال حرکت کرده و طی چند دهه اخیر، صدها مایل جابه‌جا شده است. جالب است بدانید که در این مدت قطب جنوب مغناطیسی جابه‌جایی بسیار کمی داشته است. 

اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا و سازمان بررسی زمین‌شناسی بریتانیا به‌منظور آگاهی از تمامی این تغییرات، آنچه را که با عنوان «مدل مغناطیسی جهان» شناخته می‌شود، طراحی و توسعه داده‌اند تا به گفته Ciaran Beggan، یک متخصص ژئوفیزیک، همه این‌ها در یک نقشه قرار گیرند. 

این مدل هر ۵ سال یک بار به‌روز رسانی می‌شود و آخرین بار در سال ۲۰۱۵ آپدیت شده بود. بین هر به‌روز رسانی، دانشمندان دقت مدل را با داده‌هایی از رصدخانه‌های مغناطیسی زمین و ماهواره‌های سوارم آژانس فضایی اروپا (سه ماهواره‌ای که هر روز ۱۵ الی ۱۶ بار به سرعت به دور زمین حرکت می‌کنند و نقشه مغناطیسی زمین را تهیه می‌کنند) بررسی می‌کنند. تاکنون به نظر می‌رسید این داده‌ها برای آگاهی و ثبت حرکت شمال مغناطیسی به سمت سیبری کافی است.

در اواسط دهه ۱۹۰۰ میلادی، قطب مغناطیسی شمال هر روز کمتر از ۱۰۰ فوت (حدود ۳۸ متر) حرکت می‌کرد و در کل سال این جابه‌جایی کمتر از ۷ مایل (حدود ۱۱ کیلومتر) می‌شد. اما پس از آن اوضاع تغییر کرد. در اوایل قرن ۱۹، شمال مغناطیسی هر ساله ۳۴ مایل (حدود ۵۴٫۷ کیلومتر) حرکت کرد. 

Livermore می‌گوید:

همه چیز به شکل عجیبی در عرض جغرافیایی بالا، اتفاق می‌افتد. 

او می‌گوید به نظر می‌رسد این افزایش همزمان با تشدید فوران در مایع هسته بیرونی سیاره اتفاق افتاده است. اگرچه ممکن است این حوادث با هم ارتباطی داشته باشند، اما هنوز نمی‌توان با قطعیت آن را دلیل اصلی دانست. 

در اوایل سال ۲۰۱۸، دانشمندان متوجه شدند که این مدل از حد و حدود قابل قبول برای جهت‌یابی مبتنی بر مغناطیس، عبور خواهد کرد. قبل از به‌روزرسانی منظم بعدی این مدل در سال ۲۰۲۰، باید کاری انجام می‌شد. 

آیا تعطیلی دولت آمریکا جهت‌یابی را مختل کرد؟

_{منبع عکس: وب‌سایت landscapesandletters}

برای اصلاح مدل، دانشمندان اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا و سازمان بررسی زمین‌شناسی بریتانیا از داده‌های اخیر ارزشمند سه سال گذشته استفاده کردند. این نسخه به‌روز شده، در اکتبر سال ۲۰۱۸، قبل از انتشار رسمی، به‌صورت آنلاین منتشر شده بود. همان‌طور که Beggan توضیح می‌دهد، این نسخه شامل کاربران اصلی مدل در صنعت دفاعی و نظامی (وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا، وزارت دفاع بریتانیا و سازمان پیمان آتلانتیک شمالی) می‌شود. 

تعطیلی دولت آمریکا انتشار عمومی جامع اطلاعات را به تاخیر انداخت که شامل حساب‌گرهای آنلاین، نرم‌افزارها و یک یادداشت فنی می‌شد که تغییرات را شرح داده بود. طبق گفته Arnaud Chulliat، متخصص ژئومگنتیسم در دانشگاه کلرادو در Boulder و وابسته به اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا و کسی که روی این به‌روز رسانی کار کرده است، در اصل هرکسی که از جهت‌یابی مغناطیسی استفاده می‌کند، می‌تواند از مزایای این به‌روز رسانی استفاده کند. 

Beggan همچنین افزود:

این مدل در بسیاری از نقشه‌های مدرن ما از جمله گوگل و اپل اعمال شد. اما تفاوت آن برای مقاصد غیر نظامی بسیار جزئی است و تغییرات عمدتا به عرض جغرافیایی بالای ۵۵ درجه محدود می‌شود. 

این اصلاحات تاثیر زیادی بر کاربران عادی نخواهد داشت، مگر اینکه بخواهند به قطب شمال سفر کنند.

چه چیزی باعث این رویدادهای عجیب و غریب شده است؟

_{منبع عکس: وب‌سایت businessinsider}

این جابه‌جایی‌های غیرمنتظره فقط در مورد جهت‌یابی و نقشه‌ها کاربرد ندارند. رقص خطوط میدان مغناطیسی زمین یکی از معدود دریچه‌هایی است که دانشمندان برای بررسی فرآیندهایی که هزاران مایل زیر پاهای شما اتفاق می‌افتند، دارد.

در جلسه پاییز ۲۰۱۸ اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا، Livermore در مورد آنچه که «مسابقه زورآزمایی یا طناب‌کشی» میدان مغناطیسی می‌نامد، توضیحاتی ارائه داد که ممکن است توضیحی برای رفتار عجیب قطب شمال مغناطیسی باشد. به نظر می‌رسد قطب شمال مغناطیسی توسط ۲ تکه از میدان مغناطیسی کنترل می‌شود که یکی پایین شمال کانادا و دیگری در سیبری واقع شده است. از نظر تاریخی، تکه‌ای که پایین شمال کانادا قرار دارد، به نظر می‌رسد قوی‌تر است و قطب مغناطیسی را تحت قدرت و نفوذ خود نگه داشته است. اما اخیرا اوضاع ظاهرا تغییر کرده است.

بخش دیگر قطب شمال مغناطیسی که در سیبری قرار دارد، به نظر می‌رسد جنگ را برده است. Livermore در ادامه می‌گوید:

این چیزی شبیه به کشیدن میدان مغناطیسی به طرف قطب جغرافیایی خودش است.

به عقیده وی، این ممکن است در نتیجه‌ی یک فوران در هسته و در نهایت تضعیف میدان مغناطیسی در زیر کانادا باشد. به نظر می‌رسد افزایش سرعت فوران هم‌زمان با چند دهه حرکت با سرعت قطب مغناطیسی به سمت شمال بوده است. اما او در مورد هرگونه نتیجه‌گیری قطعی هشدار می‌دهد. 

او در ادامه می‌گوید:

ممکن است یک ارتباطی بین این دو وجود داشته باشد، اما قطعی نیست؛ اما احتمال دارد وجود داشته باشد.

آینده قطب شمال مغناطیسی چیست؟

_{منبع عکس: وب‌سایت independent}

Robyn Fiori، دانشمند محقق منابع طبیعی کانادا معتقد است پیش‌بینی اینکه چه بر سر قطب شمال مغناطیسی خواهد آمد، دشوار است؛ یا حتی نمی‌توان گفت قطب شمال مغناطیسی همین سرعت را در مسیر حرکت به سمت سیبری حفظ خواهد کرد یا نه. تنها چیزی که به نظر می‌رسد در مورد شمال مغناطیسی قطعی است، غیرقابل پیش‌بینی بودن آن است. 

سنگ‌ها شامل نقشه زمین‌شناسی حرکات عجیب‌تر قطب مغناطیسی می‌شوند و نشان می‌دهند که در ۲۰ میلیون سال گذشته، شمال و جنوب مغناطیسی چندین بار جابه‌جا شده است. 

به نظر می‌رسد این اتفاق تقریبا هر ۲۰۰ هزار سال تا ۳۰۰ هزار سال رخ داده است. دلیل دقیق حرکات یا چرخش‌های معکوس هنوز نامشخص است. اما حرکات اخیر نباید شما را در مورد یک حرکت قریب‌الوقوع گمراه کند. 

Beggan می‌گوید:

هیچ نشانه‌ای مبنی بر وجود حرکت یا چرخش معکوس وجود ندارد و حتی اگر چنین حرکتی وجود داشته باشد، سوابق زمین‌شناسی نشان می‌دهد که چنین چیزهایی حداقل چند هزار سال طول می‌کشد. 

_{منبع عکس: وب‌سایت smithsonianmag}

Fiori معتقد است مدل‌های شمال مغناطیسی نشان می‌دهد که این جهش اخیر حتی عجیب‌ترین چیزی نیست که در تاریخ اخیر به وقوع پیوسته باشد. قبل از سال ۱۹۰۰، جابه‌جایی‌های آن احتمالا گاهی بیشتر از این نیز بوده و ممکن است شامل چندین چرخش تند در شمال کانادا باشد که بتواند قطب را کمی به سمت جنوب حرکت دهد. 

وی در ادامه می‌گوید:

تمامی این‌ها به تغییرات حرکت سیال هسته بیرونی وابسته است. به همین دلیل سخت است که بگوییم سرعت نوظهور شمال مغناطیسی، حالت نرمال جدید است.

Geoff Reeves، دانشمند فضایی آزمایشگاه ملی Los Alamos می‌گوید:

ما می‌دانیم که اکنون نسبت به چند دهه گذشته، قطب با سرعت بیشتری حرکت می‌کند، اما این اتفاق در طولانی‌مدت و دوره‌های تاریخی چند وقت یک بار اتفاق می‌افتد؟

ما هیچ نظری در این زمینه نداریم. چیزی که می‌دانیم، این است که آنچه که در حال حاضر اتفاق می‌افتد، متفاوت از قبل است و این امر همواره از نظر علمی هیجان‌انگیز است.