Dünyanın manyetik alanı (Earth's magnetic field)

Jeomanyetik alan olarak da adlandırılan Dünya'nın manyetik alanı, gezegenin iç kısmından kaynaklanır ve uzaya yansır ve burada Güneş rüzgarı (Güneş tarafından yayılan yüklü parçacık akışı) ile etkileşime girer. Bu alan, Dünya'nın dış çekirdeğindeki erimiş demir ve nikel karışımının konvektif hareketinden kaynaklanan elektrik akımları tarafından üretiliyor. Bu konveksiyon akımları, jeodinamo olarak bilinen bir olay olan, çekirdekten kaçan termal enerji tarafından yönlendirilir.

Dünya'nın manyetik alanı, aynı zamanda jeomanyetik alan olarak da bilinir, Dünya'nın iç kısmından uzaya uzanan manyetik alandır ve burada Güneş'ten yayılan yüklü parçacıklardan oluşan bir akım olan güneş rüzgârıyla etkileşime girer. Manyetik alan, Dünya'nın dış çekirdeğindeki erimiş demir ve nikel karışımının konveksiyon akımlarının hareketi nedeniyle elektrik akımları tarafından oluşturulur: bu konveksiyon akımları, jeodinamo adı verilen doğal bir süreç olan çekirdekten kaçan ısıdan kaynaklanır.

Dünyanın yüzeyinde, manyetik alanın büyüklüğü 25 ila 65 mikrotesla (0,25 ila 0,65 Gauss) arasında değişir. Manyetik bir dipol olarak tahmin edilen alan, şu anda Dünya'nın dönme eksenine göre yaklaşık 11° eğimlidir ve kavramsal olarak bu açıyla gezegenin merkezine konumlandırılan devasa bir çubuk mıknatısa benzemektedir. Kanada'nın Nunavut kentindeki Ellesmere Adası yakınında bulunan Kuzey jeomanyetik kutbu, Dünya'nın manyetik alanının Güney kutbu olarak işlev görür. Tersine, Güney jeomanyetik kutbu manyetik Kuzey kutbuna karşılık gelir; bu, pusula iğnesinin kuzeyi arayan ucunun Dünya'nın manyetik Güney kutbuna çekilmesi nedeniyle ortaya çıkan bir gelenektir.

Kuzey ve Güney manyetik kutupları genellikle ilgili coğrafi kutupların yakınında yer alsa da, jeolojik zaman ölçekleri boyunca kademeli, sürekli bir geçiş sergilerler. Bu hareket, navigasyon için standart pusulaların sürekli olarak kullanılmasını sağlamak için yeterince yavaştır. Bununla birlikte, Dünya'nın manyetik alanı, Kuzey ve Güney Manyetik Kutuplarının aniden konum değiştirdiği, ortalama birkaç yüz bin yıl süren düzensiz aralıklarla tersine dönmelere uğrar. Bu tür jeomanyetik kutup değişimleri kayaların içinde kaydediliyor ve paleomanyetistlerin geçmiş jeomanyetik alanları yeniden yapılandırması için değerli veriler sağlıyor. Bu bilgi, kıtaların kayması ve deniz tabanı yayılımının incelenmesini kolaylaştırır. Manyetosfer, Dünya'nın manyetik alanının coğrafi uzay içindeki uzaysal boyutunu tanımlar. İyonosferin üzerinde onbinlerce kilometre uzaya uzanan bu gezegen, Dünya'yı güneş rüzgârının ve kozmik ışınların yüklü parçacıklarından koruyor. Bu koruma olmasaydı, bu parçacıklar, gezegeni zararlı ultraviyole radyasyondan koruyan ozon tabakası da dahil olmak üzere atmosferin üst katmanını aşındırırdı.

Önem

Dünyanın manyetik alanı, güneş rüzgarını büyük ölçüde saptırarak yüklü parçacıklarının, gezegeni zararlı ultraviyole radyasyondan koruyan ozon tabakasını aşındırmasını önler. Atmosferik sıyırma mekanizması, gazların manyetik alan kabarcıkları içinde hapsolmasını ve daha sonra güneş rüzgarı tarafından ayrılmasını içerir. Güneş rüzgârının iyon temizlemesine atfedilen, Mars atmosferindeki karbondioksit kaybına ilişkin analizler, Mars'ın manyetik alanının dağılmasının neredeyse tamamen atmosferik tükenmeye yol açtığını gösteriyor.

Paleomagnetizma, Dünya'nın eski manyetik alanını incelemeye adanmış bilimsel bir disiplindir. Dünya'nın manyetik alanının kutupluluğu magmatik kayaçların içinde korunuyor ve bu durum, alan tersine dönüşlerinin, deniz tabanı yayılımının göstergesi olan, okyanus ortası sırtlarında merkezlenen farklı "şeritler" olarak tespit edilmesine olanak tanıyor. Dahası, jeomanyetik kutupların yer değiştirmeler arasındaki kararlılığı, paleomanyetizmanın kıtaların tarihsel hareketini izlemesine olanak sağlamıştır. Bu tersine çevirmeler aynı zamanda kayaların ve çökeltilerin tarihlendirilmesinde kullanılan bir yöntem olan manyetostratigrafinin de temelini oluşturur. Ek olarak, jeomanyetik alan Dünya'nın kabuğunu mıknatıslar ve ortaya çıkan manyetik anomaliler, metalik cevher yataklarının araştırılmasında kullanılabilir.

İnsanlık pusulaları MS 11. yüzyıldan bu yana yönlendirme amacıyla, 12. yüzyıldan bu yana ise yön bulma amacıyla kullanıyor. Manyetik sapma zamansal kaymalara maruz kalırken, değişim hızı temel pusulaların yön bulma yararlılığını korumasına yetecek kadar kademelidir. Belirli bakteri türlerinden güvercinlere kadar çeşitli organizmalar, manyetik algılama yoluyla hem yönlendirme hem de yön bulma için Dünya'nın manyetik alanını kullanır.

Özellikler

Dünyanın herhangi bir konumdaki manyetik alanı üç boyutlu bir vektörle karakterize edilir. Yönünü belirlemenin standart bir yöntemi, manyetik Kuzeyi belirlemek için bir pusulanın kullanılmasını içerir. Manyetik Kuzey ile gerçek Kuzey arasındaki açısal farka sapma (D) veya varyasyon adı verilir. Manyetik Kuzeye doğru yönlendirildiğinde, alanın yatay düzlemle oluşturduğu açıya eğim (I) veya manyetik eğim adı verilir. Alanın yoğunluğu (F), mıknatısa uyguladığı kuvvetin büyüklüğüne karşılık gelir. Alternatif olarak alan, X (Kuzey), Y (Doğu) ve Z (Aşağı) koordinat bileşenleri

Yoğunluk

Dünyanın manyetik alan gücü tipik olarak yaklaşık 22 ila 67 mikrotesla (μT) arasında değişir; bu, 0,22 ila 0,67 gauss'a (G) eşdeğerdir. Buna karşılık, güçlü bir buzdolabı mıknatısı yaklaşık 10.000 μT'lik (100 G) bir alan sergiler. Daha doğrusu bu alan yoğunluğuna manyetik akı yoğunluğu denir. SI birimi tesla (T) olsa da, dönüştürme faktörü 1 G = 100 μT olan Gauss (G) de yaygın olarak kullanılır.

Manyetik yoğunluğun hatlarını gösteren grafiksel bir gösterim, izodinamik grafik olarak adlandırılır. Dünya Manyetik Modeline göre manyetik yoğunluk genellikle kutup bölgelerinden ekvatora doğru azalır. Güney Amerika üzerinde yer alan Güney Atlantik Anomalisinde minimum yoğunluk bölgesi gözlemlenirken, maksimum yoğunluklar Kanada'nın kuzeyinde, Sibirya'da ve Avustralya'nın güneyindeki Antarktika kıyılarında kaydedilmektedir.

Dünyanın manyetik alan yoğunluğu sabit değildir ve zamansal değişimlere uğrar. Liverpool Üniversitesi tarafından 2021'de yürütülen paleomanyetik bir araştırma, Dünya'nın manyetik alan yoğunluğunun yaklaşık her 200 milyon yılda bir döngüsel bir model sergilediğini öne süren biriken kanıtları artırdı. Baş araştırmacı şunu doğruladı: "Bulgularımız, mevcut veri kümeleriyle birlikte değerlendirildiğinde, Dünya'nın manyetik alan gücünde, Dünya'nın derin jeolojik süreçleriyle ilişkili olan yaklaşık 200 milyon yıllık bir döngünün varlığını kanıtlıyor."

Eğim

Eğim, -90° (yukarı) ile 90° (aşağı doğru) arasında değişen bir açı olarak tanımlanır. Kuzey Yarımküre'de manyetik alan vektörü aşağıya doğru yönlendirilir. Kuzey Manyetik Kutbu'nda alan dikey olarak aşağı doğru olup, manyetik ekvatorda yatay (0°) hale gelinceye kadar azalan enlemle giderek yukarıya doğru döner. Bu yukarı doğru dönüş, alan Güney Manyetik Kutbu'nda dikey olarak yukarıya doğru olana kadar devam eder. Eğim ölçümü için eğim dairesi kullanılır.

Dünyanın manyetik alanı için manyetik eğimin hatlarını gösteren bir izoklinik grafik sunulur.

Sapma

Manyetik alan gerçek Kuzey'e göre doğuya doğru saptığında sapma pozitif kabul edilir. Pusulanın gösterdiği manyetik kuzey-güney yönelimi gök kutbunun yönü ile karşılaştırılarak değeri yaklaşık olarak belirlenebilir. Kartografik gösterimler genellikle açısal bir değer olarak veya manyetik Kuzey ile gerçek Kuzey arasındaki ilişkiyi gösteren küçük bir diyagram aracılığıyla sapma verilerini içerir. Bölgesel sapma bilgileri, her biri sabit bir sapma değerini temsil eden kontur çizgileri olan izogonik çizgiler içeren bir grafik üzerinde görselleştirilebilir.

Coğrafi çeşitlilik

Dipolar yaklaşım

Dünya yüzeyine yakın bir yerde, gezegenin manyetik alanı, Dünya'nın çekirdeğinde yer alan ve Dünya'nın dönme eksenine göre yaklaşık 11° eğimli bir manyetik dipolden kaynaklanacak şekilde doğru bir şekilde modellenebilir. Bu dipol kavramsal olarak güney kutbu jeomanyetik Kuzey Kutbuna doğru yönlendirilmiş sağlam bir çubuk mıknatısa benzer. Bu yönelim mantığa aykırı görünse de, bir mıknatısın kuzey kutbu geleneksel olarak, kısıtlama olmaksızın dönmesine izin verildiğinde yaklaşık olarak kuzeye (coğrafi olarak) hizalanma eğilimi ile tanımlanır. Bir mıknatısın kuzey kutbunun güney kutuplarını çektiği ve kuzey kutuplarını ittiği göz önüne alındığında, bunun Dünya'nın içsel mıknatısının güney manyetik kutbuna doğru çekildiği sonucu çıkar. Dipolar bileşen, coğrafi konumların çoğunda toplam manyetik alan gücünün %80-90'ını oluşturur.

Manyetik kutuplar

Tarihsel olarak, bir mıknatısın kuzey ve güney kutuplarının tanımları, mıknatısların ilk uygulamalarının pusula iğnesi olarak kullanılmasını gerektirdiği göz önüne alındığında, tersinden ziyade Dünya'nın manyetik alanından türetilmiştir. Bir mıknatısın Kuzey kutbu, geleneksel olarak, mıknatıs serbestçe asılı kaldığında, Arktik bölgede bulunan Dünyanın Kuzey Manyetik Kutbuna çekilen kutup olarak tanımlanır. Sonuç olarak, zıt kutupların birbirini çekmesi prensibi nedeniyle, Dünya'nın Kuzey Manyetik Kutbu, küresel manyetik alanının güney kutbu olarak etkili bir şekilde işlev görür ve Dünya'ya doğru aşağıya doğru bir alan yönü ile karakterize edilir.

Dünyanın manyetik kutupları iki farklı yöntemle tanımlanabilir: yerel veya küresel. Yerel tanım, manyetik alanın dikey bir yönelim sergilediği spesifik nokta olarak bir manyetik kutbu tanımlar. Bu karakteristik, Kuzey Manyetik Kutbu'nda 90° (aşağı doğru) ve Güney Manyetik Kutbu'nda –90° (yukarı doğru) kaydeden eğim ölçülerek ölçülebilir. Bu iki kutup bağımsız göç modelleri sergiliyor ve karasal küre üzerinde taban tabana zıt değiller. Örneğin Kuzey Manyetik Kutbu yılda 40 kilometreye (25 mil) varan hareketler göstermiştir. Geçtiğimiz 180 yıl boyunca, 1831'de Boothia Yarımadası'ndaki Cape Adelaide'den başlayarak 2001'de Resolute Körfezi'nden 600 kilometre (370 mil) bir konuma ulaşarak kuzeybatıya doğru giderek göç etti. Manyetik ekvator, manyetik eğimin sıfır olduğu çizgi olarak tanımlanır ve yatay bir manyetik alanı belirtir.

Tersine, küresel tanımı Dünyanın manyetik alanı matematiksel bir modele dayanmaktadır. Dünyanın merkezinden, en uygun manyetik dipol anına paralel hizalanmış bir çizgi yansıtıldığında, bunun Dünya yüzeyiyle kesişimleri Kuzey ve Güney jeomanyetik kutuplarını belirler. Dünyanın manyetik alanının mükemmel şekilde çift kutuplu olduğu varsayımsal bir senaryoda, jeomanyetik kutuplar ve manyetik eğim kutupları çakışacak ve pusulalar bunların yönünü doğru bir şekilde gösterecektir. Bununla birlikte, Dünya'nın gerçek manyetik alanı önemli miktarda iki kutuplu olmayan bileşen içerir, bu da bu kutup türleri arasında bir farklılığa neden olur ve pusulaların doğrudan ikisini de gösterme konusunda genellikle güvenilmez hale gelmesine neden olur.

Manyetosfer

Gezegenin manyetik alanı, Dünya yüzeyinde ağırlıklı olarak çift kutuplu olsa da, güneş rüzgârı nedeniyle daha uzak mesafelerde bozulmaya uğrar. Bu güneş rüzgarı, Güneş'in koronasından yayılan ve saniyede 200 ila 1000 kilometre arasında değişen hızlara ulaşan yüklü parçacıkların sürekli bir akışını oluşturur. Bu parçacıklar aynı zamanda gezegenler arası manyetik alan (IMF) olarak bilinen kendi manyetik alanlarını da taşırlar.

Güneş rüzgârı kayda değer bir basınç uygular ve Dünya'nın manyetik alanı olmasaydı gezegenin atmosferini aşındırırdı. Ancak Dünya'nın manyetik alanı bu basıncı etkili bir şekilde geri püskürtür. Bu karşıt basınçların dengeye ulaştığı bölge olarak tanımlanan manyetopoz, manyetosferin sınırını işaret eder. İsimlendirilmesine rağmen manyetosfer doğası gereği asimetriktir; Güneşe bakan tarafı yaklaşık 10 Dünya yarıçapı kadar uzanırken, karşı tarafı 200 Dünya yarıçapının ötesine ulaşabilen bir manyetokuyruğa doğru uzanır. Manyetopozun güneş yönünde yer alan yay şoku, güneş rüzgârının ani yavaşlaması ile karakterize edilen bir bölgedir.

Manyetosferin içinde, düşük enerjili yüklü parçacıklardan veya plazmadan oluşan toroidal bir bölge olan plazmasfer bulunur. Bu bölge 60 km yükseklikte başlar, yaklaşık 3 veya 4 Dünya yarıçapına kadar uzanır ve iyonosferi kapsar. Plazma küre Dünya ile eşzamanlı olarak döner. Ek olarak, Van Allen radyasyon kuşakları olarak adlandırılan iki eşmerkezli, lastik şeklindeki bölge, 0,1 ila 10 MeV arasında değişen enerjilere sahip yüksek enerjili iyonları içerir. İç kuşak 1-2 Dünya yarıçapında, dış kuşak ise 4-7 Dünya yarıçapında yer alır. Plazma küresi ve Van Allen kuşakları kısmi uzaysal örtüşme sergiliyor ve bu örtüşmenin kapsamı güneş aktivitesinden önemli ölçüde etkileniyor.

Güneş rüzgarını saptırmadaki rolünün ötesinde, Dünya'nın manyetik alanı aynı zamanda esas olarak Güneş Sisteminin dışından kaynaklanan yüksek enerjili yüklü parçacıklar olan kozmik ışınları da yönlendirir. Kozmik ışınların önemli bir kısmının Güneş Sistemine girişi Güneş'in manyetosferi veya heliosferi tarafından engellenir. Buna karşılık, Ay'daki astronotlar önemli ölçüde radyasyona maruz kalma riskleriyle karşı karşıyadır. Örneğin, 2005 yılındaki özellikle yoğun bir güneş patlaması sırasında ay yüzeyinde bulunan bir kişi, ölümcül dozda radyasyon almış olurdu.

Yine de, bu yüklü parçacıkların bir kısmı manyetosfere nüfuz etmeyi başarıyor. Bu parçacıklar manyetik alan çizgileri boyunca spiral çizerek kutuplar arasında saniyede birçok kez salınım yapar. Dahası, pozitif iyonlar yavaş yavaş batıya doğru sürüklenirken, negatif iyonlar doğuya doğru sürüklenerek toplu olarak bir halka akımı oluşturur. Bu akım, Dünya yüzeyindeki manyetik alan gücünün azalmasına katkıda bulunur. İyonosfere sızan ve atmosferik atomlarla çarpışan parçacıklar, aynı anda X ışınları yayan, aurora olarak bilinen ışık olayını üretir.

Toplu olarak uzay havası olarak adlandırılan manyetosfer içindeki dinamik koşullar, öncelikle güneş aktivitesinden etkilenir. Zayıf bir güneş rüzgarı manyetosferik genişlemeye izin verirken, güçlü bir güneş rüzgarı sıkıştırmayı tetikleyerek güneş plazmasının daha fazla nüfuz etmesine izin verir. Yoğun faaliyet dönemleriyle karakterize edilen jeomanyetik fırtınalar, Güneş Sistemi boyunca şok dalgaları yayan Güneş'ten koronal kütle püskürmeleri (CME'ler) tarafından tetiklenir. Bu şok dalgaları Dünya'ya yaklaşık iki gün içinde ulaşabiliyor. Jeomanyetik fırtınalar önemli düzeyde bozulmaya neden olabilir; örneğin 2003'teki "Cadılar Bayramı" fırtınası NASA'nın uydu filosunun üçte birinden fazlasını tehlikeye attı. Belgelenen en önemli olay olan 1859 Carrington Olayı, telgraf sistemlerine müdahale edecek kadar güçlü akımlar üretti ve Hawaii'ye kadar güneyde gözlemlenen kutup ışıklarıyla sonuçlandı.

Geçici Bağımlılık

Kısa Vadeli Dalgalanmalar

Jeomanyetik alan, milisaniyelerden milyonlarca yıla kadar değişen zamansal ölçeklerde farklılıklar sergiliyor. Daha kısa zaman ölçeklerindeki değişiklikler öncelikle iyonosfer (özellikle iyonosferik dinamo bölgesi) ve manyetosfer içindeki akımlara atfedilir; bazı dalgalanmalar doğrudan jeomanyetik fırtınalara veya günlük akım değişimlerine bağlıdır. Tersine, bir yıl veya daha uzun sürede meydana gelen değişiklikler, ağırlıklı olarak Dünya'nın iç kısmındaki, özellikle de demir açısından zengin çekirdeğindeki değişiklikleri gösterir.

Dünyanın manyetosferi, jeomanyetik fırtınaları tetikleyen ve ardından kutup ışıklarını tetikleyen güneş patlamalarından sıklıkla etkilenir. K-endeksi, jeomanyetik alanın kısa vadeli istikrarsızlığını ölçer.

THEMIS verileri, manyetik yönelimin Güneş ve Dünya arasında hizalanması durumunda manyetik alanın güneş rüzgarıyla etkileşiminde azaldığını gösterir; bu, önceki hipotezlerin aksine bir bulgudur. Bu olay, gelecekteki güneş fırtınaları sırasında elektrik kesintilerine ve yapay uydularda aksamalara yol açabilir.

Dünyevi Varyasyon

Dünya'nın manyetik alanında bir yıl veya daha uzun zaman aralıklarında meydana gelen değişikliklere süresiz değişim adı verilir. Birkaç yüzyıl boyunca, manyetik sapmanın onlarca derecelik dalgalanmalar gösterdiği gözlemlendi. Eşlik eden bir animasyon, küresel manyetik sapmaların son yüzyıllardaki evrimini göstermektedir.

Jeomanyetik dipolün yönü ve yoğunluğu zamansal değişkenlik göstermektedir. Son iki yüzyıl boyunca dipol kuvveti yüzyılda yaklaşık %6,3 oranında azaldı. Bu düşüşün tahmin edilmesi, alanın yaklaşık 1600 yıl içinde ihmal edilebilir hale gelebileceğini gösteriyor. Bununla birlikte, mevcut güç, son 7.000 yılda gözlemlenen ortalamayla aynı hizadadır ve mevcut değişim oranı anormal olarak kabul edilmemektedir.

Seküler varyasyonun iki kutuplu olmayan bileşeninin dikkate değer bir özelliği, yılda yaklaşık 0,2° oranında meydana gelen batıya doğru kaymadır. Bu sürüklenme mekansal heterojenlik ve zamansal değişkenlik sergiler. Küresel olarak, ortalama sürüklenme yaklaşık MS 1400'den bu yana batıya doğrudur; bu durum, kabaca MS 1000 ile MS 1400 arasında gözlemlenen doğu yönüne zıttır.

Manyetik gözlemevlerinin kurulmasından önceki değişiklikler, arkeolojik ve jeolojik kayıtlarda korunmaktadır. Bu tarihsel değişiklikler, paleomagnetik seküler varyasyon veya paleoseküler varyasyon (PSV) olarak adlandırılır. Bu tür kayıtlar genellikle, jeomanyetik sapmaları ve ters dönüşleri gösteren önemli kaymalarla noktalanan küçük değişimlerin uzun aralıklarını ortaya çıkarmaktadır.

Oregon'daki Steens Dağı'ndaki lav akışları üzerine 1995 yılında yapılan bir araştırma, başlangıçta günde 6°'ye kadar tarihsel bir jeomanyetik alan kayması hızına işaret etmişti; bu, dikkate değer bir bulgu olarak değerlendirildi. Ancak, orijinal yazarlardan biri tarafından 2014 yılında yayınlanan daha sonraki bir çalışma, bu bulguları yeniden değerlendirdi ve bunları manyetik alandaki gerçek bir değişim yerine lavın sürekli termal demanyetizasyonuna bağladı.

Temmuz 2020'de araştırmacılar, simülasyon analizleri ve çağdaş bir gözlemsel alan modelinin, Dünya'nın manyetik alanında yılda yaklaşık 10°'ye ulaşan yön değişiminin en yüksek oranlarını ortaya çıkardığını bildirdi. Bu oran, mevcut değişikliklerden neredeyse 100 kat daha hızlı ve daha önce tahmin edilenden çok daha büyük.

Jeomanyetik Alan Ters Çevirmeleri

Dünya'nın manyetik alanı tipik olarak ekseni gezegenin dönme ekseniyle yakın hizada olacak şekilde bir dipole yaklaşırken, Kuzey ve Güney jeomanyetik kutupları periyodik olarak konum değiştirir. Bu jeomanyetik tersine dönmelerin kanıtları bazaltlarda, okyanus çökelti çekirdeklerinde ve deniz tabanı manyetik anormalliklerinde gözlemlenebilir. Bu tersine dönüşler neredeyse stokastik olarak ortaya çıkıyor; ters dönüşler arası dönemler 0,1 milyon yıldan az bir süre ile yaklaşık 50 milyon yıl arasında değişiyor. Brunhes-Matuyama tersine dönüşü olarak adlandırılan en son jeomanyetik tersine dönüş, yaklaşık 780.000 yıl önce gerçekleşti. Farklı ama ilişkili bir fenomen olan jeomanyetik gezinme, dipol ekseninin başlangıç ​​kutbuna dönmeden önce geçici olarak ekvatordan geçmesini içerir. Yaklaşık 41.000 yıl önceki son buzul döneminde meydana gelen Laschamp olayı, böyle bir sapmaya örnek teşkil etmektedir.

Tarihsel manyetik alan öncelikle, kalıcı bir manyetik momente sahip olan, başta manyetit gibi demir oksitler olmak üzere, yüksek derecede manyetik mineraller içinde korunur. Kalıcılık olarak adlandırılan bu kalıcı mıknatıslanma, çeşitli mekanizmalar aracılığıyla elde edilebilir. Lav akışlarında manyetik alanın yönü, soğudukça çok küçük minerallere 'kilitlenir' ve bu da termo-kalıcı mıknatıslanmayla sonuçlanır. Tersine, tortul birikintilerde manyetik parçacıklar, okyanus veya göl yataklarında birikmeleri sırasında ortamın manyetik alanıyla ince bir hizalanma sergiler; bu, kırıntılı kalıcı mıknatıslanma olarak bilinen bir süreçtir.

Termomanyetik mıknatıslanma, okyanus ortası sırtların yakınında gözlemlenen manyetik anormalliklerin birincil kökenini oluşturur. Deniz tabanının yayılması sırasında magma mantodan yükselir, sırtın her iki yanında yeni bazaltik kabuk halinde katılaşır ve daha sonra uzaklara taşınır. Bu yeni kabuk soğudukça, Dünya'nın manyetik alanının hakim yönünü kaydediyor. Dünyanın alanı tersine döndüğünde, yeni oluşan bazalt ters manyetik yönü kaydeder. Bu işlem, sırt ekseni etrafında simetrik olarak düzenlenmiş, ayırt edici bir manyetik şerit deseni oluşturur. Manyetometrelerle donatılmış gemiler, okyanus yüzeyindeki bu şeritleri tespit ederek, altta yatan deniz tabanının yaşı hakkında çıkarım yapılmasına olanak tanıyor ve tarihsel deniz tabanı yayılma oranları hakkında önemli veriler sağlıyor.

Lav akışlarına uygulanan radyometrik tarihleme, jeomanyetik polarite zaman ölçeğinin oluşturulmasını kolaylaştırdı. Bu ölçek, deniz tabanı manyetik anormalliklerine ek olarak hem tortul hem de volkanik dizilerin tarihlendirilmesinde kullanılan bir jeofizik korelasyon metodolojisi olan manyetostratigrafinin temel ilkesini oluşturur.

İlk Görünüm

Avustralya'daki Paleoarke lavları ve Güney Afrika'daki holdingler üzerinde yapılan paleomanyetik araştırmalar, manyetik alanın en az 3.450 milyon yıldır varlığını göstermektedir. Dahası, 2024 yılında araştırmacılar Grönland'dan manyetik alanın varlığının 3.700 milyon yıl öncesine kadar dayandığını gösteren kanıtlar sundular.

Gelecek Projeksiyonları

19. yüzyılın sonlarında başlayıp 20. yüzyıl ve sonrasında devam eden Dünya'nın genel jeomanyetik alanı bir zayıflama eğilimi sergiledi. Mevcut önemli bozulma, %10-15'lik bir düşüşü yansıtıyor ve 2000'den bu yana hızlanan bir oran gözleniyor. Jeomanyetik yoğunluk, MS 1 civarında, modern seviyelerin yaklaşık %35 üzerindeki bir zirve değerinden neredeyse sürekli olarak azalmıştır. Bununla birlikte, hem gözlemlenen azalma hızı hem de mevcut alan gücü, kayalarda korunan paleomanyetik kayıtların da gösterdiği gibi, tarihsel değişimin normal aralığı içinde yer almaktadır.

Dünya'nın manyetik alanı, heteroskedastik veya görünüşte rastgele dalgalanmalarla karakterize edilir. Sonuç olarak, izole bir ölçüm veya hatta onlarca veya yüzyıllara yayılan çoklu ölçümler, onun gücünde kapsamlı bir eğilimin tahmin edilmesi için yetersizdir. Tarihsel olarak alanda henüz tam olarak anlaşılamayan nedenlerle artışlar ve azalmalar görülmüştür. Ayrıca, dipol alanının yerel yoğunluğunu veya dalgalanmasını tek başına değerlendirmek, Dünya'nın manyetik alanını bütünüyle karakterize etmek için yeterli değildir; zira bu, yalnızca bir dipol alanı değildir. Toplam manyetik alan sabit kalsa veya yoğunlaşsa bile Dünya alanının dipol bileşeni azalabilir.

Dünyanın manyetik kuzey kutbu şu anda kuzey Kanada'dan Sibirya'ya doğru artan bir hızla göç ediyor. Bu sürüklenme, 1900'lerin başında yılda yaklaşık 10 kilometreden (6,2 mil) 2003'te yılda 40 kilometreye (25 mil) yükseldi ve daha sonra hızlanması devam etti.

Fiziksel Köken

Dünyanın Çekirdeği ve Jeodynamo

Dünyanın manyetik alanının, çekirdeğindeki iletken demir alaşımları içindeki elektrik akımlarından kaynaklandığı varsayılmaktadır. Bu akımlar, ısının çekirdekten yayılmasıyla yönlendirilen konveksiyon akımları tarafından üretilir.

Manyetik alanlar, Dünya, Güneş Sistemindeki çoğu gezegen, Güneş ve diğer yıldızlar da dahil olmak üzere gök cisimlerindeki elektriksel olarak iletken sıvıların hareketi tarafından oluşturulur. Dünyanın manyetik alanı özellikle, Dünya'nın 6370 km'lik toplam yarıçapına zıt olarak, yaklaşık 3400 km uzanan, demir alaşımlarından oluşan bir bölge olan çekirdeğinden kaynaklanmaktadır. Bu çekirdek, yapısal olarak 1220 km yarıçaplı katı bir iç çekirdeğe ve onu çevreleyen sıvı bir dış çekirdeğe bölünmüştür. Dış çekirdek içindeki akışkan dinamiği, yaklaşık 6.000 K (5.730 °C; 10.340 °F) sıcaklığı koruyan iç çekirdekten gelen ısının 3.800 K (3.530 °C; 6.380 °F) olarak tahmin edilen çekirdek-manto sınırına doğru aktığı bir termal gradyan tarafından tahrik edilir. Bu termal enerji iki ana kaynaktan elde edilir: daha yoğun malzemeler çekirdeğe doğru inerken açığa çıkan yerçekimi potansiyel enerjisi, gezegensel farklılaşma veya demir felaketi olarak bilinen bir süreç ve Dünya'nın iç kısmındaki elementlerin radyoaktif bozunması. Ortaya çıkan akış modelleri, Dünya'nın dönme dinamikleri ve katı iç çekirdeğin dengeleyici etkisi tarafından sistematik olarak düzenlenir.

Dünya'nın manyetik alan oluşumundan sorumlu olan sürece jeodinamo denir. Bu manyetik alan, birkaç temel elektromanyetik prensibi içeren karmaşık bir geri besleme mekanizmasından kaynaklanır: Ampère devre yasasında tanımlandığı gibi elektrik akımı döngüleri, manyetik alanlar üretir; manyetik alandaki değişiklikler, Faraday'ın indüksiyon yasasına uygun olarak bir elektrik alanını indükler; ve elektrik ve manyetik alanlar arasındaki etkileşim, akımlar içindeki hareketli yüklere Lorentz kuvveti olarak bilinen bir kuvvet uygular. Bu birbirine bağlı olgular, manyetik indüksiyon denklemi olarak adlandırılan, manyetik alan için kısmi bir diferansiyel denklemde matematiksel olarak kapsüllenmiştir,

$${\ displaystyle {\ frac {\ kısmi \ mathbf {B}} {\ kısmi t}} = \ eta \ nabla ^ {2} \ mathbf {B} + \ nabla \times (\mathbf {u} \times \mathbf {B}),$$

Bu denklemde u sıvının hızını temsil eder; B manyetik B alanını belirtir; ve 1/σμ olarak tanımlanan η, elektriksel iletkenlik σ ve geçirgenlik μ çarpımının tersi olan manyetik yayılmayı belirtir. Ayrıca, ∂B/∂t terimi manyetik alanın zamana göre kısmi türevini belirtir; ∇§2526§ Laplace operatörüdür; ∇× rotasyonel operatörüdür; ve × vektör çarpımını temsil eder.

İndüksiyon denkleminin sağ tarafındaki başlangıç ​​terimi bir difüzyon terimine karşılık gelir. Statik bir akışkan içinde bu terim, manyetik alanın zayıflayacağını ve alanın herhangi bir lokalize konsantrasyonunun dağılacağını belirtir. Sonuç olarak, eğer Dünya'nın jeodinamosu çalışmayı durdurursa, manyetik alanının çift kutuplu bileşeni onbinlerce yıllık bir süre içinde dağılacaktır.

Mükemmel bir iletkenin teorik senaryosunda (${\displaystyle \sigma =\infty \;$), manyetik difüzyon tamamen yok olurdu. Lenz yasasına göre, manyetik alandaki herhangi bir değişiklik, indüklenen akımlarla anında dengelenecek ve böylece herhangi bir sıvı hacmindeki manyetik akı korunacaktır. Sonuç olarak, manyetik alan sıvının içinde etkili bir şekilde 'dondurulacak' ve onun hareketi ile birlikte yönlendirilecektir. Bu olay resmi olarak alanda donmuş teoremi ile tanımlanır. Sonlu iletkenliğe sahip akışkanlarda bile, akışkan deforme edici hareketlere maruz kaldıkça, manyetik alan çizgilerinin gerilmesi yoluyla sürekli olarak yeni manyetik alan üretilir. Yoğunlaşan manyetik alanın daha fazla sıvı hareketine karşı uyguladığı doğal direnç olmasaydı, bu mekanizma teorik olarak belirsiz alan oluşumunu sürdürebilirdi.

Sıvının hareketi, kaldırma kuvvetinin harekete geçirdiği bir süreç olan konveksiyon yoluyla sağlanır. Sıcaklık Dünya'nın çekirdeğine doğru giderek arttıkça, daha derindeki sıvı katmanlarının artan termal enerjisi kaldırma kuvveti sağlar. Bu kaldırma kuvveti kimyasal farklılaşmayla artar: çekirdeğin soğuması sırasında erimiş demirin bir kısmı katılaşır ve iç çekirdek üzerinde birikir. Aynı zamanda, daha hafif elementler sıvının içinde tutulur ve böylece yoğunluğu azalır. Bu olaya bileşimsel konveksiyon adı verilir. Gezegenin küresel dönüşünün bir sonucu olan Coriolis etkisi, tipik olarak bu akışı kuzey-güney kutup ekseni boyunca yönlendirilmiş sarmal dönüşler halinde yapılandırır.

Bir dinamo, manyetik alanı güçlendirme kapasitesine sahip olsa da, başlatılması bir "tohum" alanı gerektirir. Dünya bağlamında, bu başlangıç ​​alanı dışarıdan kaynaklanmış olabilir. Erken evrimsel aşamasında Güneş, mevcut durumundan birkaç kat daha güçlü bir manyetik alana sahip bir güneş rüzgarı ile karakterize edilen bir T-Tauri evresi yaşadı. Bununla birlikte, bu alanın önemli bir kısmı Dünya'nın mantosu tarafından zayıflatılmış olabilir. Alternatif bir hipotez, kimyasal reaksiyonlar veya termal veya elektriksel iletkenlikteki dalgalanmalar tarafından indüklenen çekirdek-manto sınırındaki akımların kaynak olarak hizmet edebileceğini öne sürüyor. Bu olgular, jeodinamo'nun çalışması için sınır koşullarının bir parçasını oluşturarak hâlâ küçük bir sapmaya katkıda bulunabilir.

Hesaplamalar, Dünya'nın dış çekirdeğindeki ortalama manyetik alanın 25 gauss ölçtüğünü, bunun da gezegenin yüzeyinde gözlemlenenden 50 kat daha büyük bir yoğunluğu temsil ettiğini göstermektedir.

Sayısal Modeller

Jeodinamo'nun hesaplamalı simülasyonu, Dünya'nın iç kısmındaki manyetohidrodinamiği (MHD) yöneten doğrusal olmayan kısmi diferansiyel denklemler sisteminin sayısal çözünürlüğünü gerektirir. Bu MHD denklemlerinin simülasyonu, ayrı noktalardan oluşan üç boyutlu bir ızgara üzerinde gerçekleştirilir; Ortaya çıkan çözümlerin doğruluğunu kısmen belirleyen bu ızgaranın çözünürlüğü, öncelikle mevcut hesaplama kaynakları tarafından sınırlandırılmaktadır. Birkaç on yıl boyunca teorik araştırmalar, akışkan hareketinin önceden belirlendiği ve manyetik alan üzerindeki müteakip etkisinin hesaplandığı kinematik dinamo hesaplama modellerinin geliştirilmesiyle sınırlıydı. Kinematik dinamo teorisi ağırlıklı olarak bir dinamoyu sürdürme kapasitelerini belirlemek için çeşitli akış geometrilerini keşfetmeyi içeriyordu.

Hem akışkan dinamiğini hem de manyetik alan evrimini aynı anda belirleyen ilk kendi kendine tutarlı dinamo modelleri, 1995 yılında biri Japonya'da, diğeri Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan iki araştırma konsorsiyumu tarafından bağımsız olarak formüle edildi. İkinci model, başta jeomanyetik tersinmeler olmak üzere, Dünya'nın manyetik alanının çeşitli temel özelliklerini başarılı bir şekilde kopyalaması nedeniyle önemli ölçüde tanındı.

Okyanus Gelgitlerinin Etkisi

Dünyanın okyanusları manyetik alanına katkıda bulunur. Deniz suyu bir elektrik iletkeni olarak jeomanyetik alanla etkileşime girer. Okyanus havzalarındaki gelgitlerin döngüsel hareketi sırasında okyanus suyu, jeomanyetik alan çizgileri üzerinde etkili bir şekilde bir sürükleme kuvveti uygular. Tuzlu suyun nispeten düşük iletkenliği göz önüne alındığında, bu etkileşim nispeten zayıftır; en belirgin bileşeni yarı günlük ay gelgitinden (M2) kaynaklanmaktadır. Okyanusun şişmesi, orta ölçekli girdaplar ve hatta tsunamiler gibi olayların da ilave katkıları vardır.

Bu etkileşimin yoğunluğu aynı zamanda okyanus suyunun sıcaklığına da bağlıdır. Sonuç olarak, okyanusta depolanan toplam termal enerji artık Dünya'nın manyetik alan gözlemlerinin analizleri yoluyla belirlenebiliyor.

İyonosfer ve Manyetosferdeki Akımlar

İyonosferde indüklenen elektrik akımları, iyonosferik dinamo bölgesini karakterize eden lokalize manyetik alanlar üretir. Bu tür alanlar sürekli olarak Güneş'e en yakın atmosferik bölgelerde oluşur ve yüzey manyetik alanlarını 1°'ye kadar saptırabilecek günlük değişimlere yol açar. Alan gücündeki karakteristik günlük dalgalanmalar yaklaşık 25 nT'dir (2000'de bir parçaya eşdeğerdir), birkaç saniye boyunca meydana gelen değişiklikler ise genellikle 1 nT civarındadır (50.000'de bir parçaya karşılık gelir).

Ölçüm ve Analiz

Algılama

Dünya'nın manyetik alanının yoğunluğu ilk kez 1832'de Carl Friedrich Gauss tarafından ölçüldü ve ardından birçok kez yeniden ölçüldü; son 150 yılda yaklaşık %10'luk bir bağıl azalma ortaya çıktı. Magsat uydusu ve ardından gelen görevler, jeomanyetik alanın üç boyutlu yapısını araştırmak için 3 eksenli vektör manyetometreleri kullandı. Daha sonraki Ørsted uydusundan alınan veriler karşılaştırmalı analizi kolaylaştırdı ve Güney Afrika'nın batısında yer alan Atlantik Okyanusu'nun altında anormal bir kutup oluşturuyor gibi görünen aktif ve dinamik bir jeodinamoyu ortaya koydu.

Devlet kurumları zaman zaman Dünya'nın manyetik alanını izlemeye adanmış özel birimler kurar. Jeomanyetik gözlemevleri olarak bilinen bu tesisler sıklıkla ulusal jeolojik araştırmalarla bütünleştirilir; İngiliz Jeolojik Araştırma Kurumu'nun Eskdalemuir Gözlemevi'nde örnek olarak verilebilir. Bu tür gözlemevleri, iletişimi, elektrik güç sistemlerini ve diğer çeşitli insan çabalarını kesintiye uğratabilecek manyetik fırtınalar da dahil olmak üzere manyetik olayları ölçme ve tahmin etme yeteneğine sahiptir.

1991'den bu yana, küresel olarak birbirine bağlı 100'den fazla jeomanyetik gözlemevinden oluşan Uluslararası Gerçek Zamanlı Manyetik Gözlemevi Ağı, sürekli olarak Dünya'nın manyetik alanını belgelemektedir.

Askeri kuvvetler, yerel jeomanyetik alan özelliklerini tespit ederek tespit etmektedir. Doğal arka planda, batık denizaltılar gibi önemli metalik nesnelerin varlığına işaret edebilecek anormallikler. Bu manyetik anormallik dedektörleri genellikle Birleşik Krallık'taki Nemrut gibi uçaklardan yerleştirilir veya ayrı cihazlar veya yüzey gemilerinden diziler halinde çekilir.

Ticari sektörde, jeofizik arama firmaları ayrıca Kursk Manyetik Anomalisi'nde örneklenen, cevher kütlelerinden kaynaklanan doğal olarak oluşan anormallikleri tespit etmek için manyetik dedektörler kullanır.

Kabuk Manyetik Anomalileri

Manyetometreler, arkeolojik jeofizikte, demir eserlere, fırınlara, belirli taş yapı türlerine ve hatta eski hendeklere ve çöplüklere atfedilebilen, Dünya'nın manyetik alanındaki ince değişimleri tanımlamak için kullanılır. Denizaltı tespiti için ilk olarak II. Dünya Savaşı sırasında geliştirilen havadaki manyetik anormallik dedektörlerinden türetilen manyetik enstrümantasyondan yararlanan araştırmacılar, okyanus tabanındaki manyetik değişimleri başarıyla haritalandırdılar. Okyanus tabanında yaygın olarak bulunan, demir açısından zengin bir volkanik kaya olan bazalt, pusula okumalarını yerel olarak bozabilen oldukça manyetik bir mineral olan manyetit içerir. Bu fenomen 18. yüzyılın sonlarında İzlandalı denizciler tarafından gözlemlendi. Bazalttaki manyetitin kazandırdığı doğal manyetik özellikler, derin okyanus tabanını araştırmak için ek bir metodoloji sağladı; çünkü bu manyetik malzemeler, yeni oluşan kayaların soğuması üzerine Dünya'nın manyetik alanını kaydetti.

İstatistiksel Modeller

Bireysel manyetik alan ölçümleri doğası gereği belirli bir konuma ve zamansal noktaya özgüdür. Sonuç olarak, alternatif bir konum ve zamanda alanın doğru bir tahminini elde etmek için bu ölçümlerin tahmine dayalı bir modele dönüştürülmesi gerekir.

Küresel Harmonikler

Dünyanın manyetik alanındaki küresel değişimleri analiz etmek için kullanılan baskın yöntem, Carl Friedrich Gauss'un öncülüğünü yaptığı bir teknik olan, gözlemsel verileri bir dizi küresel harmoniğe uydurmayı içerir. Küresel harmonikler, bir kürenin yüzeyi boyunca salınım davranışı sergileyen, iki fonksiyonun ürünü olarak formüle edilen fonksiyonları temsil eder: biri enleme ve diğeri boylamlara bağlıdır. Boyuna fonksiyon, Kuzey ve Güney Kutuplarını geçen bir veya daha fazla büyük daire boyunca sıfır olarak değerlendirilir; bu düğüm çizgilerinin sayısı m düzeninin mutlak değerine karşılık gelir. Tersine, enlem işlevi bir veya daha fazla enlem dairesi boyunca sıfırdır; bu miktar siparişe eklendiğinde derece ℓ'yi tanımlar. Her harmonik kavramsal olarak Dünya'nın merkezinde bulunan manyetik yüklerin belirli bir konfigürasyonuna karşılık gelir. Tek kutup, henüz ampirik olarak gözlemlenmemiş bir olgu olan izole edilmiş bir manyetik yükü ifade eder. Bir dipol, birbirine yakın konumlandırılmış iki karşıt yüke benzerken, dört kutuplu iki dipolün yakınsamasından kaynaklanır. Sağ alttaki şekilde dört kutuplu alanın görsel bir temsili verilmiştir.

Küresel harmonikler, belirli matematiksel özelliklere uyan herhangi bir skaler alanı (konumun bir fonksiyonu) temsil etme kapasitesine sahiptir. Manyetik alan bir vektör alanı oluştururken, Kartezyen bileşenler X, Y, Z cinsinden ifadesi, her bileşenin manyetik potansiyel olarak adlandırılan tekil bir skaler fonksiyonun türevi olduğunu ortaya çıkarır. Dünyanın manyetik alanının analizleri tipik olarak, çarpımsal bir faktörle ayırt edilen, standart küresel harmoniklerin değiştirilmiş bir varyantını kullanır. Manyetik alan ölçümlerine uygulanan en küçük kareler uydurma prosedürü, Dünya'nın alanını küresel harmoniklerin bir toplamı olarak verir; her biri, g_m^ℓ olarak gösterilen, karşılık gelen en uygun Gauss katsayısı ile ölçeklendirilir veya h_m^ℓ.

En düşük dereceli Gauss katsayısı g§34§§56§, yalıtılmış bir manyetik yükün katkısını temsil eder ve bu nedenle sıfırdır. Daha sonra, üç katsayı – g§1112§§1314§, g§1920§§2122§ ve h§2728§§2930§ - hareketin yönünü ve büyüklüğünü tanımlar. dipol katkısı. Optimum dipol yönelimi, daha önce ayrıntılı olarak açıklandığı gibi dönme eksenine göre yaklaşık 10°'lik bir eğim sergiler.

Radyal Bağımlılık

Küresel harmonik analiz, gözlemsel verilerin birden fazla yükseklikten (örneğin yer tabanlı gözlemevleri ve uydu platformlarından) elde edilmesi koşuluyla, iç ve dış kaynaklar arasında ayrım yapılmasına olanak sağlar. Bu gibi durumlarda, g_m^ℓ veya h_m^ℓ katsayısına sahip her terim iki farklı bileşene ayrıştırılabilir: biri 1/r^ℓ+1 ile orantılı radyal bir azalma sergiler ve diğeri şunu gösterir: r^ℓ ile orantılı radyal artış. Bu artan terimler, iyonosfer ve manyetosfer içindeki akımlar gibi dış kaynaklara karşılık gelir. Bununla birlikte, birkaç yıllık ortalama alındığında, bu dış katkılar genellikle geçersiz hale gelir.

Geri kalan terimler, bir dipol kaynağının potansiyelinin (ℓ=1) 1/r§56§ ile orantılı olarak azaldığını gösterir. Potansiyelin bir türevi olarak manyetik alan, 1/r§1112§ ile orantılı olarak zayıflar. Dört kutuplu bileşenler, 1/r§1718§ ile orantılı bir azalma sergiler; yüksek dereceli terimler, artan radyal mesafeyle giderek daha hızlı azalır. Dış çekirdeğin yarıçapı Dünya'nınkinin yarısı kadardır. Çekirdek-manto sınırındaki manyetik alan küresel harmonikler kullanılarak modellendiğinde, yüzeyde dipol bileşeni yaklaşık 8 kat, dört kutuplu bileşen 16 kat vb. azaltılır. Sonuç olarak, Dünya yüzeyinde yalnızca uzun dalga boylu bileşenler fark edilebilir. Çeşitli teorik değerlendirmelere dayanarak, genellikle yalnızca §2021§ derecesine kadar olan terimlerin çekirdekten kaynaklandığı ileri sürülür. Bunlar yaklaşık 2.000 km (1.200 mi) veya daha az dalga boylarına karşılık gelir. Daha ince ölçekli özellikler kabuk anomalilerine atfedilir.

Genel Modeller

Uluslararası Jeomanyetizma ve Havacılık Birliği, Uluslararası Jeomanyetik Referans Alanı (IGRF) olarak belirlenen, standartlaştırılmış bir küresel manyetik alan modelini yönetmektedir. Bu model her beş yılda bir güncellenmektedir. 11. nesil model IGRF11, uydulardan (Ørsted, CHAMP ve SAC-C) ve küresel jeomanyetik gözlemevleri ağından elde edilen veriler kullanılarak oluşturuldu. 2000 yılından önce, küresel harmonik genişleme 120 katsayıyı kapsayan 10. derece ile sınırlıydı. Ancak ardışık modeller, kesmeyi 195 katsayıyı içerecek şekilde 13. dereceye kadar genişletir.

Alternatif bir küresel alan temsili olan Dünya Manyetik Modeli, Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Çevresel Bilgi Merkezleri (daha önce Ulusal Jeofizik Veri Merkezi olarak biliniyordu) ve İngiliz Jeolojik Araştırma Kurumu tarafından ortaklaşa geliştirilmiştir. Bu özel model, 168 katsayıdan oluşan, 12. dereceden kısaltılmıştır ve yaklaşık 3.000 kilometrelik bir uzaysal çözünürlük sunar. Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı, Savunma Bakanlığı (Birleşik Krallık), Amerika Birleşik Devletleri Federal Havacılık İdaresi (FAA), Kuzey Atlantik Antlaşması Örgütü (NATO) ve Uluslararası Hidrografi Örgütü için yetkili model olarak hizmet eder ve ayrıca çok sayıda sivil navigasyon sistemine entegre edilmiştir.

Yukarıda belirtilen modeller yalnızca çekirdek-manto sınırındaki "ana alanı" hesaba katar. Genellikle navigasyon amaçları için yeterli olsa da, daha fazla hassasiyet gerektiren uygulamalar, daha küçük ölçekli manyetik anormalliklerin ve ek varyasyonların dahil edilmesini gerektirir. Açıklayıcı örnekler şunları içerir (daha fazla ayrıntı geomag.us referansında mevcuttur):

• Goddard Uzay Uçuş Merkezi (NASA ve GSFC'nin ortak girişimi) ve Danimarka Uzay Araştırma Enstitüsü tarafından geliştirilen "kapsamlı modelleme" (CM) metodolojisi. CM, hem karasal hem de uydu platformlarından kaynaklanan önemli zamansal ve mekansal çözünürlük eşitsizlikleri sergileyen verileri entegre etmeye çalışmaktadır. 2022 itibariyle, en son yineleme 2016'da yayımlanan CM5'tir. Bu model, litosferik (kabuksal) katkılar, M2 gelgit etkileri ve birincil/kaynaklı manyetosferik/iyonosferik değişimlerle artırılan ana alan için farklı bileşenleri tanımlar.
• ABD Ulusal Çevresel Bilgi Merkezleri, 790 derece ve mertebesine kadar küresel harmonik terimleri birleştiren ve böylece 56 kilometre kadar kısa dalga boylarına sahip manyetik anormallikleri çözen Gelişmiş Manyetik Modeli (EMM) geliştirdi. Derlenmesi uydu, deniz, hava-manyetik ve yer bazlı manyetik araştırmalardan elde edilen verileri içeriyordu. 2018 itibarıyla en son yineleme olan EMM2017, Avrupa Uzay Ajansı'nın Swarm uydu misyonundan elde edilen verileri entegre ediyor.

Uluslararası Jeomanyetik Referans Alanı (IGRF), ana manyetik alan için 1900'e kadar uzanan tarihsel veriler sağlar. Özel bir model olan GUFM1, alanın özelliklerini 1590'a kadar uzanan bir sürede tahmin etmek için gemi kayıtlarından yararlanır. Ayrıca paleomanyetik araştırmalar, alanın tarihini M.Ö. 10.000'e kadar takip eden modeller geliştirmiştir.

Biyomanyetizma

Kuşlar ve kaplumbağalar gibi çeşitli hayvan türleri, göç sırasında yön bulma amacıyla Dünyanın manyetik alanını tespit etme ve kullanma yeteneğine sahiptir. Araştırmalar, inekler ve yabani geyikler de dahil olmak üzere bazı memelilerin, dinlenme halindeyken vücutlarını kuzey-güney ekseninde hizalama eğilimi sergilediğini, yüksek voltajlı elektrik hatlarının altına yerleştirildiklerinde bu davranışın bulunmadığını, dolayısıyla manyetik bir etkiyi ima ettiğini göstermiştir. Ancak 2011'de yapılan daha sonraki çalışmalar, bu gözlemlerin alternatif Google Earth görüntüleri kullanılarak kopyalanamayacağını bildirdi.

Makikalık elektromanyetik alanların, yön bulmak için Dünyanın manyetik alanına güvenen Avrupa kızılgerdanları ve diğer ötücü kuşların kullandığı manyetik pusula duyusuna müdahale ettiği gösterilmiştir. Araştırmalar, kuş türlerini etkileyen bu elektromanyetik girişimden ne elektrik hatlarının ne de cep telefonu sinyallerinin sorumlu olmadığını belirledi. Bunun yerine, yıkıcı etkenler, AM radyo sinyalleri ve ticari veya konut ortamlarında yaygın olarak bulunan standart elektronik cihazlar gibi kaynakları kapsayan 2 kHz ila 5 MHz frekans aralığında çalışır.

Kutup rüzgarı

• Kutup rüzgarı
• Jeomanyetik sarsıntı
• Jeomanyetik enlem
• Mars'ın manyetik alanı
• Manyetotellürikler
• Göktaşı
• Argus Operasyonu
• Satürn'ün Halkaları
• Güney Atlantik Anomalisi

Kaynaklar

• Campbell, Wallace H. (2003). Jeomanyetik Alanlara Giriş (2. baskı). New York: Cambridge Üniversitesi Yayınları. ISBN 978-0-521-52953-2.Merrill, Ronald T. (2010). Manyetik Dünyamız: Jeomanyetizma Bilimi. University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-52050-6.Merrill, Ronald T.; McElhinny, Michael W.; McFadden, Philip L. (1996). Dünyanın Manyetik Alanı: Paleomanyetizma, Çekirdek ve Derin Manto. Akademik Basın. ISBN 978-0-12-491246-5.Tauxe, Lisa (1998). Paleomagnetik İlkeler ve Uygulama. Kluwer. ISBN 978-0-7923-5258-7.
  • Ulusal Jeomanyetizma Programı. Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırması, 8 Mart 2011.
  • William J. Broad, Pusulalar Güneyi Gösterecek mi?. New York Times, 13 Temmuz 2004.
  • Manyetik Fırtına. PBS NOVA, 2003. (kutupların tersine çevrilmesi hakkında ed.)
  • Büyük Mıknatıs, Dünya, Dünyanın manyetik alanının David P. Stern tarafından keşfinin tarihi.
  • Uluslararası Jeomanyetik Referans Alanı 2011
  • Dünyanın manyetik alanındaki 1.000 yıl boyunca gelişen desenler 2018-07-20 tarihinde Wayback Machine'de arşivlendi. 19 Temmuz 2017
  • Chree, Charles (1911). "Manyetizma, Karasal". Chisholm'da Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica. Cilt 17 (11. baskı). Cambridge Üniversitesi Yayınları. s. 353–385.Kaynak: TORİma Akademi Arşivi