Jordens magnetfelt
Den 23. februar 1999 lettede Ørsted-satellitten fra luftbasen Vandenberg i Californien. Den vejede kun 62 kilo og var ikke større end to ølkasser stablet oven på hinanden. Alligevel har satellittens betydning for vores viden om Jordens magnetfelt været enorm.
Udstyret med to magnetometre målte Ørsted-satellitten data om Jordens magnetfelt. Kortlægningerne afslørede bl.a., at Jordens magnetiske poler flytter sig med op mod 50 kilometer om året og måske er på vej til at bytte plads.
Sker det, vil Jordens magnetfelt svækkes betydeligt, og det kan få store konsekvenser.
Jordens magnetfelt er nemlig som et skjold mod stråling fra rummet, og hvis klodens forsvarsværn går ned, vil et sandt bombardement af farlige partikler fra rummet trænge ned på Jorden og true hele menneskehedens eksistens.
Jordens magnetfelt afbøjer Solens stråling og sender farlige partikler videre ud i rummet.
Hvad er Jordens magnetfelt?
Jordens magnetfelt blev første gang beskrevet i år 1600 i den engelske naturfilosof og læge William Gilberts afhandling “De magnete”. I den viste Gilbert, at en kompasnål peger mod nord, fordi Jorden selv tilsyneladende opfører sig som en stor magnet.
I 1820 opdagede den danske fysiker H.C. Ørsted, at elektriske strømme danner magnetfelter, og i 1839 viste den tyske matematiker Carl Friedrich Gauss, at Jordens magnetfelt hovedsageligt dannes af processer i Jordens indre.
Den første detaljerede kortlægning af styrken og retningen af Jordens magnetfelt blev leveret af NASA’s Magsat-satellit i 1980, men den leverede kun data i otte måneder. Senere fulgte Ørsted-satellitten i 1999, og siden 2013 har de såkaldte Swarm-satellitter kortlagt Jordens magnetfelt med uhørt præcision.
Swarm-satellitterne består af satellitterne Alpha, Bravo og Charlie, der sammen måler styrken og retningen af Jordens magnetfelt. Samarbejdet gør målingerne ti gange mere præcise end med en enlig satellit.
I dag ved vi, at Jordens magnetfelt primært opstår pga. strømme i det ydre, flydende lag af Jordens kerne.
Den vigtigste kraft i opretholdelsen af Jordens magnetfelt er klodens rotation. Når Jorden drejer, holder den gang i en dynamo, en såkaldt geodynamo, inde i planetens indre. En dynamo er groft sagt en maskine, hvor bevægelsesenergi omdannes til elektrisk energi.
I Jordens tilfælde består dynamoen af strømninger af flydende jern i Jordens ydre kerne. Klodens rotation holder jernet i bevægelse, hvilket skaber et magnetfelt. Når magnetfeltet hiver i det magnetiske og elektrisk ledende stof, opstår der nye elektriske strømme i jernet, som igen skaber nye magnetfelter.
Sådan fungerer Jordens magnetfelt
Jordens magnetfelt opstår i den ydre del af planetens kerne og bliver skabt af flydende jern i bevægelse. Magnetfeltet beskytter mod skadelige rumpartikler, som primært kommer fra Solen.
Rotationer sætter Jordens indre i bevægelse
Når kloden roterer om sig selv, holder den gang i en endeløs geodynamo i planetens ydre kerne af flydende jern.
Flydende jernstrømme danner magnetfelt
Bevægelserne i jernet forårsager elektriske strømme, og disse strømme danner magnetfelter i en selvforstærkende proces.
Jordens magnetfelt danner et skjold om Jorden
Jernets hvirvelbevægelser skaber et magnetfelt, som beskytter Jorden mod stråling fra skadelige partikler fra Solen.
Jordens magnetfelt bliver svagere
Et kraftigt og stabilt magnetfelt er forudsætningen for vores moderne civilisation. Jordens magnetfelt fungerer nemlig som et skjold, der afbøjer partikler fra solvinden, så størstedelen af strålingen ikke rammer Jorden.
Men gennem de seneste 175 år er Jordens magnetfelt blevet svagere og svagere, og i dag er det ni procent svagere end i 1840, viser satellitmålinger.
Årsagen til svækkelsen af Jordens magnetfelt er endnu ikke helt klar.
Ifølge forskerne kan det skyldes, at vi står over for en såkaldt polvending, hvor de magnetiske poler ved nord og syd bytter plads.
Under en polvending går Jordens magnetfelt i kludder. Computersimuleringer viser, at styrken falder til under 10 pct. af den nuværende. Desuden opstår der små, lokale magnetfelter, som vil gøre fx navigation med kompas umulig.
Særlig interessant er et område under Det Indiske Ocean, hvor malstrømme af jern i Jordens kerne flytter materiale fra Sydpolen nordpå mod ækvator.
Det er bevægelser som disse, der svækker magnetfeltet. Det mener forsker Chris Finlay fra DTU Space, der har studeret malstrømmen på baggrund af data fra bl.a. Swarm-satellitterne.
“Vores modeller viser, at malstrømmen vil fortsætte med at skabe et fald i styrken af Jordens magnetfelt de næste årtier,” siger Chris Finlay.
Jordens magnetfelt beskytter mod angreb fra rummet
Polerne har byttet plads flere gange i Jordens levetid. Det skete senest for 790.000 år siden, hvor den magnetiske nordpol flyttede nordpå fra Antarktis i syd til sin nuværende placering ved Arktis i nord.
Hvornår den næste polvending finder sted, er forskerne stadig uenige om, men konsekvenserne ved et svagere magnetfelt er ikke til diskussion.
Svækkelsen af Jordens magnetfelt vil øge strålingen fra rummet. Energirige partikler vil brage gennem vores atmosfære og smadre sårbar elektronik og fremprovokere huller i ozonlaget, så skadelig ultraviolet uvb-stråling fra Solen kan trænge igennem og øge forekomsten af fx hudkræft.
VIDEO: NASA overvåger hul i Jordens magnetfelt
Det svageste område i Jordens magnetfelt – den såkaldte sydatlantiske anomali – der strækker sig fra Chile i Sydamerika til Zimbabwe i Afrika, vokser og bliver svagere og svagere. NASA holder nøje øje med dette “hul” i magnetfeltet, da det kan give problemer for satellitter i området, som ikke længere er beskyttet imod solpartikler.
Den gode nyhed er, at Jordens magnetfelt vil vende tilbage til sin oprindelige styrke, når polvendingen engang har fundet sted.
Et totalt kollaps af Jordens magnetfelt er altså ikke nært forestående, og hvis det sker, vil det først være om milliarder af år, vurderer forskerne.