10.02.2010
На фото: Виртуальная частица в жидком железе внешнего ядра Земли стремится передвигаться к поясам планеты, даже когда условия геодинамо меняются. Цвет характеризуют турбулентное движение частицы: красным цветом показано положительное течение (с востока на запад), а синим – отрицательное (с запада на восток). Слева направо - так течение меняется с ростом чисел Рэлея, которые отражают неустойчивость жидкости и образование конвекции. Сверху вниз – так поток реагирует на увеличение угловых скоростей всей системы геодинамо.
Японские ученые обнаружили новые конвекционные структуры в земном ядре – зональные течения, которые могут объяснить изменение магнитных полюсов планеты. Зональные течения имеют общую природу. Таковы потоки ветра, которые циркулируют вокруг земного шара или альтернативные течения Мирового океана, например Гольфстрим. Они могут существовать и в турбулентном расплавленном ядре, где образуется магнитное поле планеты.
Магнитные полюса планеты, как полагают геофизики, образуются из-за конвекции расплавленного железа внутри планеты. Для того чтобы судить о том, как работает геодинамо в недрах Земли и переключаются магнитные полюса каждый миллион лет, ученые могут использовать только непрямые методы.
В поисках объяснений Акира Кагеяма (Akira Kageyama) из Университета Кобе вместе с коллегами смоделировал работу геодинамо при небольших вязкостях, чтобы построить детальную картину конвекции во внешних слоях земного ядра. С помощью модели ученые открыли дополнительные конвекционные течения. Это радиальные плюмы – течения из внутреннего ядра и зональное течение, направленное с востока на запад.
Для работы ученые использовали японский суперкомпьютер (the Earth Simulator). Кагеяма с командой также подтвердил с помощью численной модели, что обнаруженная двойная конвекционная структура может сосуществовать наряду с главной конвекцией, которая приводит к образованию магнитных полюсов у планеты.
Кагеяма объяснил, что новый тип зонального течения обнаружен впервые, с его помощью можно было бы объяснить механизм переключения полюсов.
В последний раз северный и южный полюс поменялись местами около 780 000 лет назад, поэтому довольно скоро мы можем ожидать следующий «щелчок». Хотя геологи говорят о «переключении полюсов», но в реальности этот процесс длится около 10 000 лет.
Zonal flow formation in the Earth’s core. Takehiro Miyagoshi, Akira Kageyama & Tetsuya Sato. Nature 463, 793-796 (11 February 2010) | doi:10.1038/nature08754.
http://physicsworld.com/cws/article/news/41686
