Polskifte
Polskifte, magnetisk polskifte, polbytte eller geomagnetisk polvending, er fenomenet der retningen til jordens magnetfelt har snudd flere ganger gjennom historien. Denne hendelsen, som varer mellom noen hundre og noen tusen år, innebærer ofte en lang reduksjon i feltstyrken, ned til bare 0 - 6 prosent styrke, etterfulgt av en rask gjenoppretting når den nye retningen er etablert.[1][2]
I løpet av 83 millioner år har det vært minst 183 slike hendelser. Det siste fulle geomagnetiske polskifte skjedde for omtrent 773 000 år siden, men for omtrent 42 000 år siden var det et midlertidig polskifte der magnetfeltet ble svært svakt og polene byttet plass i noen få hundre år før de vendte tilbake. Tiden mellom polskifter har variert mye, for rundt 72 millioner år siden skjedde det en rekke polskifter i løpet av bare én million år.[2][3]
Noen forskere mener at observasjon av et svekket magnetfeltet over Atlanterhavet gir indikasjon på at en snarlig vending er på vei. Andre mener at feltet er det sterkeste det har vært de siste 100 000 årene.[3]
Hvilke poler blir berørt
Geografisk nordpol og sørpol, punktene der jordens rotasjonsakse treffer jordoverflaten i nord og i sør på kart og globus, flytter seg ikke ved et polskifte.
Magnetisk nordpol og sørpol, punktene der jordens magnetfelt peker rett ned i jordoverflaten og hit et kompass peker, er ikke faste punkt flytter seg stadig. Det er disse polene som gradvis flytter seg og til slutt bytter plass slik at kompassnåla vil peke mot syd.
Geomagnetisk nordpol og sørpol, teoretiske punkt beregnet ut fra en modell som antar at jordens magnetfelt kan beskrives som en enkel stavmagnet plassert i jordens sentrum, er mer stabil og flytter seg saktere enn de faktiske magnetiske polene, fordi de er et matematisk gjennomsnitt, men når feltet snur vil også disse polene bytte plass.
Historie
Tidlig på 1900-tallet la geologer som Bernard Brunhes først merke til at noen vulkanske bergarter var magnetisert motsatt av retningen av det lokale jordfeltet. De første systematiske bevisene for og tidsskalaestimatene for de magnetiske reverseringene ble gjort av Motonori Matuyama på slutten av 1920-tallet. Han observerte at bergarter med reverserte felt alle var av tidlig pleistocen-epoken eller eldre. På den tiden var jordens polaritet dårlig forstått, og muligheten for reversering vakte liten interesse.[4][5]
Nyere studier fra New Zealand av kauritrær som har ligget begravd i over 40 000 år viser at årringene under polskiftet innholdet mye av den radioaktive isotopen karbon 14. Det viser at jordkloden har vært utsatt for høy stråling når jordens magnetfelt ikke beskyttet den. Noien forskere hevder til og med at dette har hatt noe å gjøre med at neandertalerne forsvant fra nærmest hele Europa på den tiden.[2]
Siden 2013 har Swarm satellittene målt magnetiske signaler fra jordens kjerne, mantel, jordskorpe, hav, ionosfære og magnetosfære. Dataene forventes å bidra til at forskerne forstår den komplekse dynamikken i jordas magnetfelt bedre, og kan også gi en tidlig advarsel hvis et polskifte er på vei.[3]
Reverseringer
Tidsrommet mellom reverseringer i jordens magnetfelt har variert mye over tid. På illustrasjonen over polretning under de siste 5 millioner årene er tiden angitt i millioner år eller mega-annum (Ma).
Rundt 72 Ma reverserte feltet 5 ganger i løpet av en million år. I en periode på 4 millioner år med sentrum på 54 Ma var det 10 reverseringer, rundt 42 Ma fant 17 reverseringer sted i løpet av 3 millioner år. I en periode på 3 millioner år med sentrum på 24 Ma skjedde 13 reverseringer. Ikke færre enn 51 reverseringer skjedde i løpet av en periode på 12 millioner år, med sentrum på 15 Ma. To reverseringer skjedde i løpet av en periode på 50 000 år. Disse epokene med hyppige reverseringer har blitt motvirket av noen få lange perioder der ingen reverseringer fant sted.[6]
Den siste, Brunhes-Matuyama-reverseringen, skjedde for omtrent 773 000 år siden. Det er svært varierende estimater for hvor raskt den skjedde. Noen kilder anslår at de fire siste reverseringene i gjennomsnitt skjedde på rundt 7000 år. Andre antyder at denne varigheten er avhengig av breddegrad, med kortere varigheter på lave breddegrader og lengre varigheter på middels og høye breddegrader. Andre igjen anslår varigheten av fullstendige reverseringer til å variere fra mellom 2000 og 12 000 år.[1][7][8]
Årsak til polskifte
Jordens magnetfelt ble dannet for omtrent 3,7 milliarder år siden. Det er skapt av virvlende, flytende metall i planetens ytre kjerne. Feltene strekker seg titusener til hundretusener av kilometer ut i verdensrommet, hvor de beskytter livet på jorden mot skadelig stråling fra verdensrommet.[3]
Vitenskapen har ikke en veldig god teori om hva som forårsaker polskifte. Det finnes imidlertid flere forskjellige forslag.
Mange forskere i dag mener at opprinnelsen til jordens magnetfelt kan forklares ved hjelp av dynamoteori. I datasimuleringer har det blitt observert at magnetfeltlinjene kan bli uorganiserte av tilfeldig bevegelse av flytende metaller i jordens kjerne. I noen simuleringer fører dette til en ustabilitet der magnetfeltet spontant reverserer til motsatt retning. Dette scenariet støttes av observasjoner av solen, hvis magnetiske poler reverserer hvert 7-15 år. Solens magnetfelt øker imidlertid kraftig under en reversering, mens alle reverseringer på jorden skjer i perioder med lav feltstyrke. Dagens beregningsmetoder har krevd grove forenklinger for å oppnå akseptable beregningstider.[1][7][8]
Et synspunkt som deles av et lite antall forskere er at dynamoen i jordens indre noen ganger slås av av ytre påvirkninger, for eksempel når kontinentalplater i subduksjonssoner går inn i jordens mantel. Når dynamoen starter opp igjen, velges en retning spontant.[9]
Andre forskere hevder at ujevn varmeledning i mantelen kan skape asymmetri i varmetapet fra kjernen. Dette kan forstyrre strømningene i den ytre kjernen og gjøre feltet mer ustabilt. Også teorien om at polskifter kan være et resultat av tilfeldige variasjoner i dynamoen, uten at det trengs en ytre utløsende faktor. Dette støttes av at polvendinger skjer uregelmessig, noen ganger ofte og andre ganger med millioner av år imellom.[10]
Følger av et polskifte
Et polskifte skjer langsomt over tusener av år og innebærer at jordens magnetfelt svekkes og blir mer komplekst før polariteten endres. Under slike perioder kan strålingseksponeringen ved jordoverflaten øke, navigasjon basert på magnetfeltet bli upålitelig, og moderne teknologi, spesielt satellitter og strømnett, bli mer utsatt for solstormer og partikkelstråling.[11]
Et typisk fullstendig reverseringsforløp tar vanligvis fra noen tusen til titusenvis av år. Feltstyrken kan falle kraftig, i enkelte tilfeller med opptil omtrent 90 prosent av dagens dipolstyrke, og feltlinjene kan bli kaotiske og multippelpolære i overgangsfasen. Kortere, midlertidige avvik kjent som ekskursjoner kan gi lignende, men mindre langvarige effekter. Når dipolfeltet svekkes, reduseres magnetosfærens evne til å avlede ladede partikler fra solvinden og galaktisk kosmisk stråling. Jordkloden blir bombardert av kosmisk stråling og intens UV-stråling, ozonlaget blir svekket, polarlyset bølger vidstrakt over himmelen, lynstormer raser i tropene og værmønstre skifter. Det gir økt partikkelstrøm ned mot atmosfæren og høyere ioniseringsnivå i øvre luftlag. Økt stråling kan gi større bakgrunnsdose for astronauter, flybesetninger og passasjerer, men også over hele kloden vil man oppleve økt stråling, mest ved polene.[2][11][12]
Satellitter blir mer utsatt for partikkeltrapping (et fenomenet hvor elektrisk ladede partikler fra solvinden og kosmisk stråling blir fanget og holdt inne i jordens magnetfelt i soner rundt planeten kjent som magnetosfæren), elektronisk feil og økt erosjon av elektronikk under solutbrudd hvis magnetfeltet er betydelig svekket. Flere satellitter kan oppleve forstyrrelser, redusert levetid eller funksjonssvikt under sterke solstormer. Kraftnett og høyfrekvente systemer kan bli mer sårbare ved økt geomagnetisk aktivitet, noe som kan føre til lokale eller regionvise strømutfall hvis ikke korrigerende tiltak finnes på forhånd.[12]
Magnetisk navigasjon hos dyr som fugler, havskilpadder og enkelte insekter kan bli forstyrret i overgangsfasen, noe som kan føre til desorientering, endret migrasjon og påvirkning av reproduksjonssykluser for arter som er sterkt avhengige av magnetisk informasjon. Menneskeskapt navigasjon basert på magnetkompass må kalibreres eller skifte til andre referansesystemer, men moderne elektronisk navigasjon kan også rammes indirekte gjennom forstyrrelser i satellittsystemene. Direkte store klimatiske endringer som følge av et polskifte er usikre og gir ikke nødvendigvis raske temperaturendringer. Noen studier antyder sekundære effekter gjennom endringer i aerosoldannelse eller skydekke via økt kosmisk stråling, men disse koblingene er fortsatt tema for aktiv forskning og er ikke entydig bekreftet. Fossile og geologiske arkiver viser ingen masseutryddelser direkte knyttet til vanlige geomagnetiske reverseringer, men biologiske effekter i enkelte grupper og regionale økologiske reaksjoner kan forekomme under langvarig svekkelse av feltet.[11][12]
Globale magnetfeltobservasjoner og romværvarsling for å gi tidlig informasjon om feltvariasjoner og solaktivitet er viktig. Det er også viktig med hardføre teknologisk kritisk infrastruktur mot geomagnetisk indusert strøm, forbedret satellittbeskyttelse og planlegge operative prosedyrer for høyromværperioder. Øke tverrfaglig forskning på sammenhengen mellom magnetfeltvariasjon, atmosfærisk kjemi og biologiske effekter for bedre forståelse og risikovurdering.[11][12]
Referanser
- ↑ 1,0 1,1 1,2 Johnson, Scott K. (11. august 2019). «The last magnetic pole flip saw 22,000 years of weirdness». Ars Technica (på English). Besøkt 29. september 2025.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Kjørstad, Elise (2. mars 2021). «For 42 000 år siden brøt jordens magnetfelt sammen. Forskere knytter det til neandertalernes undergang og gamle hulemalerier». www.forskning.no. Besøkt 30. september 2025.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Pedersen, Søren Rosenberg (27. oktober 2024). «Hør lyden: Ekstrem hendelse i jordens magnetfelt høres ut som noe fra en skrekkfilm». illvit.no. Besøkt 30. september 2025.
- ↑ Cox, Allan V., red. (1973). Plate tectonics and geomagnetic reversals: readings. A series of books in geology (2. pr utg.). San Francisco: Freeman. ISBN 978-0-7167-0258-0.
- ↑ Glen, William (1982). The road to Jaramillo: critical years of the revolution in earth science. Stanford: Stanford university press. ISBN 978-0-8047-1119-7.
- ↑ Banerjee, Subir K. (2. mars 2001). «When the Compass Stopped Reversing Its Poles». Science. 5509. 291: 1714–1715. doi:10.1126/science.291.5509.1714. Besøkt 30. september 2025.
- ↑ 7,0 7,1 Clement, Bradford M. (2004). «Dependence of the duration of geomagnetic polarity reversals on site latitude». Nature. 6983 (på English). 428: 637–640. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature02459. Besøkt 29. september 2025.
- ↑ 8,0 8,1 Schubert, Gerald, red. (2015). Treatise on Geophysics (2nd ed (Online-Ausg.) utg.). Burlington: Elsevier Science. ISBN 978-0-444-53803-1.
- ↑ «Platedrift og Manteldynamikk: Geofag Læreplan og Teorier».
- ↑ «Jordens lag: skorpe, mantel og kjerne ▷➡️» (på norsk). 1. juli 2023. Besøkt 30. september 2025.
- ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 Yongxin, Pan,; Jinhua, Li, (10. mai 2023). «On the biospheric effects of geomagnetic reversals». National Science Review. 6 (på English). 10. ISSN 2095-5138. doi:10.1093/n. Besøkt 29. september 2025.
- ↑ 12,0 12,1 12,2 12,3 «When Earth’s magnetic poles flip it could be “chaos” for future humans». Inverse (på English). 20. februar 2024. Besøkt 29. september 2025.