แม่เหล็กโลก

สนามแม่เหล็กของโลก (อังกฤษ: Earth’s magnetic field) เป็นชนิดหนึ่ง ซึ่งมีขั้วด้านหนึ่งอยู่ใกล้ตำแหน่งขั้วโลกเหนือ (ดู ) และขั้วอีกด้านหนึ่งอยู่ใกล้ตำแหน่งขั้วโลกใต้ (ดู ) เส้นที่เชื่อมระหว่างขั้วแม่เหล็กทั้งสองด้านมีความเอียงประมาณ 11.3° กับแกนการหมุนของโลก สาเหตุของการเกิดสนามแม่เหล็กให้ดูในทฤษฎีไดนาโม (dynamo theory)

ความแตกต่างระหว่างขั้วแม่เหล็กเหนือ กับขั้วโลกเหนือแท้จริง

สนามแม่เหล็กนี้แผ่ออกไปไม่มีที่สิ้นสุด แม้จะมีความเข้มสนามอ่อนลงเรื่อยๆ เมื่ออยู่ห่างจากแหล่งกำเนิด ขอบเขตสนามแม่เหล็กของโลกแผ่ออกไปครอบคลุมเนื้อที่หลายหมื่นกิโลเมตรในห้วงอวกาศ มีชื่อเรียกว่า แมกนีโตสเฟียร์

สนามแม่เหล็กโลกเป็นรูปทรงรีไม่สมมาตร อิทธิพลของลมสุริยะทำให้ด้านที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มีความกว้างน้อยกว่าด้านตรงข้ามดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็กโลกไม่ใช่สิ่งคงที่ แต่มีการเปลี่ยนแปลงความเข้ม และมีการสลับขั้วเหนือ-ใต้ในช่วงเวลาห่าง ตั้งแต่หลายหมื่นปีไปจนถึงหลายล้านปี โดยมีค่าเฉลี่ยประมาณ 250,000 ปี ในปัจจุบันสนามแม่เหล็กโลกอยู่ในช่วงที่มีกำลังอ่อน สนามแม่เหล็กโลกเป็นสิ่งที่จำเป็นที่เอื้ออำนวยในการดำรงชีวิต หากปราศจากสนามแม่เหล็กโลกแล้ว อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์และอวกาศ จะพุ่งชนพื้นผิวโลก ทำให้สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงอยู่ได้

การกลับขั้วแม่เหล็กโลก

จากผลการศึกษาการไหลเวียนของหินบะซอลต์เหลวผ่านใต้พิภพ มีทฤษฎีว่าขั้วแม่เหล็กของโลกสามารถมีการกลับขั้ว โดยมีช่วงระยะห่างตั้งแต่หลายหมื่นปีไปจนถึงหลายล้านปี โดยที่มีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 250,000 ปี ปรากฏการณ์กลับขั้วครั้งล่าสุดเรียกชื่อว่า Brunhes-Matuyama reversal เชื่อว่าได้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 780,000 ปีมาแล้ว

ยังไม่มีทฤษฎีใดสามารถอธิบายได้แน่ชัดว่าการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กโลกเกิดขึ้นเนื่องจากอะไร นักวิทยาศาสตร์บางส่วนได้สร้างแบบจำลองแกนโลกขึ้นโดยที่ภายในสนามแม่เหล็กเป็นแบบ quasi-stable และขั้วแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนข้างเองได้จากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่งเมื่อเวลาผ่านไปหลายหมื่นปี นักวิทยาศาสตร์อีกส่วนหนึ่งเสนอว่าการเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเอง แต่น่าจะมีการกระตุ้นจากภายนอกเช่นจากการถูกดาวหางพุ่งชน และทำให้เกิดการ "restart" โดยขั้วแม่เหล็กด้าน "เหนือ" อาจจะชี้ไปทางเหนือหรือใต้ก็ได้ ปรากฏการณ์ภายนอกนี้ไม่น่าจะสร้างให้เกิดการเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กแบบเป็นวงรอบได้ เมื่อพิจารณาจากอายุของแอ่งปะทะเทียบกับช่วงเวลาการกลับขั้วที่ศึกษาได้

การศึกษาการไหลเวียนของลาวาที่ภูเขาสตีนส์ รัฐออริกอน บ่งชี้ว่าสนามแม่เหล็กเคยมีการเปลี่ยนแปลงไปในอัตรา 6 องศาต่อวันในประวัติศาสตร์ของโลก ซึ่งเป็นการท้าทายที่สำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับสาเหตุของการเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กของโลก

การศึกษาสนามแม่เหล็กโลกโบราณ จะประกอบด้วยการวัดการคงค่าแม่เหล็กของหินอัคนีซึ่งเป็นเศษซากจากเหตุการณ์ภูเขาไฟปะทุ ตะกอนที่ทอดตัวอยู่บนพื้นมหาสมุทรปรับทิศทางขั้วแม่เหล็กของตัวเองด้วยสนามแม่เหล็กในท้องถิ่น ซึ่งเป็นสัญญาณที่สามารถบันทึกได้ขณะแข็งตัว ถึงแม้ว่าการสะสมของหินอัคนีส่วนใหญ่จะเป็นแบบ แต่ก็มีร่องรอยของวัสดุ และในรูปของเฟอรัสออกไซด์ ซึ่งทำให้สามารถบันทึกความเป็นแม่เหล็กได้ ในความเป็นจริงลักษณะนี้พบได้บ่อยในหินและตะกอนชนิดอื่น ๆ ที่พบได้ทั่วโลก หนึ่งในหินธรรมชาติที่พบออกไซด์เหล่านี้มากที่สุดคือ

คุณสมบัติของหินอัคนีนี้เป็นตัวอย่างที่ช่วยให้เราสามารถตรวจสอบว่าสนามของโลกได้กลับขั้วในอดีต พิจารณาการวัดของอำนาจความเป็นแม่เหล็กตามแนวเทือกเขากลางสมุทร ก่อนที่แมกมาจะออกจากชั้นแมนเทิลผ่านรอยแยกจะมีอุณหภูมิที่สูงมากเหนือ (Tc) ของเหล็กออกไซด์ใด ๆ เมื่อลาวาเริ่มเย็นตัวลงและแข็งตัวเมื่อเข้าสู่มหาสมุทร ทำให้เหล็กออกไซด์เหล่านี้สามารถคืนค่าคุณสมบัติแม่เหล็กได้ โดยเฉพาะความสามารถในการคงค่าแม่เหล็ก บนสมมติฐานว่าสนามแม่เหล็กโลกเป็นสนามแม่เหล็กเพียงแห่งเดียวที่อยู่ในตำแหน่งเหล่านี้ หินแข็งตัวนี้จะกลายเป็นแม่เหล็กในทิศทางของสนามแม่เหล็กโลก แม้ว่าความแรงของสนามค่อนข้างอ่อนและปริมาณธาตุเหล็กของตัวอย่างหินทั่วไปมีขนาดเล็ก แต่สภาพแม่เหล็กขนาดค่อนข้างเล็กที่เหลืออยู่ของกลุ่มตัวอย่าง อยู่ในพิสัยการวัดของ (Magnetometer) ที่ทันสมัย การวัดอายุและสภาพแม่เหล็กของตัวอย่างลาวาแข็งตัว สามารถนำมาอธิบายทิศทางของสนามแม่เหล็กโลกในช่วงยุคโบราณ

ดูเพิ่ม

• แถบการแผ่รังสีแวนอัลเลน

อ้างอิง

1. "New evidence for extraordinarily rapid change of the geomagnetic field during a reversal". Nature. 20 April 2002.
2. Stacey, Frank D.; Banerjee, Subir K. (1974). The Physical Principles of Rock Magnetism. Elsevier. p. 105. ISBN .

แหล่งข้อมูลอื่น

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ สนามแม่เหล็กของโลก

• USGS Geomagnetism Program. Real time monitoring of the Earth's magnetic field. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey, February 17, 2005.
• Geomagnetism. National Geophysical Data Center, NOAA. Apr-2005.
• [1] 2016-04-25 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน.