شاركت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مقطعًا صوتيًا يستكشف الصوت الغريب الذي ينتجه المجال المغناطيسي للأرض والذي يحمينا من تأثير العواصف الشمسية. وقد وصف العلماء هذا الصوت بأنه ليس أقل من "مخيف".
في هذه المقالة سوف نتعمق في مفهوم المجال المغناطيسي للأرض، ودوره في حماية كوكبنا كيف يبدو المجال المغناطيسي للأرض.
ما أهمية المجال المغناطيسي للأرض؟
تذكر وكالة الفضاء الأوروبية أن المجال المغناطيسي للأرض، والمعروف باسم الغلاف المغناطيسي، هو حاجز وقائي معقد ومتغير باستمرار يحمينا من الإشعاع الكوني والجسيمات المشحونة التي تحملها الرياح الشمسية.
وباستخدام رؤيتنا المجردة فقط، يمكننا إدراك هذه الجسيمات أثناء تفاعلها مع الذرات والجزيئات، وخاصة الأكسجين والنيتروجين، في الغلاف الجوي العلوي للأرض. يؤدي هذا التفاعل إلى ظهور عرض جذاب من الضوء الأزرق والأخضر، والذي يمكن رؤيته في شكل الشفق القطبي. كما أن التغيرات في المجال المغناطيسي تولد أنواعًا مختلفة من الشذوذ التي تؤثر على النشاط في الغلاف المغناطيسي، مما يؤثر على ظواهر مثل العواصف الجيومغناطيسية، والتي يمكننا، بدورها، دراستها لفهم أفضل لكيفية صوت المجال المغناطيسي للأرض، كما تم تحليلها في دراسات أخرى للموجات في الفضاء. يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول هذه التفاعلات في قسمنا صوت في الفضاء.
ووفقا للوكالة، يتم إنتاج المجال المغناطيسي بشكل رئيسي من خلال محيط شاسع من الحديد السائل شديد السخونة في قلبنا الخارجي، الواقع على بعد حوالي 3.000 كيلومتر تحتنا. تولد هذه الدوامة تيارات كهربائية والتي بدورها إنها تؤدي إلى مجالنا الكهرومغناطيسي المتغير باستمرار.
وفقًا لوكالة ناسا، فإن كوكبنا محمي من المواد الشمسية التي تندفع نحونا بفضل الغلاف المغناطيسي، والذي يلعب أيضًا دورًا حاسمًا في حمايتنا من الأشعة فوق البنفسجية الضارة للشمس. ومن الواضح أن هذه الفقاعة المغناطيسية كانت ضرورية للتطور وصلاحية الأرض للسكن. ناسا تعطي مثال المريخ، الذي لقد فقدت غلافها المغناطيسي منذ حوالي 4.200 مليار سنة. ويُعتقد أن الرياح الشمسية كانت مسؤولة عن استنزاف الغلاف الجوي للمريخ، ربما بعد تبدد مجاله المغناطيسي.
ونتيجة لذلك، أصبح المريخ كوكبًا جافًا وغير مضياف. في المقابل، يبدو أن الغلاف المغناطيسي للأرض قد لعب دورًا كبيرًا في الحفاظ على غلافنا الجوي.
أهمية الحياة
إن طبيعة المجال المغناطيسي للأرض غير المرئية وغير المسموعة، على الرغم من دوره الحيوي في دعم الحياة، تشكل ظاهرة ملحوظة. يعمل المجال المغناطيسي لكوكبنا كدرع ضد الإشعاع الكوني والجسيمات المشحونة التي تدفعها الانفجارات القوية للشمس، ويشكل فقاعة ديناميكية ومعقدة من الحماية.
عندما تصطدم هذه الجسيمات بذرات وجزيئات غلافنا الجوي، وخاصة الطبقات العليا الغنية بالأكسجين والنيتروجين، تتحول بعض الطاقة الناتجة عن الاصطدام إلى الألوان الزرقاء والخضراء الرائعة التي تحدد الأضواء الشمالية.
وفي حين توفر هذه العينة تمثيلًا مرئيًا لوظيفة المجال المغناطيسي لدينا، فإن فهم تفاعلاته مع الجسيمات الأخرى أو الرياح الشمسية نفسها يمثل تحديًا مختلفًا تمامًا. يمكنك استكشاف كيفية توليد هذه الظواهر في مقالتنا حول كيف تتشكل الأشعة.
إن توليد المجال المغناطيسي المتوسع للأرض هو في المقام الأول نتيجة لمساحة واسعة من الحديد المنصهر المعروف باسم النواة الخارجية، تقع على بعد حوالي 3.000 كيلومتر تحت أقدامنا. يعمل هذا المحيط من الحديد بشكل مشابه للمولد الكهربائي الموجود في عجلة الدراجة، حيث تؤدي الحركة الدورانية إلى ظهور تيارات كهربائية تنتج بدورها مجالًا مغناطيسيًا ديناميكيًا يكون في حالة تدفق مستمر.
هذا ما يبدو عليه المجال المغناطيسي للأرض
في عام 2013، شرعت وكالة الفضاء الأوروبية في مهمة للتحقيق في المجال المغناطيسي للأرض من خلال نشر مجموعة من ثلاثة أقمار صناعية من طراز Swarm. وكان الهدف الرئيسي هو إجراء تقييم دقيق للإشارات المغناطيسية الصادرة من مصادر مختلفة، مثل نواة الأرض، ووشاحها، وقشرتها، والمحيطات، والغلاف الأيوني، والغلاف المغناطيسي. يمثل هذا الجهد اندماجًا متناغمًا بين الفن والعلم.
وباستخدام هذه البيانات الدقيقة، شرعت مجموعة مكونة من موسيقيين وعلماء من الجامعة التقنية في الدنمارك في مغامرة لفك رموز التمثيل السمعي للمجال المغناطيسي للأرض. كلاوس نيلسن، عضو هذا الفريق، يعبر عن أن هذا المشروع كان بلا شك جهدًا مفيدًا لدمج مجالات الفن والعلوم.
في تطور غير متوقع، يلتقط هذا التسجيل الصوتي صدى المجال المغناطيسي للأرض أثناء اصطدامه بعاصفة شمسية. يوضح نيلسن أن الصورة المصاحبة للعاصفة المغنطيسية الأرضية، الناجمة عن التوهج الشمسي في 3 نوفمبر 2011، تثير شعورا بعدم الارتياح. ومع ذلك، فإن الغرض ليس التخويف، بل بمثابة تذكير فريد بوجود المجال المغناطيسي وأهميته الحيوية. رغم ضجيجها المزعج.. تعتمد الحياة على الأرض إلى حد كبير على وجودهم. لفهم كيفية تأثير النشاط الشمسي على الغلاف المغناطيسي، يمكنك الاطلاع على تحليلنا للنشاط الشمسي في الفضاء.
ماذا سيحدث لو لم يكن لدينا مجال مغناطيسي؟
لقد رأينا بالفعل أن المجال المغناطيسي للأرض، على الرغم من مروره دون أن يلاحظه أحد في كثير من الأحيان، إلا أنه له تأثير كبير على مختلف جوانب الحياة على الأرض. وهو بمثابة درع يصد الجسيمات المشحونة الخطرة، مثل البروتونات والإلكترونات، عن الرياح الشمسية وغيرها من المصادر. وبدون هذه الحماية، يمكن لهذه الجزيئات اختراق الغلاف الجوي بسهولة أكبر والتأثير على صحة الإنسان، فضلاً عن إتلاف طبقة الأوزون، مما يزيد من التعرض للأشعة فوق البنفسجية.
تستخدم الحيوانات المهاجرة، مثل الطيور والحيتان، خطوط المجال المغناطيسي لتوجيه نفسها أثناء رحلاتها. وبدون هذا الدليل، قد يضيعون ويواجهون صعوبات في العثور على طرق هجرتهم التقليدية، مما قد يؤثر بشكل خطير على أنماط تكاثرهم وبقائهم على قيد الحياة.
جانب آخر مهم هو التأثير على التكنولوجيا. يحمي المجال المغناطيسي للأرض أنظمة الاتصالات والملاحة، مثل الأقمار الصناعية وشبكات الطاقة، من العواصف الشمسية وغيرها من الأحداث المغناطيسية الأرضية. وبدون هذه الحماية، ستكون هذه الأنظمة معرضة لخطر أكبر من الضرر، مما قد يؤدي إلى انقطاعات هائلة في الاتصالات والبنية التحتية الكهربائية.
وأخيرًا، قد يكون لغياب المجال المغناطيسي للأرض عواقب وخيمة على المناخ. وقد اقترح أنه بدون المجال المغناطيسي، سيكون الغلاف الجوي للأرض أكثر عرضة للتآكل بفعل الرياح الشمسية. والتي يمكن أن تغير أنماط الطقس العالمية وربما تؤدي إلى تغيرات جذرية في المناخ.