اگر نیروی مغناطیس نباشد چه بلاییی سر زمین می‌آید؟

مغناطیس زمین را چون به چشم نمی‌آید ممکن است به سادگی فراموشش کنیم، اما خیلی مهم‌تر از آن است که فکر می‌کنید.

زمین مانند یک آهن‌ربای بزرگ عمل می‌کند، با آهن‌ربا‌های دو قطب شمال و جنوب. برخلاف تصور ما این دو نقطه در همان نقاط جغرافیایی قطب شمال و جنوب نیستند. در واقع در تغییر هستند و جای خود را عوض می‌کنند. در ۱۰۰ میلیون سال گذشته، قطب‌های مغناطیسی زمین حدود ۲۰۰ بار تغییر کرده است و آخرین بار آن حدود ۸۰۰،۰۰۰ سال پیش بوده است.

خاصیت مغناطیسی زمین بر اثر آهن مذاب موجود در هسته بیرونی آن است. این آهن مذاب بر اثر سرد و گرم شدن و همراه با چرخش زمین حرکت می‌کند و جا‌به‌جا می‌شود و میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. مانند همه میدان‌های مغناطیسی این میدان در نزدیکی دو قطب از نقاط دیگر قوی‌تر است. فضای اطراف کره زمین تحت تأثیر این میدان مغناطیسی است و مغناطیس‌سپهر یا مَگنِتوسفِر نامیده می‌شود.

میدان مغناطیسی زمین به این زودی‌ها قرار نیست از بین برود، اما تصور کنید اگر وجود نداشته باشد؛ چه بر سر زمین می‌آید؟

قرار گرفتن در معرض اشعه بیشتر

میدان مغناطیسی زمین در برابر اشعه‌های زیانبار کیهانی محافظت می‌کند و جلوی فرسایش جوی را می‌گیرد. خورشید پیوسته اشعه‌ها و ذرات بارداری آزاد می‌کند که با چنان سرعتی حرکت می‌کنند که بتوانند از میدان جاذبه خورشید رها شوند. مجموعه این ذرات طوفان‌های خورشیدی را ایجاد می‌کند.

وقتی طوفان‌های خورشیدی با مغناطیس‌سپهر برخورد می‌کنند بیشتر این ذرات به طرف دیگر زمین منحرف می‌شوند و دنباله درازی تشکیل می‌شود. اتمسفر یا جو زمین جلوی آن ذراتی که بتوانند از مغناطیس‌سپهر عبور کنند را می‌گیرد و نمی‌گذارد به سطح زمین برخورد کنند.

میدان مغناطیسی هم‌چنین از زمین در برابر اشعه‌های بیرون از منظومه شمسی یا پرتو‌های کیهانی (جی‌سی‌آر) محافظت می‌کند. این اشعه‌ها از هسته‌های اتم تشکیل شده‌اند که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند. بر اساس نظر ناسا "بدون چنین محافظتی، زیست‌کره یا بیوسفر نمی‌توانست چنین که هست وجود داشته باشد و ناچار می‌باید به زندگی در زیر سطح زمین محدود می‌شد".

فضانوردان با خروج از محافظت مغناطیس‌سپهر در برابر اشعه‌ها آسیب‌پذیر می‌شوند و باید حفاظ‌های اضافی داشته باشند. گمان بر این است که مریخ زمانی چنین میدان مغناطیسی محافظی داشته است و از میان رفتن آن باعث فرسایش و نابودی جو مریخ شده است.

قطب‌نما دیگر به کار نمی‌آید

قطب‌نما کارش نشان دادن قطب شمال مغناطیسی زمین است. سوزن قطب‌نما خودش استوانه‌ای مغناطیسی است که بر محوری قرار گرفته است و به راحتی می‌تواند بچرخد.

وقتی آن را بر سطح صافی قرار دهیم، عقربه قطب‌نما چنان می‌چرخد که به طرف شمال مغناطیسی قرار گیرد و با مشخص شدن شمال جهات‌های دیگر را هم پیدا می‌کنیم. بدون میدان مغناطیسی زمین چنین پدیده مفیدی رخ نمی‌دهد.

هر چند قطب شمال مغناطیسی همیشه در یک نقطه نیست، اما اگر موقع پیاده‌روی قطب‌نمایی همراه داشته باشید کارش را به خوبی انجام می‌دهد. در مواردی که نیاز به محاسبه دقیق دارد مانند دریانوردی و هوانوردی مکانیسم‌های اصلاحی یا انواع دیگری از قطب‌نما استفاده می‌شود.

اگر جای قطب‌های مغناطیسی عوض شود، وقتی ما به طرف شمال جغرافیایی قرار بگیریم و یکی از قطب‌نما‌های معمولی را در دست بگیریم عقربه قطب‌نما جهت جنوب را نشان می‌دهد.

دیگر اثری از شفق‌های قطبی نخواهد بود

شفق‌های قطبی شمالی و جنوبی نمایش شگفت‌انگیزی از نور‌های قطبی برای کسانی است که توفیق دیدن آن‌ها را پیدا کنند. هنگام شفق‌های قطبی سایه‌روشن‌هایی از رنگ سبز، زرد، ارغوانی و رنگ‌های دیگر در آسمان به رقص در‌می‌آید. بدون میدان مغناطیسی زمین ما از تماشای چنین نمایش شگفت‌آوری بی‌نصیب می‌مانیم.

وقتی طوفان‌های خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین برخورد می‌کنند بعضی ذرات به سمت قطب شمال مغناطیسی و بعضی دیگر به سمت قطب جنوب مغناطیسی منحرف می‌شوند و به طرف مناطقی از زمین که بیضی شفق‌قطبی نامیده می‌شود کشیده می‌شوند.

سپس با گاز‌های موجود در لایه بالایی جو زمین مانند اکسیژن و نیتروژن برخورد می‌کنند. این برخورد باعث می‌شود اتم‌ها و مولکول‌های این گاز‌ها گرم شوند و زبانه‌های رنگارنگ و نورانی ایجاد کنند. گاز‌های مختلف بر اثر گرم شدن نور‌هایی به رنگ‌های گوناگون می‌دهند. اکسیژن نور سبز‌فام دارد در حالی که نیتروژن نور آبی مایل به ارغوانی ایجاد می‌کند.

شفق قطبی، پارک ملی دنالی در آلاسکا

گاهی شفق‌های قطبی روشن‌تر از حد معمول هستند و از فاصله‌های دورتری هم دیده می‌شوند. این پدیده بر اثر فعالیت‌های شدید خورشیدی به نام خروج جرم از تاج خورشیدی (سی‌ام‌ای) یا طوفان‌های خورشیدی به وجود می‌آید.

انفجار‌های عظیم در سطح خورشید ابر‌های انبوهی از ذرات پرتاب می‌کند که هر کدام از آن‌ها چندین میلیون کیلومتر در ساعت سرعت دارند و حدود سه روز طول می‌کشد تا به جو زمین برخورد کنند. این برخورد باعث توفان‌های ژئو‌مغناطیسی می‌شود. اختلال شدیدی که در مغناطیس‌سپهر یا مگنتوسفر زمین روی می‌دهد و باعث تشدید نورافشانی شفق‌های قطبی می‌شود.

فناوری‌ها آسیب خواهد دید

تشدید فعالیت‌های خورشیدی فقط نورافشانی شفق‌های قطبی را دل‌انگیز‌تر نمی‌کند، عوارضی هم بر زندگی واقعی ما دارد. تغییر میدان مغناطیسی زمین باعث ایجاد جریان الکتریکی در مواد رسانا مانند کابل‌های برق و لوله‌ها می‌شود. امواج الکتریکی می‌توانند فشار بیش‌از‌اندازه‌ای بر سیستم‌ها وارد کنند.

در ماه مارس ۱۹۸۹، یک طوفان ژئومغناطیسی باعث شد شبکه برق کانادا ۹ ساعت قطع شود. شش میلیون نفر در ایالت کبک کانادا بدون برق ماندند و خسارت این اتفاق میلیون‌ها دلار برآورد شده است. پیش از آن هم در سال ۱۹۷۲، طوفان خورشیدی دیگری ارتباط تلفن راه دور ایالت ایلینوی آمریکا را قطع کرده بود.

طوفان‌های خورشیدی ممکن است به شبکه‌های برق، سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی و ارتباط‌های هوایی و دریایی خورشیدی آسیب برساند.

به همین دلیل است که مرکز پیش‌بینی سازمان پژوهشی اداره ملی اقیانوسی و جوی فعالیت‌های خورشیدی و تغییرات میدان مغناطیسی زمین را زیر نظر دارد تا زمان خروج جرم از تاج خورشیدی (سی‌ام‌ای) یا طوفان‌های خورشیدی را پیش‌بینی کند. این هشدار‌ها به شرکت‌ها و مؤسسات کمک می‌کند تا به‌موقع اقدامات پیشگیرانه انجام دهند.

وقتی طوفان خورشیدی با سرعت ۱۳۰۰ کیلومتر در ثانیه در ماه مارس ۲۰۱۲ پیش‌بینی شد از بار ترافیک هوایی بر فراز قطب‌ها کاسته شد تا اطمینان پیدا کنند که اختلالی در ارتباط رادیویی هواپیما‌ها ایجاد نمی‌شود. بدون وجود میدان مغناطیسی زمین و حفاظت آن، فناوری‌های انسان در برابر طوفان‌های خورشیدی آسیب‌پذیر است.