Maapallon magneettikentän kääntyminen simuloitiin laboratoriossa
: Tiedeuutiset
12.03.2007, klo 23.00
Maapallon magneettikentän kääntymistä on onnistuttu simuloimaan ensimmäisen kerran Ranskanssa tehdyssä laboratoriokokeessa. Maapallon ytimessä magneettikentän synnyttävän sulan raudan sijasta käytettiin sulaa natriumia, jonka etuna ovat alhainen sulamislämpötila (98 astetta) ja keveys. Tarkkaa selitystä sille miksi kenttä kääntyy, ei kokeesta saatu. Laboratoriomalli mahdollistaa kuitenkin ilmiön tarkemman kokeellisen tutkimuksen.
Maapallon magneettikenttä kääntyy ympäri tietyin välein, mutta kääntymisen syytä ei tunneta. Magneettikenttä on maapallon historian aikana vaihtanut suuntaa lukuisia kertoja. Niistä kertoo magneettista materiaalia sisältävään kiveen tallentunut magneettikentän suunta, joka kiven jähmetyttyä ei enää pääse kääntymään. Kentän suunnan vaihtoja tapahtuu epäsäännöllisin välein, jotka vaihtelevat kymmenien tuhansien vuosien ja miljoonien vuosien välillä.
Viimeksi kenttä on kääntynyt 780 000 vuotta sitten ja itse asiassa viimeisten parinsadan vuoden aikana magneettikenttä on heikentynyt samaan tapaan kuin tapahtuu ennen kentän käännöstä. Jos kenttä on kääntymässä, se tapahtunee joidenkin tuhansien vuosien kuluttua. Minkäänlaista varmuutta tästä ei ole.
Maapallon magneettikentän aiheuttaa maapallon ytimessä oleva sulan metallin - raudan ja nikkelin - liike. Tämä metallisula on jatkuvassa pyörteisessä liikkeessä, jonka aiheuttavat maapallon pyöriminen oman akselinsa ympäri sekä kuumassa sulassa tapahtuvat konvektiovirtaukset eli lämpötilaerojen aiheuttamat virtaukset. Liikkuva sähköä johtava massa aiheuttaa sähkövirran ja sähkövirta puolestaan tuottaa aina ympärilleen magneettikentän.
Maapallon sulan ytimen aiheuttaman kentän tarkka mallintaminen laskennallisesti on erittäin hankalaa, koska ilmiöön vaikuttavia tekijöitä on lukematon määrä. Lisäksi maapallon sisäosat tunnetaan edelleen varsin huonosti. Siksi kokeellista mallia on yritetty tehdä pitkään.
Vuonna 2000 latvialaistutkijat onnistuivat tuottamaan maapallon magneettikenttää muistuttavan kentän pyörittämällä sulaa natriumia astiassa. Se oli kuitenkin stabiili eikä kääntynyt. Nyt joukko ranskalaistutkijoita Nicolas Mordantin johdolla onnistui tekemään paremman mallin, jossa kenttä myös kääntyili.
Maapallon sisusta mallinnettiin kupariastiassa olevalla sulalla natriumilla, jonka lämpötila oli 110 astetta. Ainetta oli kylpyammeellisen verran eli 160 litraa. Neste pidetään liikkeessä sylinterin päissä olevilla potkureilla, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin. Niin kauan kuin potkurit pyörivät samalla nopeudella vaikka vastasuuntiin, magneettikenttä pysyi vakaana.
Kun potkurit pantiin pyörimään sopivasti eri nopeuksilla, magneettikenttä alkoi kääntyillä epäsäännöllisin väliajoin. Esimerkiksi kiertonopeuksien ollessa 16 kertaa sekunnissa ja 22 kertaa sekunnissa kentän suunta vaihtui välein, jotka vaihtelivat 10 sekunnin ja 180 sekunnin välillä. Muutos tapahtui samalla tavalla kuin maapallossa eli kenttä meni hitaasti nollaan ja saavutti sitten nopeasti lähes entisen voimakkuuden mutta vastakkaissuuntaisena.
Näyttää siltä, että maapallon magneettikentän kääntymiseen ei tarvita mitään ulkopuolista voimaa, huomauttaa professori Stephan Fauve Ecole Normale Superieure-yliopistosta. Pieni epätasapaino pyörimisessä saa kääntymisen tapahtumaan.
(Radion tiedeuutiset, Europhysics Letters, Physics Web www.physicsweb.org 9.3.2007)
: Tiedeuutiset
12.03.2007, klo 23.00
Maapallon magneettikentän kääntymistä on onnistuttu simuloimaan ensimmäisen kerran Ranskanssa tehdyssä laboratoriokokeessa. Maapallon ytimessä magneettikentän synnyttävän sulan raudan sijasta käytettiin sulaa natriumia, jonka etuna ovat alhainen sulamislämpötila (98 astetta) ja keveys. Tarkkaa selitystä sille miksi kenttä kääntyy, ei kokeesta saatu. Laboratoriomalli mahdollistaa kuitenkin ilmiön tarkemman kokeellisen tutkimuksen.
Maapallon magneettikenttä kääntyy ympäri tietyin välein, mutta kääntymisen syytä ei tunneta. Magneettikenttä on maapallon historian aikana vaihtanut suuntaa lukuisia kertoja. Niistä kertoo magneettista materiaalia sisältävään kiveen tallentunut magneettikentän suunta, joka kiven jähmetyttyä ei enää pääse kääntymään. Kentän suunnan vaihtoja tapahtuu epäsäännöllisin välein, jotka vaihtelevat kymmenien tuhansien vuosien ja miljoonien vuosien välillä.
Viimeksi kenttä on kääntynyt 780 000 vuotta sitten ja itse asiassa viimeisten parinsadan vuoden aikana magneettikenttä on heikentynyt samaan tapaan kuin tapahtuu ennen kentän käännöstä. Jos kenttä on kääntymässä, se tapahtunee joidenkin tuhansien vuosien kuluttua. Minkäänlaista varmuutta tästä ei ole.
Maapallon magneettikentän aiheuttaa maapallon ytimessä oleva sulan metallin - raudan ja nikkelin - liike. Tämä metallisula on jatkuvassa pyörteisessä liikkeessä, jonka aiheuttavat maapallon pyöriminen oman akselinsa ympäri sekä kuumassa sulassa tapahtuvat konvektiovirtaukset eli lämpötilaerojen aiheuttamat virtaukset. Liikkuva sähköä johtava massa aiheuttaa sähkövirran ja sähkövirta puolestaan tuottaa aina ympärilleen magneettikentän.
Maapallon sulan ytimen aiheuttaman kentän tarkka mallintaminen laskennallisesti on erittäin hankalaa, koska ilmiöön vaikuttavia tekijöitä on lukematon määrä. Lisäksi maapallon sisäosat tunnetaan edelleen varsin huonosti. Siksi kokeellista mallia on yritetty tehdä pitkään.
Vuonna 2000 latvialaistutkijat onnistuivat tuottamaan maapallon magneettikenttää muistuttavan kentän pyörittämällä sulaa natriumia astiassa. Se oli kuitenkin stabiili eikä kääntynyt. Nyt joukko ranskalaistutkijoita Nicolas Mordantin johdolla onnistui tekemään paremman mallin, jossa kenttä myös kääntyili.
Maapallon sisusta mallinnettiin kupariastiassa olevalla sulalla natriumilla, jonka lämpötila oli 110 astetta. Ainetta oli kylpyammeellisen verran eli 160 litraa. Neste pidetään liikkeessä sylinterin päissä olevilla potkureilla, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin. Niin kauan kuin potkurit pyörivät samalla nopeudella vaikka vastasuuntiin, magneettikenttä pysyi vakaana.
Kun potkurit pantiin pyörimään sopivasti eri nopeuksilla, magneettikenttä alkoi kääntyillä epäsäännöllisin väliajoin. Esimerkiksi kiertonopeuksien ollessa 16 kertaa sekunnissa ja 22 kertaa sekunnissa kentän suunta vaihtui välein, jotka vaihtelivat 10 sekunnin ja 180 sekunnin välillä. Muutos tapahtui samalla tavalla kuin maapallossa eli kenttä meni hitaasti nollaan ja saavutti sitten nopeasti lähes entisen voimakkuuden mutta vastakkaissuuntaisena.
Näyttää siltä, että maapallon magneettikentän kääntymiseen ei tarvita mitään ulkopuolista voimaa, huomauttaa professori Stephan Fauve Ecole Normale Superieure-yliopistosta. Pieni epätasapaino pyörimisessä saa kääntymisen tapahtumaan.
(Radion tiedeuutiset, Europhysics Letters, Physics Web www.physicsweb.org 9.3.2007)
Vastaukset 1
Vanhimmat
Mitä ihmeellistä tuossa oli? Ei tuossa sanottu että tuosta mitään maailmanloppua aiheutuu!!!!!!