კლიმატის ცვლილებაზე ასობით და ათასობით წლის მასშტაბით დედამიწის მაგნიტური ველია პასუხისმგებელი
იური მაგარშაკი
რომელი ფიზიკური პროცესები შეიძლება იყოს პასუხისმგებელი კლიმატის ცვლილებაზე? ათობით მილიონი ან მეტი წლის მასშტაბით, ეს, უდავოდ, კონტინენტების მოძრაობაა. კლიმატის ცვლილებებზე რამდენიმე წლის მასშტაბით შეიძლება პასუხისმგებელი იყოს მზის აქტივობისა და ვულკანის ამოფრქვევების ცვლილებები. მაგრამ კლიმატის ცვლილების მიზეზები საუკუნეების მასშტაბით არ არის შესწავლილი და უცნობი რჩება.
ლივერმორი და მისი გუნდი
არავის მიერ არის ნაჩვენები, რომ კლიმატი საუკუნეების მასშტაბით სტაციონარული უნდა იყოს. გამყინვარების პერიოდებისა და დათბობის პერიოდების მონაცვლეობა შეიძლება იყოს ცვალებადი პროცესის ნაწილი, რომლის ფიზიკა და გეოფიზიკა ჯერ კიდევ არ არის შესწავლილი. ამიტომ, ბუნებრივია, მივმართოთ ფიზიკური პროცესების ძიების, რომლებიც კლიმატის ცვლილებაზეა პასუხისმგებელი. კანდიდატები არც ისე ბევრია.
1. მზის აქტიურობის ცვლილებები საუკუნეების და ათასწლეულების მასშტაბით. განსაკუთრებით ცნობილი და კარგად შესწავლილია მზის ციკლი დაახლოებით 11 წლიანი აქტივობით (შვაბეს ციკლი). ასევე გამოყოფენ შვაბეს გაორმაგებულ ციკლს დაახლოებით 22 წლიანი ხანგრძლივობით (ჰეილის ციკლი). მხედველობაში აქვთ, რომ მზის გლობალური მაგნიტური ველის მდგომარეობა ორი სრული 11-წლიანი ციკლის შემდეგ პირვანდელ მდგომარეობას უბრუნდება. ანუ ჰეილისა და შვაბეს ციკლები განისაზღვრება მზის მაგნიტური ველის მიერ.
მზის აქტივობის ქცევაში ასევე გვხვდება ნაკლებად გამოხატული უფრო ხანგრძლივი ციკლი: მაგალითად, გლაისბერგის ციკლი დაახლოებით ერთი საუკუნის პერიოდით, ასევე მეტად გრძელი ციკლები რამდენიმე ათასი წლის განმავლობაში.
ამრიგად, დედამიწაზე კლიმატის ცვლილებები ასობით წლის მასშტაბით, პრინციპში, შეიძლება განისაზღვროს მზის აქტივობის ციკლით. მაგრამ ასეთი ციკლები ჯერჯერობით საკმარისად არ არის შესწავლილი, რათა გამოიტანონ მეცნიერული დასკვნები დედამიწის კლიმატზე მათი გავლენის შესახებ. ჯერჯერობით, ეს მხოლოდ ერთ-ერთი ჰიპოთეზაა.
2. დედამიწის ორბიტის შეცვლა. ჩვენი პლანეტის ორბიტა შეიძლება თეორიულად შეიცვალოს მზის სისტემის სხვა პლანეტებზე მოზიდვის გავლენის ქვეშ. მაგრამ ამჟამად არ არსებობს არც თეორიული ან ექსპერიმენტული მონაცემები დედამიწის ორბიტის მნიშვნელოვანი ცვლილების შესახებ მიზიდულობის გავლენის ქვეშ. ამიტომ, ეს ჰიპოთეზა შეიძლება განიხილებოდეს, როგორც სუფთა სპეკულაცია.
3. დედამიწის ღერძის პრეცესია. პრეცესია არის პროცესი, რომელსაც ყველა აკვირდებოდა ბზრიალას ტრიალის დროს. დედამიწის პრეცესიის სრული ციკლი დაახლოებით 2765 წელს შეადგენს. ეს მოვლენა, დედამიწის ღერძის პრეცესია, ვერ იქნება პასუხისმგებელი კლიმატის ცვლილებაზე საუკუნეების მასშტაბით.
გარდა ამისა, პრეცესიის შედეგად, ჩრდილოეთ და სამხრეთ ნახევარსფეროების განათება იცვლება. როდესაც ჩრდილოეთ პოლუსზე ყინული დნება, ისინი სამხრეთით გაიზრდებოდნენ და პირიქით. მაგრამ მყინვარული და დათბობის ხანა მთელ დედამიწაზე მიმდინარეობდა.
4. ცვლილებები დედამიწის მაგნიტურ ველში. ინვერსიის დროს ჩრდილოეთი მაგნიტური პოლუსი და სამხრეთი მაგნიტური პოლუსი ადგილს იცვლიან. სავარაუდოდ, ბოლოს მაგნიტური პოლუსების ინვერსია მოხდა დაახლოებით 780 ათასი წლის წინ. და ის ასევე ვერ იქნებოდა პასუხისმგებელი კლიმატის ცვლილებაზე Homo sapiens-ის არსებობის პერიოდში.
ცოტა ხნის წინ, მაგნიტური ველის ისტორიის უახლესი მეთოდებით შესწავლისას, აღმოჩენილი იქნა, რომ ღერძის უკანასკნელი დროის გადახრის შემდეგ, რომელიც დაახლოებით 40 ათასი წლის წინ მოხდა, კომპასის ჩრდილოეთის ისარი ჯერ კიდევ რამდენიმე ათასწლეულის განმავლობაში თანამედროვე სამხრეთ პოლუსზე მიუთითებდა. ხოლო გლობალურად პოლუსები, შეგახსენებთ, ადგილს იცვლიდნენ დაახლოებით 780 ათასი წლის წინ. ასეთი დაგვიანება (ჰისტერეზის ეფექტის მსგავსი) თავისთავად საინტერესოა დედამიწის ფიზიკის თვალსაზრისით. მაგრამ რადგან ეს ხდება არაუმეტეს ასობით ათასი წლის განმავლობაში, მას არ შეუძლია პასუხისმგებელი იყოს კლიმატის ცვლილებაზე ათწლეულების და საუკუნეების მასშტაბით.
მაგრამ შესაძლებელია უფრო მსუბუქი პროცესიც, როდესაც დედამიწის მაგნიტური ველის ცვლილებები, როგორც მისი დაძაბულობით, ასევე პოლუსების გეოგრაფიული მდგომარეობით, მიმდინარეობს შედარებით მცირე სიდიდეზე, ჩრდილოეთი მაგნიტური პოლუსის სამხრეთ მაგნიტურ პოლუსზე, ხოლო სამხრეთია ჩრდილოეთის პოლუსზე შეცვლის გარეშე. ორივე ეს პროცესი დეტექტირებულია ბოლო დროს.
ნაჩვენებია, რომ ბოლო რამდენიმე ასეული წლის განმავლობაში დედამიწის მაგნიტური ველის სიმტკიცე თანდათან, მაგრამ საკმაოდ შესამჩნევად შემცირდა, ხოლო ჩრდილოეთი და სამხრეთი მაგნიტური პოლუსების მდგომარეობა მნიშვნელოვნად შეიცვალა. როგორც ამ კვლევების ხელმძღვანელმა, ლიდსის უნივერსიტეტის გეოფიზიკოსმა, დოქტორმა ფილ ლივორმორმა აღნიშნა, მეცნიერებს დიდი ხანია აინტერესებს, თუ ჩრდილოეთ მაგნიტური პოლუსი, რომელიც მანამდე მდებარეობდა კანადის არქტიკაში, ელსმერის კუნძულების მიდამოებში, რატომ გადაადგილდა ჩრდილოეთით, რუსეთისკენ, დაახლოებით 50-55 კმ-ით ყოველწლიურად.
ლივერმორი და მისი გუნდი ცდილობდნენ ამ კითხვაზე პასუხის მოძებნაა 2013 წლის ნოემბრიდან, მას შემდეგ, რაც ევროპულმა კოსმოსურმა სააგენტომ გააგზავნა სატელიტური კოსმოსური მისია Swarm, რომლის მიზანი იყო დედამიწის მაგნიტური ველის შესწავლა. სამი წლის წინ, მკვლევარებმა შეამჩნიეს, რომ ჩრდილოეთ პრიპოლარულ რაიონებში მაგნიტური ველი ძლიერად და სწრაფად იცვლება, ასე რომ მიღებული იქნა ერთგვარი „გვირილა“ მონაცვლე ზონებისგან სუსტი და ანომალურად ძლიერი მაგნიტური ველით. ზოგჯერ ველის დაძაბულობა „ფურცლებზე“ სეზონის განმავლობაში იცვლებოდა მნიშვნელობაზე, რომელიც უდრიდა პლანეტის მაგნიტური ველის მთლიანი სიძლიერის ნახევარს.
როგორც მეცნიერები ვარაუდობენ, გასული საუკუნის ბოლო მესამედში კანადის მახლობლად მდებარე ასეთმა „ფურცელმა“ მკვეთრად შეიცვალა ფორმა. მისი საზღვრები მნიშვნელოვნად გაფართოვდა, რის გამოც მისი ზემოქმედების ძალა დედამიწის მაგნიტურ ველზე დაეცა, ხოლო პოლუსის მოძრაობა რუსეთისკენ მკვეთრად დაჩქარდა.
შედეგად, აღნიშნავს ლივერმორი, ჩრდილოეთის მაგნიტურმა ველმა ორი წლის წინ გადაკვეთა თარიღის ცვლილების ხაზი და ოფიციალურად აღმოსავლეთ ნახევარსფეროში აღმოჩნდა. გეოფიზიკოსთა უკანასკნელი პროგნოზების თანახმად, მისი მოძრაობის სიჩქარე და ტრაექტორია უახლოეს წლებში არ შეიცვლება, ასე რომ მაგნიტური პოლუსი სამხრეთით კიდევ 390-660 კმ-ით გადაადგილდება, მაგრამ ევრაზიის ჩრდილოეთ ნაპირებს ვერ მიაღწევს.
მაგნიტური ველის დაძაბულობისა და მისი მდგომარეობის შეცვლის მიზეზი შეიძლება იყოს გამდნარი ლითონის ნაკადი, როელიც მაღალი სიჩქარით მოძრაობს პლანეტის ჩრდილო პოლუსისკენ წრიულ ორბიტებზე, რომლის დანახვა შესაძლებელი გახდა თანამგზავრებიდან კვლევის წყალობით.
ვინ მართავს გოლფსტრიმს
დედამიწის მაგნიტური პოლუსების დაძაბულობისა და გეოგრაფიული მდგომარეობის ცვლილება შეიძლება იყოს პასუხისმგებელი კლიმატის ცვლილებაზე საუკუნეების და ათწლეულების მასშტაბით? თეორიულად ამ კითხვაზე პასუხი ნამდვილად დადებითია.
პლანეტის მაგნიტური პოლუსების მდგომარეობის და მაგნიტური ველის დაძაბულობის ცვლილებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ოკეანის დინების ინტენსივობასა და მიმართულებაზე, როგორიცაა გოლფსტრიმი. გავიხსენოთ, რომ წყალი არის ელექტროლიტი. სუფთა წყალიც კი. წყალბადის დადებითი იონების (H +) და ჰიდროქსილის ჯგუფის უარყოფითი იონების (OH–) კონცენტრაცია 10–7–ის მკვეთრია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იონიზირებულ მდგომარეობაში წყლის მასის ერთი მეათემემილიონედი ნაწილია. სიდიდე თითქოს დიდი არ არის, მაგრამ თუ საუბარი ეხება უზარმაზარი მასების მოძრაობას, წყლის იონების მასა მათში ნამდვილად კოლოსალურია.
მაგალითად, გოლფსტრიმი (ათასობით კილომეტრის სიგრძისა და იგივე სიგანის) ამოძრავებს ათას კუბურ კილომეტრზე მეტ წყალს, რაც ნიშნავს, რომ იონიზირებულ მდგომარეობაში დაახლოებით მილიარდი კუბური მეტრი წყალბადის იონების კატიონები და ჰიდროქსიდის ანიონებია. წყლის იონებზე მუდმივად მოქმედი ძალების ზემოქმედებით შეიძლება მოხდეს ოკეანეების დინების მიმართულებების ცვლილებები.
რა თქმა უნდა, გოლფსტრიმის ტიპის დინებაზე დედამიწის მაგნიტური ველის დაძაბულობის ცვლილებების გავლენის შესაფასებლად საჭიროა მათემატიკური მოდელირების ჩატარება. მაგრამ პრობლემის ხარისხობრივ ფიზიკურ დონეზე განხილვიდან გამომდინარე აშკარა ხდება, რომ ასეთი გავლენა შეიძლება ძალიან სერიოზული იყოს, ოკეანეების დინების მიმართულების ცვლილების ჩათვლით.
პლანეტის მაგნიტური პოლუსების მდგომარეობისა და მაგნიტური ველის დაძაბულობის ცვლილებამ დედამიწის იონიზებულ ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედებისას შეიძლება გავლენა მოახდინოს მუსონების ინტენსივობაზე და მათ მიმართულებაზე. ატმოსფეროს ზედა ფენებში იონები ჩნდება მოკლეტალღებიანი მზის გამოსხივების მოქმედების სედეგად. ქვედა ფენებში ნეიტრალური ატომებისა და მოლეკულების იონიზატორები ძირითადად წარმოდგებიან რადიოაქტიური გამოსხივება და კოსმოსური სხივები.
დედამიწის მაგნიტური ველის ურთიერთქმედებას ჰაერის იონებთან ქვედა ფენებსა (ტროპოსფერო და სტრატოსფერო) და ზედა ფენებში (მეზოსფერო და თერმოსფერო) განსხვავებული ფიზიკური ხასიათი აქვს და სიდიდის მიხედვით განსხვავდება. მაგრამ ჰაერის იონების დედამიწის მაგნიტურ ველთან ურთიერთქმედება ორივე შემთხვევაში მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს მუსონებზე (ქარები, რომლებიც ჩნდება ხმელეთისა და ოკეანეების საზღვარზე), ხამსინებზე (დამღლელი ცხელი ქარები აფრიკასა და ახლო აღმოსავლეთში), ასევე ქარიშხლების სიხშირეზე, ინტენსივობასა და მიმართულებაზე. ეს ნიშნავს, რომ მას შეუძლია გავლენა იქონიოს კლიმატზე როგორც რეგიონალურ, ასევე პლანეტის მასშტაბით.
დაბრუნება პტოლემეუსთან
დედამიწის მაგნიტური ველის ცვლილებების კიდევ ერთი შედეგია პრეცესიაზე დაფარვა, რომელიც განისაზღვრება დედამიწის მზის გარშემო ბრუნვით და მზის მაგნიტური ველით დედამიწის ორბიტაზე, პრეცესიით, რომელიც განისაზღვრება თვით დედამიწის მაგნიტური ველის ცვლილებით. დედამიწის მაგნიტური ველის ცვლილების ურთიერთქმედების შემთხვევაში, რომელიც განისაზღვრება დედამიწის მზის გარშემო ბრუნვის შედეგად, შეიძლება ადგილი ჰქონდეს პრეცესიის პრეცესიას, რომელსაც აქვს სიხშირე, რომელიც განისაზღვრება დედამიწის მაგნიტური ველის მოძრაობით და მისი ინტენსივობის ცვლილებით.
თუ ვივარაუდებთ, რომ ლივერმორის მიერ თანაავტორებთან ერთად აღმოჩენილი ჩრდილოეთის მაგნიტური პოლუსის მოძრაობა სინამდვილეში არის წრიული, მაშინ დედამიწის პრეცესიის პრეცესია ფორმით წააგავს ეპიციკლებს - წრიულ მოძრაობას წრეზე მოძრავი ორბიტის გარშემო. პირველად ეპიციკლები შემოიღო 2 ათასი წლის წინ კლავდიუს პტოლემეუსმა პლანეტების მოძრაობის ასახსნელად მზისა და სხვა ციური სხეულების გრავიტაციის გათვალისწინებით.
როდესაც გაირკვა, რომ ნებისმიერი მასის მოძრაობა განისაზღვრება მსოფლიო მიზიდულობის კანონით, პტოლემეოსის ეპიციკლების თეორია აღიარებული იქნა, როგორც მცდარი. მაგრამ დედამიწის მაგნიტური ველის პრეცესიის პრეცესიის შემთხვევაში, დედამიწის ბრუნვის პრეცესიის ეპიციკლები, და არა დედამიწის მოძრაობის ტრაექტორია, შეიძლება იყოს დედამიწის მაგნიტური ველის ღერძში მიმდინარე ცვლილებების სწორი აღწერა საკმაოდ კარგი მიახლოებით, რაც, თავის მხრივ, შეიძლება აღმოჩნდეს პასუხისმგებელი კლიმატის ცვლილებაზე ათასწლეულების, საუკუნეების და ათწლეულების მასშტაბით.
დედამიწის პრეცესიის პრეცესია შეიძლება იყოს პასუხისმგებელი კლიმატის ცვლილებაზე ათობით, ასობით და ათასობით წლის მასშტაბით.
ეhttp://dspace.nplg.gov.ge/bitstream/1234/12060/1/Varskvlavtmetkveleba%20-.pdf
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Will be revised