Student World

Všichni to určitě dobře znáte. Magnetická střelka ukazuje jedním koncem k severu a druhým k jihu. Od dob, kdy Číňané vynalezli kompas, jsme si na jeho nenápadnou existenci dokonale zvykli. Smířili jsme se i se skutečností, že se magnetické póly nekryjí s těmi geografickými a že navíc stále mění místo. Ve více i méně vzdálené geologické minulosti naší planety však dokázaly magnetické póly předvádět daleko divočejší tanec. A co víc: dokázaly se i přepólovat. Bývaly totiž doby, kdy sever ležel na jihu – řečeno samozřejmě poněkud lidově. A nejspíš nás to někdy v budoucnu čeká znovu. Za to, že zmíněná střelka kompasu ukazuje k severu může magnetické pole naší planety. To si jistě pamatujete ze školy. Ale pamatujete si také proč ho Země má? O tom už hovoří Pavel Hejda z Geofyzikálního ústavu Akademie věd České republiky.

Kde a jak vzniká zemské magnetické pole?

Magnetické pole Země se vytváří v jejím vnějším jádře; nad jádrem je plášť a těsně pod povrchem Země je tenká kůra. Jádro se skládá ze dvou částí – z vnitřního jadérka, které je tuhé a má průměr asi 1200 kilometrů a pak z vnějšího jádra, které je tekuté. Není to samozřejmě tekutina jako třeba voda, je to roztavené železo a nikl; v tom všem plavou i další příměsi. Vnější jádro má teplotu kolem 4000°C a panuje v něm obrovský tlak. V této vrstvě dochází k pohybům hmoty, v jejichž důsledku se vytváří elektrický proud a následně potom magnetické pole.

Magnetické póly nejsou totožné s geografickými a navíc se pomalu pohybují. Proč tomu tak je?

Už z toho, co jsem řekl vyplývá, že to zemské magnetické pole není tvořeno nějakým permanentním magnetem, jako je třeba magnet tyčový, který si všichni pamatujeme ze školy. Je to proces dynamický a proto při něm může docházet ke změnám. To, že zemské magnetické pole je bipólové a že je také jen mírně odkloněno od zemské magnetické osy není až tak úplně samozřejmé. Každý, kdo hlouběji studuje procesy, doprovázející vznik magnetického pole by se v podstatě mohl ptát, proč je pole takové, jaké je… Proč se nemění víc a proč nemá ještě složitější strukturu?

Čím je pro nás existence magnetického pole Země významná a nebo důležitá?

Lidé si to většinou neuvědomují, ale bez magnetického pole by se život na Zemi zcela jistě nevyvíjel tak, jak tomu v minulosti bylo. Zemské magnetické pole nás stíní před kosmickým zářením, které pochází jak z hvězd naší galaxie – tomu se říká galaktické záření -, tak i ze Slunce – to je zase sluneční kosmické záření. Magnetické pole nás chrání i před slunečním větrem, částicemi o menších rychlostech, protony a neutrony, které neustále vyletují ze Slunce a dostávají se i k Zemi. Bez magnetického pole bychom byli jako bez deštníku při dešti.

Poslední dobou se hovoří o tom, že dochází ke slábnutí magnetického pole Země. Je to mimořádný jev a nebo běžný proces?

Z výzkumů, které provádějí paleomagnetici vyplývá, že magnetické pole neustále mění svůj tvar a svou velikost. Je to zřejmé i z každodenních přímých observatorních měření. Vědí to například i orientační běžci. Ti mají na svých mapách uvedenou deklinaci a ta se na našem území mění přibližně o 1° za 10-12 let. To jsou tedy změny, které můžeme pozorovat. V minulosti však probíhaly změny daleko výraznější, při kterých magnetické pole měnilo i svůj směr. K takovým inverzím, tedy změnám polarity došlo v minulosti mnohokrát; střední časová vzdálenost mezi těmito změnami je 200-300 tisíc let. Z hlediska našeho života je to dlouhá doba, z hlediska života Země jsou to změny docela časté; byly ale velmi nepravidelné. Víme třeba, že zhruba před 100 miliony lety nedošlo ke změně polarity po dobu nějakých 30 milionů let. Poslední změna nastala zhruba před 700 tisíci lety. Od té doby má Země póly tak, jako dnes.

Jak už tu bylo řečeno, k přepólování magnetického pole Země může dojít docela snadno a z hlediska historie naší planety i poměrně brzy. Ale jak náhlý by to byl proces?

Údaje, které o tom svědčí, známe z magnetických zápisů, uchovaných v horninách. Nelze přesně určit rychlost, ale bylo by to určitě v řádu tisíců let, než by skutečně došlo ke změně od jedné polarity k opačné.

Znamená to, že by během té změny polarity magnetické pole Země přechodně úplně zmizelo?

Úplně zmizet nemůže. Jen ta bipólová struktura by se změnila v nějakou složitější. Tady bych připomněl, že bipólové magnetické pole vypadá přibližně tak, jak ho známe u tyčového magnetu; možná jste si někdy ve škole kreslili jeho siločáry – mají tvar jakéhosi jablíčka kolem magnetu. Bipól by se tedy mohl ještě více naklánět a vznikl by třeba silnější kvadrupól a nebo oktupól. Mapy magnetického pole, které můžeme pozorovat na Zemi by měly více lokálních ohnisek a potom by došlo k přepólování. Pole by asi částečně zesláblo, ale nelze předpokládat, že by zmizelo úplně.

Každopádně by to znamenalo něco i pro nás. Hrozily by nějaké katastrofy – zemětřesení nebo třeba sopečné výbuchy? A nebo bychom si toho vůbec nevšimli?

Tak viditelné projevy by asi nevznikly. Já vždycky závidím kolegům seismikům, že když se něco děje v seismicitě, tak to všichni pocítí. Když se něco děje v magnetickém poli, tak to příliš nepozorujeme… Je jisté, že by se mohl o něco zeslabit ten náš deštník, který ani v současné době není všude stejně silný a nechrání nás rovnoměrně. Větší nebezpečí než nám na zemském povrchu by však hrozilo například kosmonautům, kteří se ale i tak musí chránit; mohlo by hrozit třeba i leteckému provozu. Ale ono nejde jenom o ty změny, které by probíhaly v rozmezí tisíců let. Myslím, že je třeba, abychom se zde zmínili i o změnách magnetického pole, které probíhají třeba v souvislosti se sluneční činností. Záleží totiž také na tom, jak je náš deštník nasměrován. K tomu, aby částice kosmického záření nemohly pronikat je třeba, aby se jim pole nastavilo kolmo; důležitá je tedy horizontální složka toho vektoru magnetického pole. Pokud jsou siločáry nastavené tak, že kolem nich částice mohou pronikat, hrozí v oblastech, kterých se to týká větší nebezpečí i když je tam třeba magnetické pole silné. V současné době je pole v celkové velikosti nejsilnější v polárních oblastech v blízkosti pólů, ale právě tam siločáry míří směrem k Zemi a proto je v těchto oblastech v současné době deštník magnetického pole slabší. Například pasažéři i posádky letadel, která létají z Evropy do Ameriky nebo na Dálný Východ severní cestou přes polární oblasti jsou tak ohroženější, než při letech, které probíhají ve středních šířkách nebo v oblasti rovníku.

Máme se tedy změn magnetického pole bát?

Já jsem životní optimista; létám v letadle a nebojím se, že v těch výškách budou nějak extrémně vysoké hodnoty záření. Domnívám se proto, že se bát nemusíme. Nebojíme se hlavně toho, co známe. A tak je třeba snažit se co nejvíce tyto procesy poznávat, abychom případným rizikům mohli čelit a připravit se na ně.

Možná jsme vás trochu vyděsili, ale vzápětí snad i uklidnili. Rozhodně není třeba denně hypnotizovat buzolu v obavách, jestli je všechno tak, jak má být. Nebudou ani zemětřesení, ani jiné děsivé katastrofy. I když jste si to možná tu a tam v nějakých novinách v souvislosti se změnami magnetického pole Země přečetli.

Tento materiál byl vysílán v magazínu Českého rozhlasu Sever – Planetárium (každou neděli mezi 9. a 10. dopolední)
Text se svolením Planetaria převzat z webové podoby magazínu na http://www.rozhlas.cz/sever/planetarium.

Omlouváme se za problémy s přidáváním komentářů k článkům. Komentáře prosím zasílejte e-mailem na pavel_houser@idg.cz.