المجال المغناطيسي للأرض

قبل الخوض في المجال المغناطيسي للأرض سنتحدث عن المجال المغناطيسي بشكلٍ عام، وهو عبارةٌ عن كل ما يحيط بالمغناطيس حيث تتجلى آثار القوة المغناطيسية في هذا النطاق. يتألف المجال المغناطيسي من خطوطٍ وهميةٍ تمثل حركة الأقطاب فتظهر بشكلٍ حركيٍّ من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي خارج المغناطيس، وحركة عكسية في داخله.

المجال المغناطيسي للأرض (أو مغناطيسية الأرض) هو الحقل المغناطيسي الممتد من داخل الأرض إلى الفضاء، وهو ثنائي الأقطاب، أي ذو قطبين شماليٍّ وجنوبيٍّ على سطح الأرض، وبابتعاده عن السطح يتعرض للتشوه. للمكون ثنائي القطب أساس ذو مصدرٍ داخليٍّ، أي داخل الأرض وليس خارجها، ويتناسب عكسيًا مع مربع نصف قطر الأرض، هذا ما توصل إليه وأثبته عالم الرياضيات والفلك الألماني كارل فريدريش غاوس من خلال دراسته للمجال المغناطيسي الأرضي.

يخرج المجال المغناطيسي من جوف الأرض مشكلًا طوق حماية للأرض، فهو يعتبر أحد أنواع حقل القوة الذي يحمي الأرض من الإشعاع الشمسي، فلو لم يكن المجال المغناطيسي ستنفذ الأشعة والإشعاع الكوني للأرض وبالتالي سيتعرض الغلاف الجوي للتجريد بفعل الرياح الشمسية ( وهي أحد أشكال الإشعاع الشمسي للشمس ) وستنتهي الحياة بكافة أشكالها على هذه الكوكب.

حدد الفيزيائيون منشأ المجال المغناطيسي للأرض من خلال البحث في كيفية انتقال موجات الصدمات من الزلزال عبر الأرض، ورجّحوا أن يكون منشأه من الأرض. تحمل الأرض في جوفها لُبٌّ داخليٌّ صلبٌ مكونٌ من الحديد ويمثل ثلثي حجم القمر، في درجة الحرارة 5700 درجة مئوية يسخن هذا الحديد كثيرًا لدرجة تشبه حرارة سطح الشمس لكنه يبقى على حالته الصلبة بسبب ضغط التكسير الذي تخلفه الجاذبية. تغلف الجزء الخارجي الأساسي طبقة (ممزوجة من الحديد والنيكل ومقادير صغيرة من عدة معادنٍ أخرى) تبلغ سماكتها 2000 كم، يتحول المعدن هنا إلى سائلٍ مع انخفاض الضغط على اللُبّ الداخلي. نتيجة التغيرات التي تطرأ على درجة الحرارة والضغط والتكوين داخل اللبّ الخارجي تنشأ تياراتٌ حراريةٌ داخل المعدن المنصهر، مما يجعل الأشياء الباردة ذات الكثافة العالية تطفو، في حين تغرق الأشياء الدافئة ذات الكثافة الأقل. كما ينتج أيضًا التفاف الدوامات عن قوة كوريوليس (الناتجة عن دوران الأرض ).

وبالتالي ينتج عن التدفق الكبير للحديد السائل تياراتٌ كهربائيةٌ، تقوم بتوليد الحقول المغناطيسية. وتبقى المعادن المشحونة العابرة خلال هذه الحقول على نفس الوتيرة في إنتاج تياراتٍ كهربائيةٍ خاصةٍ بها، وهكذا تبقى الدورة في استئناف العمل الكلي تحت اسم الجيودينامو. تخلّف قوة كوريوليس وراءها تصاعدًا يدل أن الحقول المغناطيسية المنفصلة والمُصنّعة تتماشى تقريبًا في نفس الاتجاه، فيرتفع مستوى تأثيرها المشترك في إنشاء مجالٍ مغناطيسيٍّ واسعٍ يغزو الكوكب.