השתנות גאומגנטית שנתית

השתנות גאומגנטית שנתית (באנגלית: Geomagnetic secular variation) היא השינויים בשדה המגנטי של כדור הארץ בסקאלות זמן של כשנה או יותר. שינויים אלו משקפים בעיקר שינויים בפנים כדור הארץ, בעוד ששינויים מהירים יותר מקורם בעיקר ביונוספירה או במגנטוספירה. השדה הגאומגנטי משתנה בסקאלות זמן שנעות בין מילישניות למיליוני שנים. טווחי זמן קצרים נובעים בעיקר מזרמים ביונוספירה ובמגנטוספירה, וניתן לייחס חלק מהשינויים לסערות גאומגנטיות או לשינויים יום-יומיים בזרמים. שינויים לאורך שנה או יותר משקפים בעיקר שינויים בחלק הפנימי של כדור הארץ, במיוחד הליבה העשירה בברזל. שינויים אלה מכונים וריאציה שנתית. ברוב המודלים, ההשתנות השנתית היא נגזרת הזמן המופחת של השדה המגנטי B {\displaystyle \mathbf {B} } , B ˙ {\displaystyle {\dot {\mathbf {B} }}} . הנגזרת השנייה, B ¨ {\displaystyle {\ddot {\mathbf {B} }}} היא התאוצה השנתית. ניתן לראות שונות שנתית במדידות במצפה כוכבים מגנטי, שחלקם פועלים כבר מאות שנים (מצפה קיו (Kew), למשל). על פני קנה מידה כזה, הנטייה המגנטית משתנה על פני עשרות מעלות. הסרט מראה כיצד השתנתה הנטייה בקנה מידה גלובלי במאות השנים האחרונות. כדי לנתח דפוסים גלובליים של שינוי בשדה הגאומגנטי, גאופיזיקאים מחשבים את נתוני השדה לפי התפשטות הרמוניות ספריות (לפי חישוב ותקנון (סטנדרטיזציה) של שדה ההתייחסות הגאומגנטי הבין-לאומי). ניתן לחלק את המונחים לחלק דו-קוטבי, כמו השדה שסביב מגנט מוט, וחלק לא דו-קוטבי. החלק הדו-קוטבי שולט בשדה הגאומגנטי וקובע את כיוון הקטבים הגאומגנטיים. הכיוון והעוצמה של הדו-קוטביות משתנים עם הזמן. ב-200 השנה האחרונות חוזק הדו-קוטביות ירד בשיעור של כ-6.3% למאה. בקצב הירידה הזה, השדה יגיע לאפס בעוד כ-1,600 שנה. זהו חוזק ממוצע במשך 7,000 השנים האחרונות, וקצב השינוי הנוכחי אינו יוצא דופן. מאפיין בולט בחלק הלא דו-קוטבי של השונות השנתית הוא סחיפה מערבה בקצב של כ-0.2 מעלות בשנה. הסחף הזה אינו זהה בכל מקום ומשתנה עם הזמן. הסחף הממוצע העולמי היה מערבה מאז שנת 1400 לספירה בערך, אך מזרחה בין כ-1000 לספירה ל-1400 לספירה. שינויים שקדמו לקיומם של מצפי מגנטים מתועדים בממצאים ארכאולוגיים וגאולוגיים. שינויים כאלה מכונים "וריאציה שנתית פליאומגנטית" או וריאציה פליאו-סקולרית (paleosecular variation – PSV). הרשומות כוללות בדרך כלל תקופות ארוכות של שינויים קטנים עם שינויים גדולים מדי פעם, המשקפים סטיות גאומגנטיות והיפוכים גאומגנטיים. אנומליה מתקופת הברזל במזרח התיכון הייתה אנומליה גאומגנטית חיובית מהירה ומקומית מבחינה מרחבית שהתרחשה בלבנט, עם נטייה מקסימלית בערך בשנים 950, 750 ו-500 לפני הספירה. Merrill, McElhinny & McFadden 1996, Ch. 2 Fournier, Alexandre; Aubert, Julien; Lesur, Vincent; Thébault, Erwan (בדצמבר 2021). "Physics-based secular variation candidate models for the IGRF". Earth, Planets and Space. 73 (1): 190. Bibcode:2021EP&S...73..190F. doi:10.1186/s40623-021-01507-z. {{cite journal}}: (עזרה) Jackson, Jonkers & Walker 2000 CGS 2011 Constable 2007 Dumberry & Finlay 2007 Tauxe 1998, Ch. 1 Rivera, Pablo; Pavón-Carrasco, F. Javier; Osete, María Luisa (2023). "Modeling geomagnetic spikes: the Levantine Iron Age anomaly". Earth, Planets and Space. 75 (133). Bibcode:2023EP&S...75..133R. doi:10.1186/s40623-023-01880-x. "Secular variation". Geomagnetism. Canadian Geological Survey. 2011. נבדק ב-18 ביולי 2011. {{cite web}}: (עזרה) Constable, Catherine (2007). "Dipole Moment Variation". In Gubbins, David; Herrero-Bervera, Emilio (eds.). Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism. Springer-Verlag. pp. 159–161. doi:10.1007/978-1-4020-4423-6_67. ISBN 978-1-4020-3992-8. Dumberry, Mathieu; Finlay, Christopher C. (2007). "Eastward and westward drift of the Earth's magnetic field for the last three millennia". Earth and Planetary Science Letters. 254 (1–2): 146–157. Bibcode:2007E&PSL.254..146D. doi:10.1016/j.epsl.2006.11.026. Jackson, Andrew; Jonkers, Art R. T.; Walker, Matthew R. (2000). "Four centuries of Geomagnetic Secular Variation from Historical Records". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 358 (1768): 957–990. Bibcode:2000RSPTA.358..957J. doi:10.1098/rsta.2000.0569. JSTOR 2666741. S2CID 40510741. McElhinny, Michael W.; McFadden, Phillip L. (1998). Paleomagnetism: Continents and Oceans. Academic Press. ISBN 978-0124833555. Merrill, Ronald T.; McElhinny, Michael W.; McFadden, Phillip L. (1996). The Magnetic Field of the Earth: Paleomagnetism, the Core, and the Deep Mantle. International Geophysics Series. Vol. 63. Academic Press. ISBN 978-0124912465. Tauxe, Lisa (2010). Essentials of Paleomagnetism. University of California Press. ISBN 978-0-520-26031-3. אורכב מ-המקור ב-2016-03-03. נבדק ב-2011-03-17. Tauxe, Lisa (1998). Paleomagnetic Principles and Practice. Kluwer. ISBN 0-7923-5258-0.