สนามแม่เหล็กของโลก

สนามแม่เหล็กของโลก () เป็นแม่เหล็กสองขั้วชนิดหนึ่ง ซึ่งมีขั้วด้านหนึ่งอยู่ใกล้ตำแหน่งขั้วโลกเหนือ (ดู ขั้วแม่เหล็กเหนือ) และขั้วอีกด้านหนึ่งอยู่ใกล้ตำแหน่งขั้วโลกใต้ (ดู ขั้วแม่เหล็กใต้) เส้นที่เชื่อมระหว่างขั้วแม่เหล็กทั้งสองด้านมีความเอียงประมาณ 11.3° กับแกนการหมุนของโลก สาเหตุของการเกิดสนามแม่เหล็กให้ดูในทฤษฎีไดนาโม (dynamo theory)

สนามแม่เหล็กนี้แผ่ออกไปไม่มีที่สิ้นสุด แม้จะมีความเข้มสนามอ่อนลงเรื่อยๆ เมื่ออยู่ห่างจากแหล่งกำเนิด ขอบเขตสนามแม่เหล็กของโลกแผ่ออกไปครอบคลุมเนื้อที่หลายหมื่นกิโลเมตรในห้วงอวกาศ มีชื่อเรียกว่า แมกนีโตสเฟียร์

สนามแม่เหล็กโลกเป็นรูปทรงรีไม่สมมาตร อิทธิพลของลมสุริยะทำให้ด้านที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มีความกว้างน้อยกว่าด้านตรงข้ามดวงอาทิตย์  สนามแม่เหล็กโลกไม่ใช่สิ่งคงที่ แต่มีการเปลี่ยนแปลงความเข้ม และมีการสลับขั้วเหนือ-ใต้ในช่วงเวลาห่าง ตั้งแต่หลายหมื่นปีไปจนถึงหลายล้านปี โดยมีค่าเฉลี่ยประมาณ 250,000 ปี  ในปัจจุบันสนามแม่เหล็กโลกอยู่ในช่วงที่มีกำลังอ่อน  สนามแม่เหล็กโลกเป็นสิ่งที่จำเป็นที่เอื้ออำนวยในการดำรงชีวิต  หากปราศจากสนามแม่เหล็กโลกแล้ว  อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์และอวกาศ จะพุ่งชนพื้นผิวโลก ทำให้สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงอยู่ได้

การกลับขั้วแม่เหล็กโลก 

จากผลการศึกษาการไหลเวียนของหินบะซอลต์เหลวผ่านใต้พิภพ มีทฤษฎีว่าขั้วแม่เหล็กของโลกสามารถมีการกลับขั้ว โดยมีช่วงระยะห่างตั้งแต่หลายหมื่นปีไปจนถึงหลายล้านปี โดยที่มีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 250,000 ปี ปรากฏการณ์กลับขั้วครั้งล่าสุดเรียกชื่อว่า Brunhes-Matuyama reversal เชื่อว่าได้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 780,000 ปีมาแล้ว

ยังไม่มีทฤษฎีใดสามารถอธิบายได้แน่ชัดว่าการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กโลกเกิดขึ้นเนื่องจากอะไร นักวิทยาศาสตร์บางส่วนได้สร้างแบบจำลองแกนโลกขึ้นโดยที่ภายในสนามแม่เหล็กเป็นแบบ quasi-stable และขั้วแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนข้างเองได้จากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่งเมื่อเวลาผ่านไปหลายหมื่นปี นักวิทยาศาสตร์อีกส่วนหนึ่งเสนอว่าการเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเอง แต่น่าจะมีการกระตุ้นจากภายนอกเช่นจากการถูกดาวหางพุ่งชน และทำให้เกิดการ "restart" โดยขั้วแม่เหล็กด้าน "เหนือ" อาจจะชี้ไปทางเหนือหรือใต้ก็ได้ ปรากฏการณ์ภายนอกนี้ไม่น่าจะสร้างให้เกิดการเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กแบบเป็นวงรอบได้ เมื่อพิจารณาจากอายุของแอ่งปะทะเทียบกับช่วงเวลาการกลับขั้วที่ศึกษาได้ 

การศึกษาการไหลเวียนของลาวาที่ภูเขาสตีนส์ รัฐออริกอน บ่งชี้ว่าสนามแม่เหล็กเคยมีการเปลี่ยนแปลงไปในอัตรา 6 องศาต่อวันในประวัติศาสตร์ของโลก ซึ่งเป็นการท้าทายที่สำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับสาเหตุของการเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กของโลก

การศึกษาสนามแม่เหล็กโลกโบราณ จะประกอบด้วยการวัดการคงค่าแม่เหล็กของหินอัคนีซึ่งเป็นเศษซากจากเหตุการณ์ภูเขาไฟปะทุ ตะกอนที่ทอดตัวอยู่บนพื้นมหาสมุทรปรับทิศทางขั้วแม่เหล็กของตัวเองด้วยสนามแม่เหล็กในท้องถิ่น ซึ่งเป็นสัญญาณที่สามารถบันทึกได้ขณะแข็งตัว ถึงแม้ว่าการสะสมของหินอัคนีส่วนใหญ่จะเป็นแบบพาราแมกเนติก แต่ก็มีร่องรอยของวัสดุเฟอร์ริแมกเนติก และแอนติเฟอร์โรแมกเนติกในรูปของเฟอรัสออกไซด์ ซึ่งทำให้สามารถบันทึกความเป็นแม่เหล็กได้ ในความเป็นจริงลักษณะนี้พบได้บ่อยในหินและตะกอนชนิดอื่น ๆ ที่พบได้ทั่วโลก หนึ่งในหินธรรมชาติที่พบออกไซด์เหล่านี้มากที่สุดคือแมกนิไทต์

คุณสมบัติของหินอัคนีนี้เป็นตัวอย่างที่ช่วยให้เราสามารถตรวจสอบว่าสนามของโลกได้กลับขั้วในอดีต พิจารณาการวัดของอำนาจความเป็นแม่เหล็กตามแนวเทือกเขากลางสมุทร ก่อนที่แมกมาจะออกจากชั้นแมนเทิลผ่านรอยแยกจะมีอุณหภูมิที่สูงมากเหนืออุณหภูมิคูรี (Tc) ของเหล็กออกไซด์ใด ๆ เมื่อลาวาเริ่มเย็นตัวลงและแข็งตัวเมื่อเข้าสู่มหาสมุทร ทำให้เหล็กออกไซด์เหล่านี้สามารถคืนค่าคุณสมบัติแม่เหล็กได้ โดยเฉพาะความสามารถในการคงค่าแม่เหล็ก บนสมมติฐานว่าสนามแม่เหล็กโลกเป็นสนามแม่เหล็กเพียงแห่งเดียวที่อยู่ในตำแหน่งเหล่านี้ หินแข็งตัวนี้จะกลายเป็นแม่เหล็กในทิศทางของสนามแม่เหล็กโลก แม้ว่าความแรงของสนามค่อนข้างอ่อนและปริมาณธาตุเหล็กของตัวอย่างหินทั่วไปมีขนาดเล็ก แต่สภาพแม่เหล็กขนาดค่อนข้างเล็กที่เหลืออยู่ของกลุ่มตัวอย่าง อยู่ในพิสัยการวัดของเครื่องวัดแม่เหล็ก (Magnetometer) ที่ทันสมัย การวัดอายุและสภาพแม่เหล็กของตัวอย่างลาวาแข็งตัว สามารถนำมาอธิบายทิศทางของสนามแม่เหล็กโลกในช่วงยุคโบราณ

ดูเพิ่ม 
 แถบการแผ่รังสีแวนอัลเลน
 ทฤษฎีและคุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก

อ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 

 USGS Geomagnetism Program. Real time monitoring of the Earth's magnetic field. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey, February 17, 2005.
 Geomagnetism. National Geophysical Data Center, NOAA. Apr-2005.
 . 

ธรณีฟิสิกส์
 

eo:Geomagnetiko
ro:Geomagnetism
tr:Jeomanyetizma