ما هو المجال المغناطيسي للأرض؟

توضح المقالة التالية ماهية المجال المغناطيسي للأرض، وتقدم معلومات حول تاريخ المجال المغناطيسي الأرضي، وانقلاب المجال المغناطيسي للأرض، واقتراب اتجاهه، بالإضافة إلى الأقطاب المغناطيسية للأرض، والحقل المغناطيسي الأرضي، وانقلابه. وأخيرًا تتحدث عن الحقل المغناطيسي الأرضي وتأثيره على الكائنات الحية.

ما هو المجال المغناطيسي للأرض؟

المجال المغناطيسي للأرض أو المجال المغناطيسي الأرضي هو ما يُعرف بثنائي الأقطاب، وينبثق من لُب الأرض بشكل أساسي ويحيطها من خارجها. يحتوي المجال المغناطيسي للأرض على كل من القطب الشمالي والقطب الجنوبي وينتج عن مصادر مختلفة تعمل فيما بينها مُشكِّلةً ما يُعرف بالمجال المغناطيسي.
لا يمكن أن يشعر الإنسان بوجود المجال المغناطيسي للأرض، أو رؤيته ولكن يمكنه ذلك فيما لو تم استخدم البوصلة، ولكن هذا لا ينفي أهمية وجوده كونه سببًا هامًا في استمرارية تواجد البشر على كوكب الأرض خاصة وأنه مصدر قوة ضد الإشعاع الكوني والرياح الشمسية.

لماذا تمتلك الأرض مجالا مغناطيسيًا؟

يعتقد البعض أن سبب وجود المجال المغناطيسي للأرض يعود للمعادن المختلفة الموجودة داخل قلب الأرض، بما فيها من حديد ونيكل بالإضافة إلى المعادن الثقيلة المُتمثلة بالذهب والبلاتين واليورانيوم، والتي تتميز جميعها بامتلاكها خصائص مغناطيسية عالية، ولكن هذا ليس السبب الكافي أو الوحيد في صنع المجال المغناطيسي كون المعادن تفقد خصائصها المغناطيسية عند درجات حرارة عالية داخل لُب كوكب الأرض ذي الحرارة عالية الشدة. ولكن يبقى السؤال: لماذا تمتلك الأرض مجالًا مغناطيسيًا؟
تكمن الإجابة في تأثير أساسي يُعرف بالدينامو، والذي ينتج عن وجود تيار كهربائي متحرك داخل الأرض، يعمل جنبًا إلى جنب مع المعادن المُنصهرة وخاصة الحديد، وحينها يُخلَق تيارًا كهربائيًا خلال عملية دوران الأرض والذي ينتج عنه في النهاية مجالًا مغناطيسيًا.
وعلاوة على ما ذُكر فهناك مصادر أخرى تُساهم في صُنع المجال المغناطيسي للأرض داخل وخارج سطح الأرض منها مغناطيسية القشرة الأرضية، ودينامو الغلاف المتأين، والحمل الحراري.

التاريخ المغناطيسي للأرض

فيما يلي توضيح لتاريخ المجال المغناطيسي للأرض:

•  تعود بداية التاريخ المغناطيسي للأرض لعالِم الفيزياء الإنجليزي ويليام جيلبرت  حين وضع نظرية الأرض والتي رأى من خلالها أن الأرض مغناطيس كبير وذلك عام 1600.
• في ثلاثينيات القرن التاسع عشر درس عالم الفلك والرياضيات الألماني كارل فريدريش غاوس المجال المغناطيسي لكوكب الأرض ووجد أن أصل أقطاب المجال المغناطيسي للأرض تتواجد داخلها وليس خارجها والتي تتناسب عكسيًا مع مربع نصف قطر كوكب الأرض.
• ولقد حدَّد المُستكشف جيمس روس مكان القطب المغناطيسي لأول مرة عام 1831 في القطب الشمالي بعد تعلُّق سفينته في الجليد أربع سنوات وتأديته رحلة شاقة. وفي عام 1904 أكدَّ على ذلك المُستكشف روال أموندسن حين وجد القطب واكتشف أنه تحرك 50 كيلومترًا على الأقل منذ اكتشاف روس له.

انقلاب المجال المغناطيسي للأرض

هناك أقاويل كثيرة حول احتمالية حدوث انقلاب للمجال المغناطيسي للأرض، ولكن هذا الأمر لن يحدث على الأغلب خلال الفترة الحالية. إذ تبيَّن من السجلات القديمة أن شدة المجال المغناطيسي تتناقص بنسبة 90% في حال حدث انقلاب، السجلات ذاتها التي تؤكد على أن الاختلاف في شدة المجال بشكل كبير لا يتسبب في حدوث انقلاب المجال المغناطيسي للأرض. وبذلك يمكن القول أن الانخفاض الشديد في شدة المجال المغناطيسي لا يعني انقلاب المجال.
ومن الصعب التنبؤ بحدوث انقلاب للمجال المغناطيسي للأرض في الوقت الحالي خاصة وأن هذه الانقلابات تتميز بكونها غير فورية وتحتاج لمئات وآلاف السنين للحدوث.

اقتراب اتجاه المجال المغناطيسي للأرض

يتغير اتجاه المجال المغناطيسي للأرض من وقت لآخر وبشكل مستمر، ويعود ذلك لاختلاف قوة أو شدة المجال التي تتضاءل مع الوقت وتتسبب في تغيُّر موقع القطبين بشكل تدريجي، وأحيانًا قلبهما.
وازداد اقتراب اتجاه القطب الشمالي نحو الجهة الشمالية والشمال الغربي من كوكب الأرض ما يقارب 1100 كيلومترًا، فيما زادت سرعته الأمامية حوالي 16 كيلومترًا في السنة.

الأقطاب المغناطيسية للأرض

يوجد على كوكب الأرض نوعان من الأقطاب، وهما الأقطاب الجغرافية والأقطاب المغناطيسية. الأولى هي تلك المعروفة بالقطب الشمالي والجنوبي على خارطة العالم الجغرافية، أما عن الأقطاب المغناطيسية للأرض فيمكن فهم المجال المغناطيسي الخاص بها من خلال تخيُّل وجود قضيب مغناطيسي داخل كوكب الأرض ومُحاذٍ لمحوره، مع تواجد كل طرف من أطراف هذا القضيب بنسبة 10 درجات من كل من القطبين الجغرافيين المعروفَين، وينتقل المجال المغناطيسي فيها على شكل خطوط داخل حلقة مُغلقة، ومُستمرة، وغير مرئية في اتجاه عمودي عند كل قطب مغناطيسي.

ويجدر القول أن الأقطاب المغناطيسية للأرض تتواجد حيث خطوط الجذب، كما يوجد القطب الشمالي المغناطيسي في جزيرة إليسمير شمال كندا، والذي يعتبر هو نفسه القطب المغناطيسي الجنوبي لذلك تُعرف بثنائية القطب أي أن لها قطبًا شماليًا وجنوبيًا، ولأن الأمر متعلق بالمغناطيس فالأقطاب المختلفة تتجاذب بينما تتنافر الأقطاب الأخرى.

الحقل المغناطيسي الأرضي

الحقل المغناطيسي الأرضي هو التسمية الأخرى للمجال المغناطيسي الأرضي، ويحتاج لأربعة ظروف تتلاءم فيما بينها من أجل حدوثه وهي:

• أن يدور كوكب الأرض بسرعة كافية.
• أن يحتوي لب الأرض على وسط مائع.
• أن يكون السائل الداخلي في الأرض قادرًا على توصيل الكهرباء.
• أن يحتوي لب الأرض على مصدر للطاقة لدفع التيارات الحرارية.

انقلاب الحقل المغناطيسي الأرضي

حدث انقلاب الحقل المغناطيسي الأرضي في آخر 200 مليون سنة مئات المرات، وهي حالة تتبدل فيها الأقطاب المغناطيسية، إذ يصبح فيها الشمال جنوبًا أو العكس. ولقد حدث آخر انقلاب للحقل المغناطيسي للأرضي قبل 790000 سنة. وتحتاج في العادة ل 200 ألف حتى 300 ألف سنة حتى تنقلب وهذا يعني أنه قد مضى وقت كبير على آخر انقلاب للحقل المغناطيسي الأرضي.

الحقل المغناطيسي الأرضي وتأثيره على الكائنات الحية

هناك علاقة ما بين الحقل المغناطيسي الأرضي ومدى تأثيره على الكائنات الحية، إذ يعتبر هذا الحقل أحد وسائل الحماية والوقاية لكوكب الأرض وما عليه من كائنات، وهذا ما جعله يعمل كغلاف أرضي واقٍ. وأهم ما يقدمه هذا الحقل من فوائد للكائنات الحية كما يلي:

• حماية الغلاف الجوي من التآكل من الرياح الشمسية التي لو وصلت إلى الأرض ستدمر طبيعة الهواء الذي تتنفسه الكائنات الحية بالفعل.
• يحمي الحقل للمغناطيسي الأرض كوكب الأرض من الأشعة الكونية الضارة بالأرض وما عليها.
• في حالات اضطراب الحقل المغناطيسي الأرضي وحدوث الرياح القوية تتأثر الطاقة وموجات الراديو بشكل كبير، ويتعرض رواد الفضاء والأقمار الصناعية للخطر.

اقرأ/ي أيضًا:

هل يوجد فرق بين المغناطيس الكهربائي والمغناطيس الدائم؟

هل الرنين المغناطيسي يكشف السرطان؟

هل يمكن قياس سرعة الصوت في الماء؟

هل تختلف استخدامات الغاز المسال عن الغاز الطبيعي؟