Geomagnetism

Geomagnetism, beteckning för fenomen som sammanhänger med det magnetiska fält som observeras vid jordytan och i den jordnära rymden. Jordens magnetfält liknar ytligt sett fältet av en magnetisk dipol i jordens inre, där dipolens axel avviker ca 11,5° från jordens rotationsaxel. Fältlinjerna är riktade mot jorden på norra halvklotet och ifrån jorden på södra halvklotet. På jordytan kommer en magnetiserad kompassnål att inrikta sig längs den horisontella komponenten av det geomagnetiska fältet, alltså peka ungefär mot norr. Avvikelsen mellan den lokala fältrikningen och den geografiska nordriktningen kallas för missvisning eller deklination. På kartor anges ofta deklinationen med hjälp av linjer som sammanbinder orter med lika stor deklination, så kallade isogoner.

Det geomagnetiska fältets betydelse för navigationen har medfört att man redan tidigt intresserade sig för en vetenskaplig förståelse av geomagnetismens orsaker. År 1600 publicerade William Gilbert De magnete, den första vetenskapliga studien av jordens magnetfält. I början av 1800-talet lade Gauss grunderna för den moderna förståelsen av geomagnetismen, bl.a. genom införande av ett absolut enhetssystem. Länge användes därför enheten gauss (G eller Gs) för den geomagnetiska flödestätheten. SI-enheten är tesla (T).

Det magnetiska fältet som uppmäts vid jordytan kan delas upp i inre och yttre beståndsdelar. Dipolfältet uppkommer utan tvivel i jordens inre, men än idag har man inte kunnat i detalj förklara hur denna process går till. Den mest accepterade teorin, den s.k. dynamoteorin, går ut på att rörelser av flytande järn i jordens yttre kärna växelverkar med den fasta inre delen av jordkärnan och därigenom genererar ett magnetiskt fält. Eftersom rörelsemönstret i yttre kärnan är komplicerat medför det att också jordens magnetfält är mera komplicerat än ett dipolfält. Storskaliga avvikelser från dipolfält beror sannolikt på oregelbundenheter i dynamoprocessen, men småskaliga avvikelser kan även förorsakas genom förekomster av magnetiserbara mineral och malm i den yttre jordskorpan.
De yttre beståndsdelarna av jordens magnetfält är i satellitåldern mycket enklare att utforska än de inre. Man vet idag att växelverkan av jordens magnetfält med en ström av elektriskt laddade partiklar från solen, den s.k. solvinden, genererar storskaliga elektriska strömsystem i den jordnära rymden. Magnetfältet från dessa strömsystem deformerar jordens dipolfält till en struktur runt jorden, magnetosfären. Strömsystemen i magnetosfären är kopplade till andra strömsystem i den yttre, delvis joniserade atmosfären. Vid jordytan uppmäts den magnetiska effekten av dessa kombinerade strömsystem mest som småskaliga störningar av det inre fältet. Särskilt starka störningar kallas magnetiska stormar. Sådana kortvariga variationer i det geomagnetiska fältet är p.g.a. sammankopplingen med solvinden starkt beroende av solaktiviteten. Det geomagnetiska fältet varierar även under längre tidsrymder. Dessa förändringar kallas för sekulärvariationer. Under de senaste 2000 åren har jordens dipolfält nästan halverats i sin styrka. Aktuella värden är 0,06 mT vid polerna och 0,03 mT vid ekvatorn. Genom undersökningar av magnetiseringsriktningar i stelnad lava, paleomagnetism, har man kunnat visa att jordens magnetfält under loppet av miljontals år flera gånger helt ändrat sin polaritet. Sådana ompolariseringar verkar äga rum inom loppet av några tusen år.

Även andra himlakroppar såsom solen och planeterna har magnetfält. Hos Mars och Venus är detta svagt. Merkurius magnetfält liknar jordens i liten skala, men jätteplaneterna Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus har mycket starka magnetfält och därför mycket utsträckta magnetosfärer. Jupiters magnetfältstyrka vid ekvatorn är t.ex. mer än 10 gånger större än jordens. Att de dynamoprocesser som genererar planeternas magnetiska fält är komplicerade åskådliggörs tydligt hos Uranus och Neptunus, där dipolaxlarna avviker från rotationsaxlarna så mycket som 55° och dipolfältens centra befinner sig långt ifrån planeternas centra.

Kategori: 

Lägg till ny kommentar