جابجایی قطب شمال مغناطیسی زمین و تاثیر آن بر نور شمالگان

زمین نیز همانند بیشتر سیاره‌های منظومه‌ی شمسی، دارای میدان مغناطیسی خاص خود است. به‌خاطر وجود یک هسته‌ی آهنی مذاب، سیاره‌ی زمین درواقع شبیه یک آهنربای میله‌ای است. این آهنربا دارای یک قطب شمال و جنوب مغناطیسی است که از قطب‌های جغرافیایی جدا بوده و به‌وسیله‌ی یک میدان مغناطیسی به هم متصل می‌شوند.

این میدان از سیاره‌ی ما دربرابر تابش اشعه‌ها محافظت می‌کند و مسئول ایجاد نورهای شمالگان و جنوبگان است؛ رویدادهایی تماشایی که تنها در حوالی قطب‌ها قابل دیدن هستند. اگرچه با گزارش‌هایی درمورد حرکت قطب شمال مغناطیسی با سرعتی معادل ۵۰ کیلومتر در سال، این سؤال پیش می‌آید که آیا نورهای شمالگان نیز جا‌به‌جا خواهند شد یا خیر. ظاهرا مطالعه‌ی جدیدی که در مجله‌ی Geophysical Research Letters منتشر شده است، پاسخی برای این سؤال پیدا کرده است.

میدان مغناطیسی سیاره‌ی ما مزایای مختلفی دارد. بیش از دو هزار سال است که مسافران از این میدان برای جهت‌یابی در سرتاسر زمین استفاده می‌کنند. حتی برخی از حیوانات از روی میدان مغناطیسی می‌توانند راه خود را پیدا کنند. اما مهم‌تر اینکه، میدان ژئومغناطیسی به حفاظت از حیات روی زمین کمک می‌کند.

میدان مغناطیسی زمین صدها هزار کیلومتر از مرکز زمین گسترش پیدا می‌کند و با امتداد در فضای میان‌سیاره‌ای، فضایی را تشکیل می‌دهد که دانشمندان آن را مگنتوسفر می‌خوانند. مگنتوسفر موجب منحرف کردن تابش‌های خورشیدی و اشعه‌های کیهانی شده و مانع از نابودی اتمسفر ما می‌شود. اگرچه این حباب مغناطیسی محافظ کامل نیستند و مقداری از انرژی و مواد خورشیدی می‌توانند از مگنتوسفر عبور کنند. همان‌طور که این حباب مغناطیسی به‌سمت قطب‌ها کشیده می‌شود، شکل‌گیری صحنه‌ی تماشایی نورهای شمالگان را به‌دنبال دارد.

از آنجایی که میدان مغناطیسی زمین به‌وسیله‌ی هسته‌ی مذاب در حال حرکت آن ایجاد می‌شود، قطب‌های آن ساکن نیستند و به‌صورت مستقل از هم حرکت می‌کنند. درحقیقت از زمان کشف رسمی آن در سال ۱۸۳۱، قطب مغناطیسی شمال بیش از ۲۰۰۰ کیلومتر حرکت کرده و از شبه‌جزیره‌ی بوتیا در شمال کانادا به سمت بالای دریای منجمد شمالی جابه‌جا شده است. این حرکت به‌طور کلی آهسته و درحدود ۹ کیلومتر در سال بوده است و به دانشمندان اجازه داده تا به‌آسانی موقعیت آن را دنبال کنند.

اما از اوایل قرن حاضر، این سرعت به ۵۰ کیلومتر در سال افزایش پیدا کرده است. قطب مغناطیسی جنوب نیز در حال حرکت بوده اما سرعت حرکت آن بسیار آهسته‌تر و حدود ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر در سال است. این سرگردانی قطب مغناطیسی شمال موجب بروز مشکلاتی برای دانشمندان و مسیریاب‌ها شده است.

^{موقعیت‌های قطب مغناطیسی شمال (قرمز) و قطب ژئومغناطیسی در فاصله‌ی سال‌های ۱۹۰۰ تا ۲۰۲۰}

مدل‌های کامپیوتری پیش‌بینی‌کننده‌ی موقعیت آینده‌ی میدان مغناطیسی شمال قدیمی بوده‌اند و جهت‌یابی دقیق مبتنی بر قطب را دشوار می‌سازند. اگرچه جی‌پی‌اس‌ها کار می‌کنند ولی می‌توانند گاهی در مناطق قطبی غیرقابل اعتماد باشند. درواقع، قطب با چنان سرعتی در حال حرکت است که دانشمندان مسئول مکان‌یابی میدان مغناطیسی زمین اخیرا مجبور شدند مدل خود را زودتر از زمانی‌که انتظار داشتند، به‌روزرسانی کنند.

آیا شفق قطبی حرکت خواهد کرد؟

شفق قطبی به‌طور کلی به حالت بیضی شکلی در حوالی قطب‌های مغناطیسی زمین تشکیل می‌شود و بنابراین با حرکت قطب آن هم احتمالا حرکت خواهد کرد. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهند که قطب شمال به‌زودی به شمال سیبری خواهد رسید؛ اما تاثیر آن روی شفق قطبی به چه صورت خواهد بود؟

نور شمالگان در حال حاضر در شمال اروپا، کانادا و شمال آمریکا بیش از دیگر مناطق قابل مشاهده است. ولی اگر آن‌ها به‌دنبال قطب مغناطیسی شمال به‌سمت شمال و در طول قطب جغرافیایی حرکت کنند، این وضعیت نیز می‌تواند تغییر کند. درعوض، نورهای شمالگان از سیبری تا شمال روسیه آشکار خواهند بود و کمتر در مرزهای پرجمعیت آمریکا و کانادا می‌توان آن‌ها را مشاهده کرد.

پژوهشگران با استفاده از داده‌هایی که از سال ۱۹۶۵ جمع‌آوری شده بود، یک مدل کامیپوتری از شفق قطبی و قطب‌های مغناطیسی زمین ایجاد کردند. نتایج این مدل نشان داد که شفق قطبی به‌جای دنبال کردن قطب‌های مغناطیسی، قطب‌های ژئومغناطیسی را دنبال خواهند کرد. این قطب ها اختلاف کوچک ولی مهمی دارند.

^{قطب مغناطیسی در مقایسه‌با قطب ژئومغناطیسی}

قطب‌های مغناطیسی نقاطی روی سطح زمین هستند که در آنجا عقربه‌ی قطب نما به‌صورت عمود به سمت پایین یا بالا قرار می‌گیرد. آن‌ها لزوما به‌هم متصل نیستند و خط متصل‌کننده‌ی این دو نقطه لزوما از مرکز زمین عبور نمی‌کند. به خاطر همین موضوع، پژوهشگران برای ایجاد مدل‌های بهتر فرض می‌کنند که زمین مانند یک آهنربای میله‌ای است و مرکز آن قطب‌هایی را ایجاد می‌کند که دقیقا مخالف هم هستند. بدان معنا است که اگر ما خطی بین این نقاط رسم کنیم، آن خط به‌طور مستقیم از مرکز زمین خواهد گذشت. در نقاطی که این خط از سطح زمین می‌گذرد، قطب‌های جغرافیایی قرار دارند.

قطب‌های ژئومغناطیسی نسخه‌ی قابل اعتماد و میانگینی از قطب‌های مغناطیسی همیشه در حال حرکت هستند. ازاین‌رو به نظر می‌رسد که آن‌ها در هیچ منطقه‌ای با سرعتی که قطب مغناطیسی شمال درحال حرکت است، جا‌به‌جا نمی‌شوند. از آنجایی که شفق قطبی از نسخه‌ی میانگین میدان مغناطیسی پیروی می‌کند، احتمالا نورهای شمالگان نیز با آن سرعت در حال حرکت نیستند و به‌نظر می‌رسد حداقل در زمان فعلی شفق‌های قطبی سرجای خود باقی بمانند.

ما قبلا می‌دانستیم که قطب مغناطیسی در حال حرکت است. هر دو قطب از زمان پیدایش زمین سرگردان بوده‌اند. درواقع حتی قطب‌ها وارونه نیز شده‌اند و قطب شمال مغناطیسی تبدیل به قطب جنوب مغناطیسی و قطب جنوب تبدیل به قطب شمال شده است. این وارونگی‌های مغناطیسی در طول تاریخ و به‌طور متوسط هر ۴۵۰ هزار سال یک بار اتفاق افتاده‌اند. آخرین وارونگی در حدود ۷۸۰ هزار سال پیش رخ داد و ممکن است در آستانه‌ی یک وارونگی دیگر قرار گرفته باشیم. البته باید بدانید که یک قطب سرگردان حتی با سرعت حرکت بالا، به‌جز برای دانشمندانی که کارشان مدل‌سازی آن است، مشکل چندانی ایجاد نخواهد کرد.