منتديات المُنى والأرب - أصل المجال المغناطيسي الأرضي

أصل المجال المغناطيسي الأرضي

قبل أكثر من 1000 سنه اكتشف الصينيون انه اذا وضعنا شظيه رفيعه من حجر ما في وعاء يطفو على سطح الماء فأنه سيتغير اتجاه هذه الشظيه و دائما ما تتموضع باتجاه معين, سمي هذا الحجر فيما بعد المغناطيس و من هذا الاكتشاف اخترعت البوصله, في عام 1600 نشر William Gilbert بحثا بعنوان De Magnete, معتمدا على قياساته للمجال المغناطيسي الارضي حول الكره الارضيه و بين فيه ان الكره الارضيه مثل المغناطيس الكبير عوضا عن الفكره التي كانت سائده في ذلك الزمان أن المجال المغناطيسي الارضي يسببه شيء خارج الارض و في عام 1838 اثبت غاوس ان مصدر المجال المغناطيسي الارضي يقع اما في مركز الارض او بالقرب منه

http://knol.google.com/k/-/-/1x8elf7...%20%281%29.jpg

تتصرف الارض كمغناطيس عملاق يمتد حتى الفضاء الخارجي حولها حاميا الارض من الجسيمات المشحونه القادمه من الفضاء الخارجي او الرياح الشمسية و لكن هذا المجال المغناطيسي غير منتظم و غير ثابت بالقيمه و بالاتجاه كما تبينه الصورة التالية, و السبب ان الارض من الداخل هي حارة بما يكفي ليتشكل المغناطيس (درجه الحراره التي تفقد الماده عندها خصائصا المغناطيسية تسمى درجة كوري) لذلك يجب ان يتم تزويد المغناطيس الارضي بالطاقة بشكل مستمر و إلا ستفقد الارض مغناطيسيتها و ستصبح عرضة للرياح الشمسية, لذلك يجب ان يوجد هذا المصدر للطاقة بالقرب من مركز الأرض حيث مسبب المجال المغناطيسي.

http://knol.google.com/k/-/-/1x8elf7...phere-x600.jpg

في عام 1919 اقترح Larmor أن المجال المغناطيسي الشمسي يمكن ان يبقى مستمرا على طول الزمن بسبب عمليه ميكانيكية تشمل مولدا ذاتيا للمجال. Elsasserو Bullard تبنو الفكرة و طبقوها على المجال المغناطيسي الأرضي حيث ان المجال المغناطيسي الارضي ينتج من مولد ذاتي موجود في لب الارض السائل.

يعمل هذا المولد ايضا على تضخيم المجال المغناطيسي, و منذ عام 1939 اعتقد ان المجال المغناطيسي الارضي ينشأ بسبب تيارات الحمل الموجوده في لي الأرض السائل حيث ان هذا السائل بطبيعته موصل للتيار الكهربائي.

إن فكرة تيارات الحمل و التي تتفاعل مع قوى كوروليوس الناتجه من دوران الارض حول نفسها تعمل كمولد و مضخم للمجال المغناطيسي, تبدو الفكره منطقيه للان حيث انها تفسر وجود المجال المغناطيسي الارضي, و لكن هل تيارات الحمل هذه ستستمر بالحركه! و توليد المجال المغناطيسي.

ابسط مفهوم لتيارات الحمل حسب Chandrasekhar: تنشا تيارا ت الحمل عندما يتم تسخين طبقه رقيقه من السائل من الاسفل بوجود تدرج بدرجات الحراره او فرق بدرجات الحراره بين هذه الطبقه و الطبقه التي تليها حيث تصبح هذه الطبقه اقل كثافتة من الطبقات التي فوقها و تصعد الى اعلى فوق جميع الطبقات الى ان تاتي طبقه اخرى تكون اقل كثافة منها. يميل المائع الى ان يعيد ترتيب نفسه ليقلل من الاختلافات الحراريه بين اعلى طبقه و ادنى طبقه و عليه تنشأ تيارات الحمل لتعيد توزيع الحراره في داخل المائع .

ظهر الدراسات ان مجال الارض المغناطيسي موجود منذ 3.5 بليون سنه و هو مستقر لفترة طويلة من الزمن اذا تجاهلنا الانعكاسات و عكس الاقطاب التي تحدث فيه, و عليه فإن المائع الارضي الذي ينشيء المجال المغناطيسي بسبب تيارات الحمل الناتجه فيه يجب ان يكون مستقرا و ثابتا على الاقل لفترات زمنيه طويلة و يجب ان تبقى تيارات الحمل التي تنشأ في لب الارض السائل ثابتة القيمة و الاتجاه!.
الان يظهر السؤال المهم: هل يمكن ان تبقى فعلا تيارات الحمل هذه مستقره و ثابته بما فيه الكفايه لفترات زمنيه طويله تمكننا من تاريخها باصخور الموجوده في قعر المحيط؟ و هو السؤال الذي طرحه J. Marvin Herndon (هو المؤلف الاصلي للموضوع ايضا )
لينتج تيارات حمل في لب الارض السائل لفترات زمنيه طويله و تكون هذه التيارات مستقره فانه يلزم وجود تدرج ثابت و مستقر بدرجات الحراره بين اعلى اللب السائل و ادناه , لذلك جب ايجاد طريقه لنكي نبقي على الفرق في درجات الحراره بين اعلى و اسفل اللب السائل في الارض و هنا تكمن المشكلة!

ان قلب الارض السائل مغلف ببطانه عازله للحرارة هي الستار الصخري حيث سمكه تقريبا 2900 كم وهو سيء التوصيل للحرارة و سعته الحرارية قليلة, لذلك فان كمية الحرارة التي ينقلها اللب السائل بواسطة تيارات الحمل الى الجزء الاسفل من الستار لن يتم تبديدها بفعالية في الغلاف الصخري و اذا فان تيارات الحمل سوف لن تكون مستقره نهائيا و لن تدوم لفترات طويله لكي تنتج مجالا مغناطيسيا ارضيا مستقرا لفترات طويلة. لحل المشكله فرض J. Marvin Herndon في عام 1993 وجود طبقة من المائع السائل في لب الارض الداخلي يجعل عمليه التبادل الحراري مستمرة لفترات طويلة من الزمن معتمدا على فكره كان قد طرحها من قبل تقول بوجود مفاعل نووي ارضي GeoReactor يعمل على توليد الحرارة في لب الارض و يعمل هذه المفاعل كمزود للطاقه للنظام المغناطيسي الارضي او للالية التي يتولد بها المجال المغناطيسي الارضي.
في عام 1996 نشر J. Marvin Herndon بحثا في المجله العلمية الامريكيه يصف فيه ان المفاعل النووي الارضي يتكون من قلب من اليورانيوم محاطا بغلاف من نواتج الانتشار و بقايا تحلل المواد المشعة كما تبين الصورة التالية
http://knol.google.com/k/-/-/1x8elf7...cture-x600.jpg

في عام 2007 قدم J. Marvin Herndon دليلا على ان الغلاف المحيط باليورانيوم هو مائع و اعطى تفسيرا جديدا لنشئة المجال المغناطيسي الارضي حيث ان مولد المجال المغناطيسي الارضي يكون بداخل المفاعل النووي الارضي حيث يمكن للحرارة المتولدة داخل قلب المفاعل الننوي الارضي ان تنتقل الى السائل المحيط به ثم ستصل الى موصل جيد للحرارة هو لب الارض السائل حيث تنتقل به الحرارة, ان هذه الالية تضمن وجود تيارات حمل ثابتة و مستقرة لفترات طويلة من الزمن الامر الذي يضمن انتقال الحرارة
http://muntda.jga.org.jo/images/stat.../wol_error.gifهذه الصورة تم تصغيرها تلقائيا . إضغط على هذا الشريط هنا لعرض الصورة بكامل حجمها . أبعاد الصورة الأصلية 601x436 .http://knol.google.com/k/-/-/1x8elf7...actor-x600.jpg

و ينشأ المجال المغناطيسي الارضي بنفس الالية الناتجة عن تاثير دوران الارض و قوى كوروليوس

http://knol.google.com/k/-/-/1x8elf7...ynamo-x600.jpg

كما هو مبين بالصورة.
و المفهوم الذي طرحه J. Marvin Herndon ينطبق على مجموعة الكواكب التي لها مجال مغناطيسي خاص بها.
http://muntda.jga.org.jo/images/smilies/i.gif