Družice ESA objevily „druhé“ magnetické pole naší planety

Trojice satelitů studujících magnetické pole Země spolehlivě odhalila detaily magnetického pole vytvářeného oceánskými proudy. Čtyři roky shromažďovaly data družice systému Swarm vypuštěné Evropskou kosmickou agenturou ESA, které jsou určeny k mapování magnetického pole Země z nízké polární oběžné dráhy. Přispěly tak ke zmapování tohoto „druhého“ magnetického pole, které nám může například pomoci vypracovat lepší modely týkající se globálního oteplování.

Fyzik Nils Olsen z Technical University of Denmark představil tyto překvapující závěry na letošní konferenci European Geosciences Union ve Vídni a vysvětlil, jak se jeho vědeckému týmu podařilo odhalit detaily tak slabých signálů.

„Skutečně se jedná o velmi slabé magnetické pole,“ říká Nils Olsen. „Jeho intenzita je pouze 2,0 až 2,5 nanotesla ve vzdálenosti oběžných drah družic, což je zhruba 20 000× slabší, než je intenzita globálního magnetického pole Země.“

Na základní úrovni jsou obě pole důsledkem dynamového efektu produkovaného nabitými částicemi obíhajícími uvnitř kapalného prostředí. Silnější magnetické pole, které působí na střelku kompasu, vzniká na základě stálé rotace roztavené horniny hluboko pod zemským povrchem. Toto pole se rovněž podepisuje na uspořádání částic ponořených do zemské kůry, která také byla detailně studována družicemi Swarm.

ESA na uskutečněné konferenci uvolnila doposud nejdetailnější mapu pokrytou skvrnami otisků magnetického pole. Tento úžasný obrázek je vlastně soustavou jednotlivých nepatrných záznamů magnetického pole zemské litosféry, která zahrnuje zemskou kůru a nejsvrchnější vrstvy zemského pláště. Detailní struktury zemské kůry můžeme vidět s rozlišením 250 km. Avšak některé části kůry, například pod australským kontinentem, byly při leteckém průzkumu zmapovány s detailním rozlišením 50 km.

Podrobně však bylo zmapováno i „druhé“ dynamo, které překvapilo účastníky setkání. Ionty rozmístěné ve slané vodě pozemských oceánů rovněž vytváří neuvěřitelně slabé magnetické pole na základě pohybu oceánských proudů v důsledku slapových sil.

Slabé signály vytvářené pohyby, jako je například Golfský proud, jsou obtížným oříškem, nehledě na výrazný podklad silnějšího magnetického pole. Avšak příliv a odliv v důsledku slapových sil způsobených obíhajícím Měsícem produkuje jasné pulzy, které vytvářejí tyto vznikající velmi slabé signály.

Rozmanité metody ke studiu pohybu vody v oceánech jsou dokladem skutečnosti, jak zdokonalujeme modely popisující proudění tepelné energie kolem zeměkoule. Třebaže je voda schopná udržet významné množství tepla, předpovídaná schopnost naší planety vstřebat nadbytečné teplo zachycené rostoucím množstvím skleníkových plynů se opírá o znalosti, jak se oceánské proudy pohybují ve třech dimenzích – v trojrozměrném prostředí.

Znalosti o tom, kde veškerá tato teplá voda klesá hluboko pod povrch oceánů, může vysvětlit cykly urychlování globálního oteplování. Voda je schopna pohltit obrovské množství tepelné energie – a když budeme vědět, kudy takové množství teplé vody putuje, může nám to pomoci identifikovat příčiny zrychleného globálního oteplování.

V rámci projektu Swarm byly v roce 2013 vypuštěny tři identické družice, které v současné době obíhají kolem Země ve vzdálenosti 300 až 530 kilometrů. Jejich úkolem je sběr dat o vlastnostech magnetického pole Země.

„Použili jsme družice Swarm k měření signálů magnetických polí oceánských proudů od povrchu oceánů až po mořské dno, které nám dávají pravdivý globální obraz o oceánských proudech na všech hloubkách – a to je novinka,“ říká Nils Olsen.

Nová mapa „magnetického oceánu“ má rovněž další důležité použití. „Kromě toho, že tyto signály magnetických proudů rovněž indukují slabou magnetickou odezvu hluboko pod mořským dnem, tyto závěry mohou být využity ke zjišťování informací o elektrických vlastnostech litosféry Země a svrchního zemského pláště,“ říká Nils Olsen.

Pohybující se magma, vířící pod zemskou kůrou, je studováno použitím spojení gravitačních měření a seismologie. Hledání zákonitostí tlaku a napětí mezi dvěma magnetickými poli nám může pomoci zmapovat tyto proudy roztavených minerálů mnohem lépe. Tato měření mohou být jedním z klíčů k pochopení toho, co se děje pod povrchem naší planety.

Protože stále toho víme málo o tom, jak funguje magnetismus naší planety – například proč občas dochází k jeho přepólování – každý nový objev může mít velký význam.

Zdroj: https://www.sciencealert.com/esa-swarm-satellite-map-ocean-tides-magnetic-field; https://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Swarm_tracks_elusive_ocean_magnetism a https://www.universetoday.com/139077/did-you-know-the-earth-has-a-second-magnetic-field-its-oceans/

autor: František Martinek