Hvorfor blar jordens magnetiske felt 'hvert eneste år? Uansett årsak eller årsaker til at det flytende jernet i jordas ytre kjerne flyter - dets strømmer, dets struktur, dets langsiktige sykluser - er viktig, enten som årsak, virkning eller litt av begge deler.
Hovedkomponenten i jordens felt - som definerer magnetpolene - er en dipol generert av konveksjon av smeltet nikkeljern i den ytre kjernen (den indre kjernen er solid, så dens rolle er sekundær; husk at jordens kjerne er godt over Curie-temperaturen, slik at jernet ikke er ferromagnetisk).
Men hva med den fine strukturen? Har den ytre kjernen tilsvarer Jordens atmosfære jetstrømmer, for eksempel? Nyere forskning fra et team av geofysikere i Japan kaster litt lys over disse spørsmålene, og antyder så hva som forårsaker magnetiske polvipp.
Om bildet: Dette bildet viser hvordan en tenkt partikkel som er suspendert i den ytre kjernen av jorden, har en tendens til å strømme i soner, selv når forholdene i geodynamoen varieres. Fargene representerer vortisiteten eller "rotasjonsmengden" som denne partikkelen opplever, hvor rød betyr positiv (øst-vest) flyt og blå betyr negativ (vest-øst) flyt. Venstre til høyre viser hvordan flyten reagerer på økende Rayleigh-tall, som er assosiert med flyt drevet av oppdrift. Fra topp til bunn viser hvordan flyt reagerer på økende vinkelhastigheter for hele geodynamosystemet.
Jetstrømmen som sirkler kloden og de som er i atmosfæren til gassgigantene (Jupiter, Saturn, osv.) Er eksempler på sonestrømmer. ”Et vanlig trekk ved disse sonstrømmene er at de blir spontant generert i turbulente systemer. Fordi jordens ytre kjerne antas å være i en turbulent tilstand, er det mulig det er zonal strømning i det flytende jernet i den ytre kjernen, ”sier Akira Kageyama ved Kobe University og kollegene i sin nylige Nature-artikkel. Teamet fant et sekundært strømningsmønster da de modellerte geodynamoen - som genererer jordas magnetfelt - for å bygge et mer detaljert bilde av konveksjon i jordas ytre kjerne, et sekundært strømningsmønster bestående av indre arklignende radiale plommer, omgitt av vestover sylindrisk sonestrøm.
Dette arbeidet ble utført ved bruk av Earth Simulator superdatamaskin, basert i Japan, som tilbød tilstrekkelig romlig oppløsning for å bestemme disse sekundære effektene. Kageyama og teamet hans bekreftet også, ved bruk av en numerisk modell, at denne strukturen med dobbel konveksjon kan eksistere sammen med den dominerende konveksjonen som genererer nord- og sørpolene; Dette er en kritisk konsistenssjekk på modellene deres, "Vi bekrefter numerisk at den doble konveksjonsstrukturen med en slik zonal strømning er stabil under et sterkt, selvgenerert dipolmagnetisk felt," skriver de.
Denne typen zonal flyt i den ytre kjernen har ikke blitt sett i geodynamo-modeller før, hovedsakelig på grunn av mangel på tilstrekkelig oppløsning i tidligere modeller. Hvilken rolle disse sonestrømmene spiller i tilbakeføringen av jordas magnetfelt er et forskningsområde som Kageyama og teamets resultater nå kan nå.
Kilder: Physics World, basert på et papir i utgaven av Nature 11. februar 2010. Earth Simulator hjemmeside
