Mengapa medan magnet Bumi 'terbalik' setiap sejuta tahun atau lebih? Apa pun alasan, atau sebabnya, cara aliran besi cairan teras luar Bumi - arus, strukturnya, kitaran jangka panjangnya - penting, baik sebagai sebab, akibat, atau kedua-duanya.
Komponen utama medan Bumi - yang mendefinisikan kutub magnet - adalah dipol yang dihasilkan oleh perolakan besi nikel lebur di teras luar (inti dalamannya padat, jadi peranannya adalah sekunder; ingat bahawa teras Bumi adalah baik di atas suhu Curie, jadi besi tidak feromagnetik).
Tetapi bagaimana dengan struktur halus? Adakah inti luar mempunyai setara dengan aliran jet atmosfera Bumi, misalnya? Penyelidikan baru-baru ini oleh sekumpulan ahli geofizik di Jepun memberi penerangan mengenai persoalan ini, dan mengisyaratkan apa yang menyebabkan tiang magnet terbalik.
Mengenai gambar: Gambar ini menunjukkan bagaimana zarah khayalan yang digantung di teras luar besi cair Bumi cenderung mengalir di zon walaupun keadaan di geodynamo bervariasi. Warna mewakili pusaran atau "jumlah putaran" yang dialami oleh zarah ini, di mana merah menandakan aliran positif (timur-barat) dan biru menandakan aliran negatif (barat-timur). Kiri ke kanan menunjukkan bagaimana aliran bertindak balas terhadap peningkatan bilangan Rayleigh, yang dikaitkan dengan aliran yang didorong oleh daya apung. Bahagian atas ke bawah menunjukkan bagaimana aliran bertindak balas terhadap peningkatan halaju sudut keseluruhan sistem geodinamik.
Angin aliran jet yang mengelilingi dunia dan yang ada di atmosfer gergasi gas (Musytari, Saturnus, dll) adalah contoh aliran zon. "Satu ciri umum aliran zona ini adalah bahawa mereka dihasilkan secara spontan dalam sistem bergolak. Oleh kerana teras luar Bumi dipercayai dalam keadaan bergelora, ada kemungkinan terdapat aliran zon di besi cair teras luar, ”kata Akira Kageyama di Universiti Kobe dan rakan-rakannya, dalam makalah Nature mereka baru-baru ini. Pasukan ini menemui corak aliran sekunder ketika mereka memodelkan geodynamo - yang menghasilkan medan magnet Bumi - untuk membina gambaran perolakan yang lebih terperinci di teras luar Bumi, corak aliran sekunder yang terdiri daripada bulu radial seperti lembaran dalam, dikelilingi oleh barat aliran zon silinder.
Kerja ini dilakukan menggunakan komputer super Earth Simulator, yang berpusat di Jepun, yang menawarkan resolusi spasial yang mencukupi untuk menentukan kesan sekunder ini. Kageyama dan pasukannya juga menegaskan, menggunakan model berangka, bahawa struktur konveksi dua ini dapat wujud bersama dengan perolakan dominan yang menghasilkan kutub utara dan selatan; ini adalah pemeriksaan konsistensi kritikal pada model mereka, "Kami secara numerik mengesahkan bahawa struktur konveksi dua dengan aliran zonal stabil di bawah medan magnet dipol yang dihasilkan sendiri," tulis mereka.
Aliran zonal semacam ini di teras luar belum pernah dilihat pada model geodynamo sebelumnya, disebabkan oleh kurangnya resolusi yang mencukupi pada model sebelumnya. Apa peranan aliran zon ini dalam pembalikan medan magnet Bumi adalah salah satu bidang penyelidikan yang dapat dikejar oleh Kageyama dan hasil pasukannya.
Sumber: Dunia Fizik, berdasarkan makalah terbitan Alam 11 Februari 2010. Laman utama Earth Simulator
