Dünyanın Magnetik Alanı

Dünyanın manyetik alanı nedir?
Dünya küre şeklinde bir mıknatıs gibidir. Bu yüzden etrafında bir manyetik alan vardır. Dünya'nın manyetik alanı, Dünya'nın merkezine konmuş çubuk bir mıknatısın (dipol) oluşturduğu manyetik alana benzer. Bu dipolün ekseni, Dünyanın dönme ekseniyle 11 derecelik bir açı yapar. Bu da coğrafik kuzey ve güney kutuplarının, manyetik kuzey ve güney kutuplarından farklı yerlerde olduğunu gösterir. Dünya'nın manyetik alanı vektörel bir büyüklüktür. Dünya üzerinde herhangi bir yerdeki manyetik alan bu vektörün yönü ve şiddetiyle tanımlanır. Genellikle bu vektörün bileşenleri olan manyetik deklinasyon, D, yatay bileþen, H ve düşey bileşen, Z, ölçülür ve bu üç bileşenden manyetik alanın diğer bütün bileşenleri hesaplanabilir.

Manyetik alan, dünyanın likit olan çekirdeğindeki konveksiyon akımları ile oluşturur. Çekirdekteki konveksiyon hareketleri, zaman içinde “Self Exciting Dynamo Action” denilen manyetik alanı meydana getirir. Bu konveksiyon hareketlerinin dünyanın oluşumundan beri meydana geldiği ve jeomanyetik alanýn milyarlarca yıldan beri var olduğu düşünülmektedir. Bununla beraber polarite zaman içinde değişiklik gösterir.

Radyoaktif yansıma ve kimyasal faklılaşma çekirdekte güçlü bir konveksiyon akım oluşturur. Bu da doğal bir elektrik jeneratörüdür. Burada konvektif kinetik enerji, elektrik ve magnetik enerjiye dönüşür. Kısaca elektrik taşıyan demirlerin hareketi, magnetik alandaki elektrik akımlarına neden olur. Bu elektrik akımları kendi magnetik alanlarını yaratır. Bu dahili geri besleme magnetik alanları güçlendirir, bu da konveksiyon akımları için enerji kaynağıdır.

Dünya Bir Mıknatısmıdır??
Anlam olarak evet denebilir. Dünyanın katmanlarına bakarsak; çeşitli kimyasal bileşimler ve değişik fiziksel özellikler görülür. Dünyanın kabuğunda kalıcı mıknatıslanmalar vardır. Çekirdeğin içi katı demirdir, bunlar kendi magnetik alanlarını yaratır. Yüzeyde ölçtüğümüz magnetik alanın büyük kısmını bu meydana getirir. Bu nedenle dünyaya mıknatıs diyebiliriz. Tabi ki içinde bir çubuk mıknatıs yoktur. Kalıcı mıknatıslanmanın, 650 0C nin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda olduğu bilinmektedir. Termal hareketlerin atomları yeterli bir güçle ve düzenli bir şekilde değiştirmesi ve yönlendirmesi kalıcı mıkknatıslanmaya neden olur. Dünyanın çekirdeği binlerce santigrat derece sıcaklıktadır. Bu nedenle çekirdeğin kendisi değil fakat; bu olaylar jeomasnetik alanın en büyük kaynağıdır..

Dünya, etrafı magnetik alanla çevrelenmiş büyük küresel bir mıknatıs gibi davranır. Dünya magnetik alanı, kuzey ve güney kutupları olan, merkezde yerleşmiş bir dipol mıknatıs çubuk olarak tanımlanır. Dünyanın dönüş ekseni ile dipolün ekseni arasnda yaklaşık olarak 11 derece fark vardır. Bu kuzey ve güney coğrafi kutuplarla, magnetik kutupların üst üste gelmediğini gösterir. Herhangi bir noktadaki yer magnetik alanı, ölçülen bileşen ve yön ile belirtilir. Sıklıkla ölçülen parametreler Magnetik Deklinasyon D, Yatay Bileşen H, ve Düşey Bileşen Z dir. Bunlarla magnetik alanın diğer tüm parametreleri hesaplanabilir.

Magnetik alan değişik yerlerde değişik değerlerdedir. Magnetik alan zamana ve yere göre değildir. Bu düzensiz değişimi bulabilmek için birçok yerde birçok magnetik ölçüm yapmak gerekir. Bununla beraber magnetik alanda bazı düzenli değişimler de vardır. Magnetik kutuplarda düşey bileşen dip=90 derece, yatay bileşen 0 derecedir ve pusula magnetik deklinasyonu göstermez. Kuzey uç, kuzey magnetik kutupta aşağı doğru, güney kutupta yukarı doğrudur. Magnetik ekvatorda düşey bileşen veya inklinasyon sıfırdırr. Magnetik ekvator dünyanın coğrafi ekvatoruna benzemez sabit değildir fakat çok yavaş değişkendir.

Arzın Merkezinin Manyetik Sırları

Depremler, püskürmeler ve Dünya'nın sürekli değişen manyetik alanları üzerinde yapılan gözlemler, uzmanların gezegenimizin merkezine yeni bir kapı açabilmesini sağladı.Jules Verne yüz yılı aşkın süre önce Arzın Merkezine Seyahat romanını yazdığında, ışıldayan kristaller ve çalkantılı bir deniz, tarih öncesinden kalma hayvanlar ve dev mantarlar bulunacağını tasavvur etmişti.

Yer kabuğunun altı, aslında tam anlamıyla bir sır küpü. Günümüzde bile Satürn'ün halkaları konusunda yerkürenin çekirdeği hakkındakinden daha çok şey biliniyor.Ancak artık bu durum değişmeye başladı. Sismolog Profesör Rick Aster "Dünyanın derinliklerini gerçek anlamda keşfetmek konusunda altın çağa girdik." diyor.Bilim adamları için Dünya'nın merkezini keşfetmek Ay'ı incelemekten bile zor.

Bu merakı kamçılayan unsurların başında, çekirdeğin canlılar için hayati nitelikte olan manyetik alanları oluşturuyor olması geliyor.Manyetik alanlar arıların kovanlarını bulmasını, deniz kaplumbağalarının, kuşların ve kelebeklerin göç edebilmesini sağlıyor.Aynı zamanda uzayın tehlikeleri ile bizler arasında koruyucu bir kalkan oluşturuyor; güneş rüzgarlarının taşıdığı radyasyonun dünyaya ulaşmasını önlüyor.

Metal Kristallerinden Bir Orman

Uzmanlara göre Verne'in muhayyelesinde oluşturdukları da gerçekten bütünüyle uzak değil.Dünyanın merkezine seyahat etme düşüncesi ise hayata geçirilebilecek gibi görünmüyor, çünkü derinlere inildikçe ısı ve basınç hızla yükseliyor.Uzaktan kumandayla yapılan sondajlarda bile insanın inebildiği en derin nokta 12 kilometre. Rekoru elinde tutan Rusya'daki Kola Süperderin Sondaj Kuyusu, dünyanın merkezine olan uzaklığın sadece binde ikisine dek inebiliyor.

Ancak sismoloji (deprem bilimi) uzmanların çekirdek konusunda fikir sahibi olmasını sağlıyor. Büyük depremlerin oluşturduğu sismik dalgalar Dünya'nın bir ucundan öbür ucuna iletildiği için uzmanların içeridekilere ilişkin bir tablo oluşturmasını sağlıyor.Sismolojiyi "kilidi kıran uygulama" olarak niteleyen Aster, çekirdeğin dışında eriyik bir tabaka olduğunu gösteriyor; "bu neredeyse su kadar akıcı, akkor halinde metallerden oluşan muazzam bir okyanus" diyor.

Bu dış çekirdek, Mars büyüklüğünde. Ancak Rus matruşkaları gibi bunun altında bir çekirdek daha var. Katı metal bir top çeklindeki iç çekirdeğin büyüklüğü Ay'a yakın.Uzmanlar bunun demir-nikel alaşımından oluştuğunu düşünüyor.Dünyanın merkezinde çok büyük kristaller bulunabilir. Bunlar 10 km bile olabilir. "(Profesör Kei Hirose ,Tokyo Teknoloji Enstitüsü)''

Profesör Kei Hirose, Japonya'nın Osaka kenti yakınlarındaki laboratuvarında çekirdeğin koşullarını oluşturmaya karar vermiş. 10 yıllık çalışmalarının sonunda da başarıya ulaşmış.Önce iki elmasın uçlarından bir kıskaç yapan Hirose, bunlar arasında bir parça demir-nikeli atmosfer basıncının 3 milyon katı basınca tabi tutup 4,500 dereceye kadar ısıtmış. Bu olağanüstü koşullar altında alaşımın kristal yapısı değişip kristaller hızla büyümüş. Hirose, "Dünyanın merkezinde de çok büyük kristaller bulunabilir. Bunlar 10 km bile olabilir." diyor.Hirose bu kristallerin kutuplara doğru bir orman gibi şekilleneceğini düşünüyor.

Manyetik Güç Zayıflıyor

Dünyanın manyetik alanını oluşturan ise iç çekirdek değil, dış çekirdeğin eriyik metalleri. Dünya'nın dönmesi ve milyonlarca yıldır yavaş yavaş soğumasıyla bu tabaka elektromanyetik bir dinamo etkisi yapıyor.Temel ilke bu olsa da, eriyik metalin nasıl hareket ettiği bir sır. Dünya dönerken merkezinden ısı kaybediyor; bu da derinlerdeki kızgın okyanusta karmaşık akış modelleri oluşturuyor.Maryland Üniversitesi'nden jeofizikçi Profesör Dan Lathrop, "Çekirdeği Dünya'nın atmosferi gibi düşünebilirsiniz; burada da fırtınalar, cepheler ve kötü koşullarla sürekli değişken bir ortam var" diye anlatıyor.Lathrop oluşturduğu büyük model üzerinden manyetik sahanın asla sabit olmadığını, sürekli dalgalandığını gösteriyor.

Dünya'nın manyetik alanı son 180 yıldır sürekli olarak zayıflayageldi. Ancak bir alan var ki her yerden daha büyük hızla zayıflıyor. Atlas Okyanusu'nun güneyi ve Güney Amerika'nın orta kesimlerine denk düşen bu alana 'Güney Atlantik Anomalisi' deniyor.Uzay araçları için bu alan yaygın bilinen bir tehlike, çünkü burada oluşan manyetik çukur uyduların yörüngesine yüklü parçacıklar girmesine ve elektronik cihazlarının aksamasına yol açıyor.

Uzmanlar, uydu işletmecilerinin başını ağrıtan bu sorunun Dünya'nın manyetik alanında büyük bir değişimin habercisi olabileceği kanısında.Bilim adamları manyetik sahanın dış çekirdek düzeyindeki haritasını oluşturduklarında, Güney Atlantik Anomalisi'nin altında, bildik kuzey-güney yarıküre ayrımının geçerli olmadığını farketti. Burada bazı noktalarda yer yer manyetik saha tersine dönmüştü ve yön güney yerine kuzey olarak görünüyordu.

Yeraltında olup bitenleri hava olaylarına benzeterek açıklayan Lathrop, eriyik metal tabakasında "sıradışı derecede şiddetli bir cephe oluşmasıyla" sahanın tersine döndüğünü düşünüyor.Lathrop'a göre, bu gibi küçük alanlar derinleşir ve yayılırsa Dünya'nın manyetik sahası alabora olma noktasına gelip tamamen değişebilir.Ancak bu bir gecede olabilecek bir değişim değil. Süreç binlerce yıl alabilir, bu süre içinde de saha hayli karışık bir dağılıma sahip olur.

Örneğin manyetik kutuplar ekvatora kayabilir. Bu durumda beraberlerinde harikulade Kuzey Işıkları'nı da götürür.

Çekirdekteki akışta meydana gelen değişiklikler Dünya'nın manyetik sahalarını daha önce de yüzlerce kez tersine döndürdüğünden, bu çok da şaşırtıcı bir sonuç olmaz.Lathrop "Mesele Dünya'nın manyetik alanını tersine çevirip çevirmeyeceği değil; bunu ne zaman yapacağı" diyor.Bu değişimin vakti, çekirdeğin sırlarından sadece biri. Yine de yüzyıllarca burada ne olabileceğini kurgulamakla yetinen insanlık, 6.000 km altımızdaki bu büyük mucizeyi nihayet kavramaya başlıyor.


Kaynak: BBC (31 Ağustos 2011)

Dünya'nın Merkezine İnecek Dev Proje

Bilim insanları, gezegenimizin oluşumuna ait çok önemli bilgilere ulaşabilmek için Dünya’nın çekirdeğine inilmesini sağlayacak dev bir sondaj projesi üzerinde çalışıyor. Bir milyar dolarlık proje kapsamında, yer kabuğunun en ince olduğu noktadan başlayacak sondajla 2020 yılında çekirdeğe ulaşılabileceği öne sürüldü.

Bilim dünyası, Dünya’nın en çok merak edilen ve oluşumu hakkında büyük sırlar sakladığı bilinen çekirdeğine inmenin bir yolunu bulmuş görünüyor. Teknolojik yetersizlikler bugüne kadar Dünya’nın çekirdeğini ulaşılmaz bir yer kılsa da, Japonya’nın büyük rol oynayacağı uluslararası bir proje kapsamında altı kilometre derine inilerek çekirdekten numune toplanması amaçlanıyor. CNN’in haberine göre, projenin başını Japonya’nın Entegre Okyanus Sondaj Programı (IODP) ekibi çekecek. Ekip, çekirdeği saran kabuğu delerek, bilim dünyasındaki en büyük keşiflerden birine kapı açacak.

Projenin direktörleri arasında bulunan Damon Teagle, CNN’e, “Dünya’nın çekirdeğine inmenin bilim tarihindeki en büyük zorluklardan biri olacağını” söyledi. Teagle, söz konusu proje için başarmaları gereken çalışmayı şöyle açıkladı: “Bir saç teli kalınlığındaki çelikten sicimi, bir havuzun en dibine indirmek ve burada milimetrenin 10’da biri kadar olan bir delikten metrelerce aşağı sokmaya benziyor.”

Üç Yerde Yapılabilir

Teagle, Japonlarla işbirliği içinde yürütülecek projenin Dünya’da üç noktadan yapılabileceğini, bu noktaların her birinin de Pafisik Okyanusu’nda bulunduğunu belirtti. Yer kabuğunun en ince olduğu bu noktada, çekirdeğe kadar uzanan altı kilometrelik mesafe sadece 30 cm genişliğindeki bir delikle aşılacak. Teagle, gerçekleştirecekleri projenin maliyetinin bir milyar dolar olduğunu, aynı zamanda da riskler içerdiğini ifade etti. Başarılı olunması halinde ise Dünya’nın oluşumunun yanı sıra, kimyasal yapısı hakkında bilinmeyen bilgilere ulaşılacak.

Sondaj ekibi, kabuğa ulaşabilmek için ilk önce kristalleşmiş kayalardan oluşan bir tabakayı delmek zorunda kalacak. Delinecek katmanların sertliği, sondaj için kullanılacak başlıkların son derece dayanıklı olmasını gerektiriyor. Projenin zorluğu da burada ortaya çıkıyor. Sondaj cihazının başlıkları, maksimum 50-60 saat kullanılabiliyor. Bu sürenin ardından başlığın değiştirilmesinin gerekmesi, sondaj işleminin iki-üç günde bir sürekli duracağı ve maliyetin önemli ölçüde artacağı anlamına geliyor.

Geçmişte Başarı Sağlanamadı

Dev sondaj aletini ve diğer donanımları Pasifik’te belirlenen noktaya taşımak için Japonların okyanusların derinliklerinde sondaj yapmak için kullandıkları Chikyu makinesi kullanılacak. 2002’de yapılan makine, bugüne kadar okyanuslarda bilimsel araştırmalar için açılan en derin delikleri açtı. Makinenin, bugün yer kabuğunun 2.2 km derinine inebilme kapasitesi bulunuyor.

Bilim insanları geçmişte Dünya’nın merkezine inmeyi denemiş ama başarıya ulaşamıştı. 1960 yılında ABD’nin başlattığı Mohole Projesi, yer kabuğunun birkaç metre derinine inmiş, 1966’da da iptal edilmişti. IODP, 2020’de başarıya ulaşabileceğini belirttikleri proje için bir milyar dolara ihtiyaç duyduklarını ve gerekli yardımı almak adına birçok ülkenin proje konusunda ikna edilmesi gerektiğini ifade etti. Teagle, istedikleri yardımı elde etmeleri halinde Dünya’nın merkezine 2020’de ulaşabileceklerini öne sürdü.

Kaynak : Ntvmsnbc / CNN (04 Ekim 2012,12:48)