Геомагнитные толчки наконец воспроизведены и объяснены

Геомагнитные толчки — это непредсказуемые, быстрые и интенсивные аномалии в магнитном поле Земли. Механизмы этого явления оставались загадкой, пока исследователь из CNRS (Национального центра научных исследований Франции) в сотрудничестве с коллегой из Дании не создал компьютерную модель и не дал объяснение их возникновению. Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience 22 апреля 2019 года.

Геомагнитные толчки, впервые описанные в 1978 году, непредсказуемо ускоряют эволюцию магнитного поля Земли, что искажает его прогнозы на многолетней шкале. Поскольку магнитное поле влияет на множество аспектов человеческой деятельности — от навигации в смартфонах до полётов низкоорбитальных спутников, — его точное прогнозирование крайне важно. Эти толчки долгое время были проблемой для геофизиков.

Магнитное поле генерируется циркуляцией вещества в металлическом ядре Земли. Известны два типа движений, вызывающих вариации поля: медленные конвекционные течения (вековой масштаб) и «быстрые» гидромагнитные волны (масштаб в несколько лет). Учёные подозревали связь последних с толчками, но механизм их взаимодействия с конвекцией, распространения и усиления оставался неясен.

Чтобы решить эту загадку, Жюльен Обер из Института физики Земли в Париже совместно с коллегой из Технического университета Дании создали компьютерную симуляцию, максимально приближенную к физическим условиям земного ядра. Для расчётов, выполненных на суперкомпьютерах GENCI, потребовалось эквивалентно 4 миллионам часов процессорного времени.

Исследователям удалось воспроизвести последовательность событий, ведущих к геомагнитным толчкам: в симуляции они возникают из гидромагнитных волн, излучаемых во внутреннем ядре. Эти волны фокусируются и усиливаются по мере приближения к поверхности ядра, создавая магнитные возмущения, полностью аналогичные наблюдаемым толчкам.

Цифровое воспроизведение и понимание природы толчков открывает путь к улучшению прогнозов магнитного поля Земли. Выявление причин его вариаций также поможет геофизикам изучать физические свойства земного ядра и нижней мантии.