Ученые выяснили, как магнитное поле Земли влияет на поток в ядре планеты

Фото из открытых источников

Трио физиков, двое из Университета Ковентри в Великобритании и третий из Национальной лаборатории интенсивных магнитных полей во Франции, продемонстрировали, как магнитное поле Земли может влиять на внутренние потоки, используя то, что они называют экспериментом «Маленькая Земля».

В своем исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, Альбан Потера, Келиг Ожог и Франсуа Дебре построили и настроили экспериментальную установку, которая имитировала то, как магнитное поле Земли может влиять на внутренние планетарные потоки, и почему, по их мнению, это может объяснить расхождения между теоретическими предсказаниями и спутниковыми наблюдениями за Землей.

Предыдущие исследования показали, что внутреннее ядро Земли по сути является горячим металлическим шаром. Внешнее ядро, находящееся под мантией, как полагают, состоит из более холодного жидкого металла. Поскольку оба вращаются, результатом является генерация электрического тока, который, в свою очередь, приводит к генерации магнитного поля.

Исследователи отметили, что модели, описывающие потоки внутри Земли, обычно не включают в себя то, как магнитное поле влияет на потоки, которые его генерируют. По этой причине они построили аппарат, который мог точно имитировать внутренний механизм Земли. 

Команда описала аппарат в его самой базовой форме как модель Земли, использующую бак, который был частично заполнен 30% серной кислотой, установленной внутри сильного магнитного поля. Они использовали лазер для измерения полученных потоков. Чтобы создать сильное магнитное поле, они поместили свой аппарат в магнитное поле, созданное массивным магнитом внутри Лаборатории сильного магнитного поля в Гренобле во Франции. Аппарат позволял поместить большой вращающийся бак внутри еще большего магнитного поля.

Чтобы лучше имитировать реальные условия, исследователи нагревали резервуар от его центра — они также сделали верхнее полушарие плоским и установили резервуар, наполненный водой, на его вершине, чтобы обеспечить охлаждающий эффект. Последним шагом было добавление в жидкости крошечных стеклянных частиц, чтобы дать лазеру возможность видеть и измерять динамику.

Команда использовала аппарат для картирования направления текущих жидкостей и их скорости в двух основных местах внутри резервуара. Они обнаружили, что их установка может быть использована для разработки новых теорий для более точного описания движения потока внутри Земли, чем это делалось в прошлом.