地磁気逆転

地磁気反転とは、惑星の磁場が変化して、磁北磁南の位置が入れ替わることです。

これは過去83000万年の間に183回起きていて、100万年に2~3回の頻度で平均して起きています。磁場の変化の前に、地球の磁場は弱くなり、落下する前に回転している頂上のように動き回ります。科学者達は、大西洋中部の海嶺の近くの海底の磁気の研究の結果として、このことを知っています。溶岩は、このクレバス(海底の隙間)からゆっくりと移動し、酸化鉄の分子とともに冷えて、地球の磁場の新しい方向を指し示しています。私たちは、この磁場の歴史を今日見て、過去の多くの反転を振り返ることができます。

逆転は、0.10万年未満から5,000万年の間隔で起こります。これらの期間はクロンと呼ばれています。

これらの変化にはパターンがなく、ランダムに起こっているように見えます。周期は、0.1年から100万年の間で、平均45万年です(図を参照)。ほとんどの逆転現象が起こるまでには、1,000年から10,000年かかります。

最新のもの、ブルンヘス=マトヤマの逆転現象は、78万年前に発生し、人類が生きている間に非常に早く起こった可能性があります。ラシャン現象として知られている短い完全な逆転現象は、4万1000年前の最後の氷河期に発生しました。この反転は約440年しか続きませんでしたが、実際の極性の変化は約250年続きました。この変化の間、磁場の強さは、現在の強さの5%まで弱まりました。反転に至らない短時間の混乱は、地磁気の遠足と呼ばれています。



 過去500万年間(鮮新世と第四紀、後期新生代)の地磁気の極性。 暗部=極性が現在と一致している期間 明るい部=極性が反転している期間Zoom
過去500万年間(鮮新世と第四紀、後期新生代)の地磁気の極性。 暗部=極性が現在と一致している期間 明るい部=極性が反転している期間

過去の記録

過去の地磁気の反転の記録は、まず海底の磁気ストライプの反転を観測することで気づかされました。これがやがてプレートテクトニクスの理論を発展させることになった。海底が広がる速度が比較的一定であることから、玄武岩に「縞模様」が生じます。これらの過去の磁場から極性を推測することができます。海底に沿って磁力計を曳航してデータを取得します。

現存する未沈埋蔵の海底は約1億8000万年以上前のものはないので、より古い反転を検出するために他の方法が使われています。ほとんどの堆積岩には微量の鉄分を豊富に含む鉱物が含まれています。岩石の向きは、それらが形成されたときの磁場を反映しています。岩石は、後の過程で変化しない限り、その記録を保持しています。

スーパークロン

スーパークロンとは、少なくとも1,000万年以上続く極性の間隔のことである。スーパークロンには、白亜紀のノーマルキアマンの2つの確立されたスーパークロンがある。

白亜紀通常期(白亜紀スーパークロニクルまたはC34とも呼ばれる)は約4000万年続いた。白亜紀通常期から現在までの間は、一般的にゆっくりと頻度が増加しています。

キアマン・リバース・スーパークロンは、後期炭素温帯から後期ペルミ紀まで続いた。つまり、3億12000万年前から2億62000万年前(マイア)までの50000万年以上です。磁場の極性が逆転していた。キアマン」という名前は、オーストラリアのキアマという村に由来しており、1925年にスーパークロンの最初の地質学的証拠のいくつかが発見されました。



ジュラ紀中期以降の地磁気の極性Zoom
ジュラ紀中期以降の地磁気の極性

原因

地球をはじめとする磁場を持つ惑星の磁場は、惑星のコアにある溶融鉄のダイナモ作用によって引き起こされます。この対流(運動)によって電流が発生し、それが磁場を発生させる。惑星ダイナモのシミュレーションでは、その根底にあるダイナモとは逆の現象が起こる。例えば、UCLAのGary Glatzmaier氏と共同研究者のPaul Roberts氏は、地球内部の電磁気学と流体力学の結合の数値モデルを実行しました。彼らのシミュレーションでは、4万年以上の時間をかけてシミュレーションされた磁場の主要な特徴が再現され、コンピュータによって生成された磁場が反転しました。また、実験室の液体金属実験VKS2では、不規則な間隔での大域的な磁場の反転が観測されている。



生活への影響

私たちの知る限りでは、生命への影響はありません。逆転が絶滅に関係しているかどうかを調べるための研究が行われてきた。統計的分析では、逆転現象と絶滅との間に相関関係があるという証拠はありません。



質問と回答

Q:地磁気逆転とは何ですか?


A:地磁気逆転とは、惑星の磁場が変化して、北磁場と南磁場の位置が入れ替わることです。

Q:地磁気逆転はどのくらいの頻度で起こるのですか?


A:100万年に2〜3回程度で、その周期は10億年以下から5000万年までといわれています。

Q: 逆転にはどれくらいの時間がかかるのでしょうか?


A: 多くの場合、1,000年から10,000年の間に反転が起こります。最新のブルンヘス-マツヤマ回帰は78万年前に起こったもので、人間が生きている間に起こったのかもしれません。

Q: 短時間の完全な反転の例にはどのようなものがありますか?


A: ラシャン・イベントと呼ばれる短期間の完全な逆転現象は、わずか4万1000年前の最終氷期中に起こりました。この反転は約440年しか続かず、実際の極性変化は約250年続きました。

Q: この時、地球の磁場はどのくらい弱かったのでしょうか?


A:磁場の強さは、現在の5%程度まで弱くなりました。

Q:「クロノ」とは何ですか?


A:クロンとは、0.1〜100万年周期で、平均45万年周期で、パターンや規則性がなくランダムに発生する逆転現象のことです。

Q:地磁気変動とは何ですか?


A:地磁気エクスカージョンとは、完全な反転には至らないものの、地球磁気の変化を引き起こす短時間の乱れのことです。

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