Zem ako magnet

Prečo strelka kompasu ukazuje na sever? Zem je obrovským magnetom, ktorého celý povrch pokrýva magnetické pole. Tyčový magnet zavesený na niti sa ustáli tak, že jedným koncom smeruje k severnému a druhým koncom k južnému pólu. Podobne sa spáva v blízkosti iného tyčového magnetu či cievky, ktorou preteká elektrický prúd. Magnetické póly sa nachádzajú v blízkosti severného a južného pólu. Zmagnetizované predmety, ako je strelka kompasu, sú priťahované k týmto pólom, preto jeden koniec magnetickej strelky ukazuje vždy na sever.

Severný magnetický pól sa nachádza v severnej Kanade, stovky kilometrov od geografického pólu. V oblasti magnetického pólu sa vôbec nedá orientovať podľa kompasu – strelka ukazuje, ako chce.

Pôvod zemského magnetického poľa

Tekutá vrstva vonkajšieho jadra umožňuje, aby sa pri otáčaní Zeme okolo osi plášť a kôra otáčali rýchlejšie ako vnútorné jadro. Elektróny jadra sa preto vo vzťahu k plášťu a kôre relatívne pohybujú, vytvárajú akési prírodné dynamo, ktoré produkuje magnetické pole. Podobné pole vyvoláva elektrická cievka.

Magnetické pole vnútri Zeme predstavuje asi 90% poľa nameraného na zemskom povrchu. Zvyšok pripadá na prúd nabitých častíc pochádzajúcich zo Slnka a na magnetizmus hornín zemskej kôry. Nepravidelnosti magnetického poľa na zemskom povrchu závisia od malých vírov v tekutej časti jadra – premiestňovaním vírov vzniká dlhodobé kolísanie geomagnetického poľa, čo na daných miestach postupne mení smer magnetického severu.

Magnetická os Zeme je od zemskej geografickej osi odklonená asi o 11o a magnetické póly nie sú totožné s geografickým severným a južným pólom. Uhol odklonu oboch osí sa ustavične mení, ale dlhší čas – desiatky tisícov rokov – je ich priemerná vzájomná poloha prakticky rovnaká.

Strelka kompasu sa odchyľuje od severného a južného geografického pólu a táto odchýlka sa volá deklinácia. Je to uhol medzi smerom strelky kompasu a geografickým severom, ktorý sa musí brať do úvahy napríklad pri navigácií lodí. Na rozličných miestach Zeme je rôzna, aj keď to nie sú veľké rozdiely. Malé zmeny v magnetizme sú pravdepodobne vyvolané malými prúdmi a vírmi vo vonkajšom jadre, ktoré vznikajú pri styku jadra s plášťom. Aj veľké telesá magnetických hornín a rúd v kôre spôsobujú zmenu magnetického poľa. Ovplyvňujú ho tiež elektricky nabité častice zo Slnka. Prúdia vo vrchnej atmosfére a spôsobujú malé kolísanie magnetického poľa pri Zemskom povrchu. Niektoré kolísania sú pravidelné .

Magnetický a elektronický prieskum

Rudy a horniny bohaté na magnetické minerály majú silné magnetické pole, čo využívajú geológovia pri hľadaní rudných ložísk (magnetometre). Iná metóda prieskumu využíva prirodzené elektrické prúdy, ktoré medzi povrchom a rudným telesom vyvolala presakujúca podzemná voda (geoelektrický výskum).

Magnetometre sa používajú pri vyhľadávaní rúd a na zistenie odchýlok v zemskom magnetickom poli, ktoré sú vyvolané: regionálnym magnetizmom okolitých hornín, magnetizmom pozadia spôsobeným povrchovou vrstvou, hlboko uloženými rudnými telesami, plytko uloženými rudnými telesami.

Geoelektrický výskum rúd využíva podzemné prúdy, ktoré okrem iného závisia od magnetického poľa a sú ovplyvňované rudnými telesami. Dve elektródy umiestnené v zemi sú zapojené na milivoltmeter, ktorý ukazuje hodnotu napätia. Odchýlky môžu signalizovať prítomnosť rúd.

Kotrmelce magnetického poľa

Iba v posledných desaťročiach sme sa dozvedeli, že zemské magnetické pole v priebehu dejín Zeme urobilo niekoľkokrát skutočný kotrmelec a úplne sa prepólovalo.
Sťahovavé vtáky na nesprávnych trasách, narušené rádiové spojenie, rad omylov v navigácii a červenou a zelenou farbou svietiaca nočná obloha – také by boli následky, keby sa dnes zopakoval záhadný jav, ku ktorému došlo pred 780-tisíc rokmi. Vtedy akoby sa magnetický svet postavil na hlavu. Magnetické pole Zeme sa otočilo o 180 stupňov a Zem sa prepólovala. V geologickej minulosti sa magnetické pole Zeme obracalo častejšie – a z hľadiska geologickej časomiery sa to dialo v prekvapujúco krátkom časovom úseku. Geofyzikom sa doteraz nepodarilo presne zistiť, prečo a kedy nastáva táto zmena.