GEOMAGNETIZAM

Pripremio: Vesna Strugar

Planeta zaštitnica

Nedaleko od Beograda, na Velikoj zaravni u selu Brestoviku, nalazi se Geomagnetski institut Republike Srbije, sa nekoliko značajnih opservatorija za praćenje promena geomagnetizma i aeronomije. Ova naučna institucija jedina je takve vrste na prostoru bivše Jugoslavije i jedna od najstarijih na Balkanu (starija je jedino opservatorija u Bugarskoj). Sam naziv - Geomagnetski institut - upućuje da se na tom mestu proučava magnetsko polje Zemlje. Široj javnosti ovaj pojam manje je poznat. Šta je magnetsko polje Zemlje, da li nas ono štiti od kosmičkih zračenja i kako utiče na čoveka i njegovu okolinu?

Prof. dr Spomenko Mihajlović

Najstarije do sada poznate karakteristike naše planete su gravitaciono i magnetsko polje – objašnjava prof.dr Spomenko J. Mihajlović, naučni saradnik instituta - Sila Zemljine teže ili polje gravitacije privlači nas ka tlu, čuvajući nas da ne odletimo u svemir usled Zemljine rotacije. Ono o čemu se malo zna jeste da nas je nevidljivo magnetsko polje Zemlje oduvek, kroz evoluciju, štitilo od štetnog kosmičkog zračenja, solarnih bura i solarnih vetrova, a pomoglo je I razvitku civilizacije i tehnologije. Iako nam se magnetizam čini nebitnim za svakodnevni život, naučna saznanja potvrđuju da je uticaj magnetizma neophodan za život na Zemlji i naš opstanak.

O postanku magnetskog polja Zemlje postoje brojne teorije. Jedna od najčešće navođenih jeste teorija dinama (samopobuđivanja). Po ovoj teoriji, postoji dinamo (generator električnih strujnih tokova) u Zemljinom jezgru. Sadašnje znanje, zasnovano na seizmičkim analizama, otkriva da se unutar Zemlje nalazi jezgro u tečnom stanju. Rotacija Zemlje stvara uslove da se u tečnom jezgru formiraju strujni tokovi. Jednostavno rečeno, gradivni elementi (Fe, Ni, V, Co, itd ) u tečnom jezgru su izloženi vrlo visokim temperaturama i uspostavljenim konvekcionim strujanjima, koja su znatno intenzivnija nego u čvrstom omotaču. Uspostavljeni strujni tokovi, intenzivne fizičko-hemijske reakcije gradivnih elemenata u jezgru, uz stvaranje visokih temperatura, i rotacija Zemlje su oni parametri koji generišu nastajanje magnetskog polja Zemlje (ili, kako ponekad kažemo, geomagnetskog polja).

Uticaj solarnog magnetizma

Magnetno polje Zemlje je vektorska veličina i dipolnog je karaktera, što znači da ima dva pola, severni i južni (ponekad je navedena oznaka pozitivan i/ili negativan magnetski pol). Poznato je da se magnetni polovi Zemlje ne poklapaju sa geografskim polovima, već su zakrenuti za ugao od približno 11,2 stepena u odnosu na osu Zemljine rotacije. Tako se severni magnetni pol nalazi u Hadsonovom zalivu, a južni magnetni pol južno od Australije.

Kao vektorska veličina, magnetno polje Zemlje je promenljivo u vremenu i prostoru. Kada kažemo da je magnetno polje Zemlje promenljivo u vremenu, to znači da se mogu pratiti i snimati promene od manje od jedne sekunde do jednog veka. U tako širokom vremenskom opsegu, kaže profesor dr Spomenko J. Mihajlović, magnetno polje Zemlje menja se po svojim zakonitostima. Tako postoje promene magnetnog polja Zemlje reda od 0,2 sekunde do 15 minuta (pulzacije), onda one koje traju 24 časa (dnevne promene), zatim promene od 27 dana, koje traju koliko jedna rotacija Sunca oko svoje ose, onda sezonske, pa godišnje promene, pa se dođe do onoga što se zove Sunčev ciklus (11 godina). Nikola Tesla je isticao “da sva energija koja dolazi na Zemlju dolazi od Sunca”, na šta prof. Mihajlović dodaje da je sve što se dešava u magnetnom polju Zemlje generisano i određeno solarnim magnetizmom, odnosno magnetnim poljem Sunca. Sveukupni opseg promena koja se dešavaju u magnetnom polju Zemlje može biti definisan trajanjem jednog Sunčevog ciklusa.

Da bi se pratile promene magnetnog polja Zemlje u vremenu, potrebno je imati jednu određenu tačku ili lokaciju na kojoj se vrše neprekidne registracije promena ovog polja. Država Srbija ima takvo mesto - to je Geomagnetska opservatorija, koja je organizovana i radi u sastavu Geomagnetskog institute u Grockoj. Na tom mestu registruju se neprekidne promene magnetskog polja Zemlje, a postoje i mogućnosti da se prati kako se magnetno polje Zemlje menja na celoj državnoj teritoriji.

Budući da je magnetno polje Zemlje promenjivo i u prostoru, izvode se geomagnetska merenja određene kategorije, a registovane promene prikazuju se na geomagnetskim kartama. Zahvaljujući postojanju Geomagnetskog instituta (osnovan 1957.) skoro 50 godina održava se kontinuitet geomagnetskih premera naše državne teritorije.

Anomalije

Prvi premer obavljen je 1960. a zatim 1995/96. i 2005. Do sada je obrađeno oko 50% teritorije, a očekuje se da sve bude završeno do kraja ove godine. Geomagnetske karte, objašnjava profesor Mihajlović, nose informacije o promenama glavnog dela magnetskog polja Zemlje i anomalijskog dela na regionalnom i lokalnom nivou. Na teritoriji Republike Srbije postoji, u svetskim razmerama, jedna od najpoznatijih anomalija magnetskog polja Zemlje. To je tzv. Zlotska anomalija, u okolini sela Zlot, između Bora i Majdanpeka. Veći intenzitet imaju samo Kurtska (Rusija) i Kiruna (Švedska). Šta znači anomalija?

Jedan od aparata za merenje geomagnetizma

Prof. dr Spomenko J. Mihajlović kaže da to pre svega znači odstupanje od prosečne vrednosti geomagnetskog polja, koje važi za celu državnu terioriju. Izvori regionalnih, lokalnih, velikih ili malih anomalija mogu biti geološke celine/slojevi, stene u kojima se pojavljuju različita orudnjenja, rudonosne žice, minerali koji imaju veliku magnetsku susceptibilnost. Izrečeno jednostavnim rečima i slikama, tamo gde se javlja anomalija tamo su magnetične stene i minerali, tamo je zasigurno naseljen magnetit.

Tako, na primer, totalni intenzitet promena magnetnog polja Zemlje za celu državnu teritoriju iznosi 47 500 n/T, a u mestu Zlot je 150 000 n/T, dva do tri puta veći. To ukazuje da je na mestu anomalije veliko prisustvo gvožđa, titana, nikla, kobalta i drugih elemenata sa izraženom magnetskom susceptibilnošću…

Geomagnetskim merenjima na terenu određuje se intenzitet magnetskog polja Zemlje i definišu se prostorne dimenzije anomalije. Neka istraživanja ukazuju da područja velikih, izraženih geomagnetskih anomalija mogu biti interesantna za postavljanje geostrateških objekata. Neka istraživanja NASE i američkih vojnih snaga ukazuju da je korisno postaviti aerodrome u neposrednoj blizini takvih područja. Tada je takav objekat pod nekom vrstom prirodnog štita jer je u tim uslovima veoma teško, skoro nemoguće vršiti satelitska snimanja. Navode se činjenice da je, u području regionalnih, intenzivnih anomalija otežan rad sistema za navigaciju i drugih komunikacionih sistema visoke rezolucije.

Sva geomagnetska merenja, ma ko da ih obavlja na našoj državnoj teritoriji, upoređuju sa referentnom tačkom, a to je Geomagnetska opservatorija u Grockoj (selo Brestovik).

Vetrovi sa Sunca

Postoje neposredni dokazi kako Sunce utiče na Zemlju. Pre svega, ono je “odgovorno” za nastanak života na Zemlji, evoluciju, za klimu… Drugim rečima, Sunce neposredno određuje prošlost, sadašnjost i budućnost naše planete. Većina informacija koje dolaze od Sunca mogu se objasniti elektromagnetnim silama. Naučnici navode da se sva elektromagnetna delovanja između Sunca i Zemlje u većoj ili manjoj meri periodično ponavljaju, pa tako postoje: dnevni, mesečni, godišnji, desetogodišnji…elektromagnetni ciklusi delovanja Sunca na Zemlju. I Sunce kao i Zemlja ima svoje magnetno polje.

	Ime instituta Uticaj solarnog magnetizma na klimatske promene među prvima proučavao je akademik Milutin Milanković. Poslednja bista ovog istaknutog naučnika nalazi se u dvorištu Geomagnetskog instituta u Grockoj. Želja zaposlenih u Geomagnetskom institutu je da njihova ustanova što je pre moguće dobije i ponese ime ovog našeg u svetu priznatog i cenjenog naučnika.
Bista Milutina Milankovića

Magnetno polje Zemlje u 95% zavisi od procesa u unutrašnjosti planete. Ali, na ovo polje deluju i spoljni faktori, pre svega kosmičko zračenje i solarni vetrovi. Prof. dr Spomenko J. Mihajlović naglašava da nas samo magnetno polje Zemlje štiti od ovih zračenja. Sunce je zagrejana kugla u stanju plazme. Najspektakularniji uticaj ove zvezde na Zemlju dešava se kada na Sunčevom disku dolazi do nastajanja tzv. “solarnih ili magnetnih bura” i formiranja “sunčevih pega”, najčešće u grupama. U vreme ovih promena, aktivnost Sunca je maksimalna i tada se ispoljava pojačan uticaj na magnetno polje Zemlje. Iz jezgra Sunca kreće ogromna energija prema koroni i dolazi do eksplozija. Time se izbacuje u kosmos velika količina naelektrisanih čestica i taj protonski fluks napušta koronu u vidu mlazeva, u obliku Sunčevog vetra. Energija koja se oslobodi u jednoj koronarnoj eksploziji nekada može da se poredi sa svom energijom koju Sunce izrači u jednoj sekundi.

Između Sunca i Zemlje kreće se “solarni vetar” koji kroz kosmos nosi ogromnu energiju oslobođenu iz Sunca. Solarni vetar se sastoji od elektrona i pozitivnih čestica (95 % protona i oko 4,5 % jezgara helijuma). Najveći deo solarnog vetra i drugih kosmičkih zraka, što su inače štetni oblici naelektrisanog zračenja, nailaze na Zemljino magnetsko polje pre nego što stignu do same planete. Odgovarajuća satelitska merenja pokazuju da Zemljino magnetsko polje vrši pritisak na solarni vetar. Ovaj pritisak stvara “lučni talas” na rastojanju od 10 Zemljinih poluprečnika od površine Zemlje. Solarni vetar struji oko ovog lučnog talasa, mimoilazeći Zemlju zaštićenu magnetskim poljem koje je u osnovi štit od ovog opasnog zračenja. Kosmički zraci su pozitivno naelektrisane čestice koje dolaze iz svih smerova. Zemljino magnetsko polje deluje svojom silom na ove pokretne čestice i iskrivljava putanju kosmičkih zraka, čineći da mnogi promaše Zemlju. Izvesna količina kosmičkih zraka ipak udari u Zemlju. Na udaru su uglavnom telekomunikacioni, satelitski i navigacioni sistemi. Tako je npr. marta 1989. deo Zemlje bio na direktnom udaru solarne i geomagnetske bure, pa se na severoameričkom kontinentu desio pad energetskog sistema. Veći deo Amerike ostao je bez struje kraće vreme, a neki delovi Kanade i nekoliko dana. Novembra 2003. i oktobra 2004. navigacioni uređaji u kosmosu nisu radili. Rezultati analiza pokazali su da su na udaru energije koju je nosio solarni vetar bili sateliti i sve što se tada našlo u kosmosu.

Prof. dr Spomenko J. Mihajlović navodi da od 43 satelita u vasioni, čak 36 nisu po nekoliko sati bili u radnom stanju. Merenja obavljena na jednom avionu koji prevozio putnike od Los Anđelesa do Njujorka pokazala su da su članovi posade i putnici tada bili izloženi povećanim dozama zračenja.

Kada dođe do promene magnetnog polja Zemlje, recimo usled neke solarne bure, dolazi i do promene klimatskih uslova, menja se električni potencijal vazdušnih frontova, menjaju se karakteristike oblaka i svojstva pojedinih slojeva atmosfere, narušava se dinamička ravnoteža meteoroloških parametara… Pri proučavanju geomagnetizma ne bez osnova pominje se i da je čovekov genetski kod zapisan u magnetnom polju Zemlje.

Vesna Strugar