Men dacht aanvankelijk dat het aardse magneetveld qua sterkte en richting constant is. Maar in de afgelopen decennia is het duidelijk geworden dat het veld allerminst constant geweest is. Op dit moment bijvoorbeeld neemt de sterkte geleidelijk af; als dat zo doorgaat is het veld over ongeveer 1500 jaar verdwenen. Deze verzwakking zou een gevolg kunnen zijn van natuurlijke variaties in de veldsterkte. Het kan echter ook de voorbode zijn van een ompoling van het veld. Dat het aardmagneetveld in het verleden vaak van richting veranderd is, blijkt uit de magnetisatie van stollingsgesteente; zie Fig. 7. Omdat individueel gesteente lastig te dateren is, wordt de magnetisatie vooral afgeleid uit de oceaanbodem: de oceaanbodem groeit steeds aan door heet magma dat uit het binnenste van de aarde omhoog komt, en terwijl dit magma afkoelt houdt het de polariteit van het veld op dat moment vast. De meest recente ompoling vond 730.000 jaar geleden plaats.
Figuur 7
De polariteit van het aardmagneetveld gedurende de afgelopen
170 miljoen jaar zoals dat vastgelegd is in de oceaanbodem.
De huidige polariteit, waarbij een kompasnaald naar het
geografische noorden wijst, is aangegeven met zwart.
Bij wit is de polariteit omgekeerd,
zodat een kompasnaald dan naar het geografische zuiden wijst.
Het magneetveld van de aarde vindt zijn oorsprong in de zgn. buitenkern. Dat is een laag van vloeibaar metaal met een dikte van 2300 km, die zich zo'n 3000 km onder het oppervlak bevindt (de straal van de aarde is ca. 6380 km). De temperatuur aldaar is ongeveer 4000 graden en het dipoolveld is circa 5 G. Een magneetveld in de aardkern dooft uit door resistiviteit in enkele tienduizenden jaren, terwijl het al veel langer bestaat. Er moet dus een dynamo-proces werkzaam zijn in de buitenkern.
Ten gevolge van het temperatuurverschil tussen onder- en bovenkant van de buitenkern vindt er convectie plaats. Dit temperatuurverschil wordt in stand gehouden door een verhitting van onder af door de warmte die vrijkomt bij de radioactieve vervalprocessen in de binnenkern en bij bewegingen van het materiaal in de buitenkern ten gevolge van de zwaartekracht (zwaar materiaal daalt en licht materiaal stijgt). Convectie samen met de rotatie van de aarde betekent dat het alpha-effect optreedt in de buitenkern. Er is vrijwel geen differentiële rotatie, zodat het voor de hand ligt dat de aarde een alpha^2-dynamo is; het netto resultaat van zulk een dynamo is een stationair magneetveld. Het is echter nog onduidelijk of de geleverde energie genoeg is om voldoend sterke convectieve bewegingen - d.w.z. een voldoend grote alpha - op te wekken om een alpha^2-dynamo aan te drijven. Is dat niet het geval, dan speelt differentiële rotatie een rol en is de aarde een alpha-Omega-dynamo. Dynamo-werking zoals die in de aarde optreedt, treedt naar verwachting ook op in andere planeten met een vloeibare kern, mits die snel genoeg ronddraaien; Venus, bijvoorbeeld, draait te langzaam om haar as om een magneetveld te onderhouden.
De oorzaak van een ompoling van het aardmagneetveld moet waarschijnlijk gezocht worden in fluctuaties in de convectie. Na een ompoling zorgt de dynamo weer voor handhaving van het veld. Wat zich afspeelt tijdens een ompoling is nog onzeker; zo is het onduidelijk of het dipoolveld zelf omdraait, of dat het dipoolveld uitdooft en weer verschijnt in omgekeerde richting. Het lijkt erop dat de hele ompoling zo'n tienduizend jaar duurt, maar zelfs dat is niet zeker.
Door naar 5.4 Samenvatting van het proefschrift
Terug naar de inhoud
Terug naar de proefschrift pagina
Jos van Geffen --
Home |
Site Map |
Contact Me