16. Magnetický dipól Země
Hluboko v nitru naší planety se nachází koule žhavého železa horká jako povrch Slunce a veliká jako 70 % Měsíce. Říkáme jí vnitřní jádro. Rotuje přibližně o 0,2° za rok rychleji než vrstvy nad ní. Na povrchu této koule je oceán tekutého železa, kterému říkáme vnější jádro. A právě tento málo prozkoumaný svět nacházející se uvnitř naší Země generuje zemské magnetické pole.
V blízkosti povrchu Země vypadá magnetické pole naší planety jako obyčejný dipól. Pokud si ale myslíte, že jeho severní pól je na severu, jste na omylu. Na severu je jižní pól magnetického pole a na jihu severní. Střelka kompasu totiž míří svým severním koncem na sever, a to znamená k jižnímu magnetickému pólu. Dalším častým omylem je představa, že magnetický pól je totožný se skutečným zemským pólem, to je místem, kde prochází povrchem zemská rotační osa. Ani to není pravda. Magnetická osa je skloněna vůči rotační ose o 11,4° a střed dipólu je vůči zemskému středu posunut o více než 500 km. Navíc magnetický dipól interaguje s meziplanetárním magnetickým polem a v průběhu dne se proto pohupuje. Jeho poloha na povrchu Země se za jediný den mění v rozsahu mnoha desítek kilometrů. A ani to není vše. Průměrná poloha magnetického pólu se začala v roce 1904 přesouvat o 15 kilometrů za rok severozápadním směrem, tedy od Aljašky na Sibiř. Možná vám 15 kilometrů připadá málo, ale za století je to plných 1500 kilometrů a to zase tak málo není. Navíc se pohyb v posledních deseti letech zrychluje. V roce 2009 byl naměřen přesun pólu o plných 64 kilometrů za rok. Pokud zůstane směr pohybu pólu zachován, za několik desetiletí Aljaška přijde o časté polární záře a tento jev potěší obyvatele Sibiře. V současnosti se magnetický pól nachází v blízkosti kanadského ostrovu Ellesmere.
A jak je náš magnetický dipól silný ve srovnání s jinými planetami? Můžeme porovnávat dvě veličiny. První z nich je velikost magnetického pole na rovníku, pro naši Zemi je to 31 mikrotesla. Tato hodnota vypovídá o vlivu magnetického pole na povrchu planety. Důležitější je tzv. magnetický dipólový moment, který je měřítkem celkového magnetickém působení planety na okolí.
Bezkonkurenčně nejsilnější pole má planeta Jupiter. Její pole na rovníku je 14krát vyšší než zemské a dipólový moment je 20 000krát silnější než u naší planety. To je dáno tím, že Jupiter je obří plynokapalná koule, ve které velmi dobře jako funguje tekutinové dynamo, které je zdrojem pole. Naopak nejmenší pole mají planety Venuše a Mars. V současnosti na nich žádné výrazné vlastní pole nepozorujeme. Mars ho kdysi měl a v průběhu času o něj přišel. Dozvěděli jsme se to ze zbytkového magnetizmu v povrchových horninách. Zda měla v minulosti magnetické pole i Venuše, se už nikdy nedozvíme. Její povrchová teplota je 460 °C, což je nad tzv. Curieovou teplotou povrchových hornin, při které zmizí veškeré záznamy o magnetizmu.
Zemský dipól čas od času změní svou orientaci a severní pól se vymění s jižním. V průměru se tak děje jednou za 300 000 roků. Naposledy se póly vyměnily před 780 000 lety a v současnosti dipólový moment slábne. Je možné, že se blížíme dalšímu přepólování. Bohužel nedokážeme přesně odhadnout, za kolik tisíc roků k němu dojde. V každém případě v průběhu přepólování o svůj ochranný magnetický štít nepřijdeme. Pole nezmizí, jen nebude mít dipólový charakter, ale v průběhu přepólovávání bude složitější. Magnetické siločáry budou vypadat nepravidelně jako vlasy na rozcuchaných hlavách uličníků z románu Marka Twaina Dobrodružství Toma Sawyera a Země bude mít několik severních a několik jižních pólů.
Ve větší vzdálenosti od povrchu Země je naše magnetické pole deformováno interakcí se slunečním větrem a s meziplanetárním magnetickým polem Slunce. Na denní straně, tedy směrem ke Slunci, se vytvoří čelní rázová vlna, na noční vznikne dlouhý protáhlý magnetický ohon. Čelní rázovou vlnu většina částic slunečního větru obtéká. V prostoru rázové vlny se prudce mění hodnota magnetického pole, koncentrace částic i rychlost plazmatu. Šíře magnetosféry je 20 až 30 zemských poloměrů a magnetický ohon se táhne do vzdálenosti sta zemských poloměrů. V různých oblastech magnetosféry se pohybují nabité částice a tečou elektrické proudy. Nejjednodušším pohybem částic je pohyb po šroubovici podél magnetických siločar. Existují ale i další pohyby. Částice se odrážejí v blízkosti pólů, pomalu driftují napříč siločar nebo jsou zachytávány v oblasti van Allenových pásů. Dostane-li se větší množství částic do horních vrstev atmosféry, rozzáří ji vlnícími se stěnami překrásných polárních září. Jde o jeden z nejúžasnějších přírodních úkazů, který by si nikdo neměl nechat ujít.