Mengapa medan magnet Bumi 'berputar' setiap juta tahun atau lebih? Apa pun alasannya, atau alasannya, cara besi cair inti luar bumi mengalir - arusnya, strukturnya, siklus jangka panjangnya - adalah penting, baik sebagai sebab, akibat, atau sedikit dari keduanya.
Komponen utama dari medan bumi - yang mendefinisikan kutub magnet - adalah dipol yang dihasilkan oleh konveksi besi-nikel cair di inti luar (inti dalam padat, jadi perannya sekunder; ingat bahwa inti bumi baik-baik saja) di atas suhu Curie, jadi setrika tidak bersifat feromagnetik).
Tetapi bagaimana dengan struktur halus? Apakah inti terluar memiliki setara dengan aliran jet atmosfer Bumi, misalnya? Penelitian terbaru oleh tim ahli geofisika di Jepang menyoroti pertanyaan-pertanyaan ini, dan dengan demikian memberi petunjuk tentang apa yang menyebabkan kutub magnet terbalik.
Tentang gambar: Gambar ini menunjukkan bagaimana partikel imajiner yang tersuspensi dalam inti luar besi cair Bumi cenderung mengalir di zona bahkan ketika kondisi dalam geodinamik bervariasi. Warna mewakili vortisitas atau "jumlah rotasi" yang dialami partikel ini, di mana merah menandakan aliran positif (timur-barat) dan biru menandakan aliran negatif (barat-timur). Kiri ke kanan menunjukkan bagaimana aliran merespons peningkatan angka Rayleigh, yang dikaitkan dengan aliran yang didorong oleh daya apung. Atas ke bawah menunjukkan bagaimana aliran merespons peningkatan kecepatan sudut seluruh sistem geodinamik.
Angin aliran jet yang mengelilingi dunia dan yang ada di atmosfer raksasa gas (Jupiter, Saturnus, dll) adalah contoh aliran zonal. “Fitur umum dari aliran zonal ini adalah bahwa mereka secara spontan dihasilkan dalam sistem turbulen. Karena inti luar Bumi diyakini berada dalam keadaan bergejolak, ada kemungkinan bahwa ada aliran zonal dalam besi cair inti luar, ”kata Akira Kageyama di Universitas Kobe dan rekannya, dalam makalah Nature baru-baru ini. Tim menemukan pola aliran sekunder ketika mereka memodelkan geodynamo - yang menghasilkan medan magnet Bumi - untuk membangun gambaran yang lebih rinci tentang konveksi di inti luar Bumi, pola aliran sekunder yang terdiri dari lembaran radial seperti lembaran dalam, dikelilingi oleh arah barat. aliran zonal silinder.
Pekerjaan ini dilakukan dengan menggunakan superkomputer Simulator Bumi, yang berbasis di Jepang, yang menawarkan resolusi spasial yang cukup untuk menentukan efek sekunder ini. Kageyama dan timnya juga mengkonfirmasi, menggunakan model numerik, bahwa struktur dual-konveksi ini dapat berdampingan dengan konveksi dominan yang menghasilkan kutub utara dan selatan; ini adalah pemeriksaan konsistensi kritis pada model mereka, "Kami secara numerik mengkonfirmasi bahwa struktur dual-konveksi dengan aliran zona sedemikian stabil di bawah medan magnet dipol yang dihasilkan sendiri," catat mereka.
Aliran zonal semacam ini di inti luar belum pernah terlihat pada model geodinamik sebelumnya, sebagian besar disebabkan oleh kurangnya resolusi yang memadai pada model sebelumnya. Apa peran aliran zonal ini dalam pembalikan medan magnet Bumi adalah salah satu bidang penelitian yang Kageyama dan hasil timnya lakukan sekarang dapat dikejar.
Sumber: Dunia Fisika, berdasarkan sebuah makalah dalam edisi 11 Februari 2010 dari Nature. Halaman muka Earth Simulator
