A Marylandi Egyetem kutatói egy különleges laboratóriumban modellezik a Föld mágneses terét létrehozó dinamót. Az óriási búgócsigára hasonlító szerkezettel megpróbálják kideríteni a Föld mágneses pólusváltásainak okát, létrejöttét és a következõ pólusváltás elõjeleit. A három méter átmérõjû, rozsdamentes acélból készített gömb belsejében egy másik acélgömb helyezkedik el, a kettõ között pedig 12 tonna, forró olajjal 120 Celsius-fokosra hevített, folyékony nátrium található. Amikor a Föld forgó, folyékony vasmagját modellezõ szerkezetet megforgatják, elektromos áram indukálódik, ami a dinamóhatás révén mágneses teret kelt. A geofizikusok elképzelése szerint így alakul ki a Föld mágneses tere is.

A modell tervezése és elkészítése nyolc évig tartott a Marylandi Egyetemen a Daniel P. Lathorp vezetésével mûködõ nemlineáris jelenségek dinamikájának laboratóriumában. Ezután két évig a fémgömbök közé vizet töltve a rendszer mechanikai mûködését vizsgálták. Fél évig tartott, mire a víz utolsó cseppjét is eltüntették a rendszerbõl, és beletöltötték a nátriumot – ha a rendszerben víz maradt volna, az a nátriummal érintkezve robbanást idézett volna elõ.

Ezután kezdhették el az igazi, geofizikai kísérleteket. Mindkét gömböt 250 kilowattos villanymotorok forgatják, teljes sebességre gyorsítva a külsõ gömb 240-szer fordul körbe percenként, a belsõ gömb ennél is négyszer gyorsabban pörög.

Az elsõ lépésben a forgó gömb kerületi sebessége 75 km/óra volt, akkor sikerült a nátriumban rövid élettartamú mágneses kitöréseket kelteni, igaz, ehhez még külsõ elektromágnesek némi segítségére is szükség volt. A forgási sebességet még az idén meg akarják kétszerezni. Bíznak abban, hogy a nagyobb sebességnél a mágneses jelenségek már elektromágneses segítség nélkül is kialakulnak. Ilyen gyors forgás esetén a kísérletben minden egyes másodperc a Föld története 5000 évének felel meg. Remélik, hogy a modellben szemtanúi lehetnek a mágneses tér kialakulásának és átfordulásának. A modellezés azért különösen érdekes, mert a geológiai bizonyítékok tanúsága szerint a Föld múltjában a mágneses pólusváltások nem szabályos idõközönként következtek be, a köztük eltelt idõ százezer és egymillió év között ingadozik.

A Föld mágneses tere védelmet nyújt az élõvilág számára a kozmikus sugárzás ellen. A Földet körülvevõ mágneses mezõ eltéríti a napszéllel érkezõ, elektromos töltésû részecskéket. Szerencsénkre, máskülönben a napszél sokkal nagyobb erõvel zúdulna a légkörre, és tönkretenné az ibolyántúli sugárzástól védõ ózonréteget. Feltételezik, hogy a Mars esetében például a mágneses tér hiányának – a bolygó kis tömege mellett – komoly szerepe lehetett abban, hogy légkörének legnagyobb részét elveszítette (a Mars felszínén a légköri nyomás mintegy százada a földinek).

A Föld mágneses terének iránya bolygónk története során több százszor átfordult. Errõl az üledékek tanúskodnak. A tenger fenekén lerakódó üledékben a mágnesezhetõ alkotórészek a helyi mágneses tér irányába fordulva rakódnak le, mintha mikroszkopikus iránytûk lennének. A parányi mágnesek az üledék megkövesedésekor „belefagynak” a kõzetbe, így megõrzik a mágneses tér irányát. Hasonló módon a kiömlõ és megszilárduló láva is megõrzi a vulkánkitörések helyén és idõpontjában uralkodó mágneses tér irányát. A geofizikusok régóta tudják, hogy az egymásra rakódó rétegekben váltakozik a mágneses tér iránya. Ebbõl következtettek arra, hogy sok százezer évenként az északi és a déli mágneses pólus felcserélõdik egymással.

A legutóbbi ilyen átfordulás 780 ezer évvel ezelõtt történt, amikor õseink még csak a tûzgyújtás fortélyaival ismerkedtek. Mindenesetre már éltek emberek a Földön, vagyis a pólusváltás túlélhetõ. A váltás nem egyik pillanatról a másikra következik be, a meglévõ tér leépülése, majd az ellentétes irányú felépülése évezredes idõskálájú folyamat. Ez persze a Föld 4500 millió éves történetéhez képest akár pillanatszerûnek is tekinthetõ, az élõlények idõskálájához képest azonban semmiképpen sem az.

Milyen hatással lesz az élõlények szervezetére – és nem kevésbé technikai civilizációnk érzékeny berendezéseire – a felerõsödõ kozmikus sugárzás? Elveszítik-e például a tájékozódóképességüket a mágneses tér alapján tájékozódó vándormadarak és más állatfajok? Ezekre a kérdésekre egyelõre nem tudjuk a választ, a Marylandi Egyetem kutatói modellkísérleteikkel legalább azt szeretnék kideríteni, mikor következhet be a legközelebbi – egyes kutatók szerint már esedékes, sõt küszöbön álló – pólusváltás. Vannak, akik szerint nagyon hamar – bár a földtörténetben ez akár tízezer évet is jelenthet.

A modellmérések azért különösen fontosak és érdekesek, mert dán kutatók a Föld mágneses terét vizsgáló Ørsted mûhold 2000 körüli méréseit a Magsat amerikai mûhold két évtizeddel korábbi méréseivel összehasonlítva megállapították, hogy a Föld mágnesese tere 1980–2000 között mintegy 2%-kal gyengült. Egyes kutatók szerint a gyengülés már a közelgõ pólusváltás elõjele lehet. A Föld mágneses terét folyamatosan vizsgálják a különbözõ mûholdak, az Európai Ûrügynökség tavaly év végén pályára állított Swarm mûholdjai az idén kezdik meg részletes méréseiket.