Dünya’nın küresel manyetik alanı, yaşadığımız yerin yaklaşık 3200 kilometre altında 5700 C°’deki çoğunlukla sıvı demirden oluşan devasa okyanusta üretilir. Dünya’nın sıvı dış çekirdeğindeki demirin hareketi sonucunda elektrik akımı üretilir ve bu konveksiyon hareketleri zaman içerisinde manyetik alan oluşturur. Atomların yeterli bir güçte ve düzenli bir şekilde hareket etmeleri sonucunda kalıcı mıknatıslanma meydana gelir. William Gilbert 1600 yılında yazdığı “De Magnet” kitabında Dünya’nın manyetik bir yapıda olduğunu söyledi ve manyetizmanın kökeni olan ilk teoriyi önerdi. 1919 yılında ise Joseph Larmor manyetik alanına bir dinamo oluşturabileceğini öne sürdü fakat hipotezini geliştirmiş olmasına rağmen, dönemin ünlü bilim adamları farklı teoriler ortaya koydular ancak bir sonuca ulaşamadılar. Dinamo kuramının “babası” sayılan William M.Elsasser manyetik alanın Dünya’nın akışkan dış çekirdeğinde indüklenen elektrik akımlarından kaynaklandığını öne sürdü ve böylece manyetik alan tarihçesini ortaya koydu.
Dinamo Teorisi Nedir?
Dinamo teorisi, köklerini Evren’in insan gözleminde ve çeşitli astrofizik sistemlerde gözlemlenen veya çıkartılan manyetik alanların kökenini anlama arayışında bulur. Genel anlamda, Dünya’nın, Güneş’in, gezegenlerin, yıldızların ve galaksilerin kendi kendini işleten manyetik alanlarıyla ilgili olarak çalışma yapılan jeofizik alanıdır. Dünya, Ay, Mars ve hatta asteroitler gibi gezegensel cisimlerin, tarihlerini ve iç yapılarını anlamak için manyetik bir alana sahip olup olmadıklarını veya bir zamanlar sahip olduklarını bilmek çok önemlidir. Çünkü bir bölge içinde manyetik bir alanın bulunması, o alanı oluşturan metalik bir çekirdek olduğunu ortaya koyar. Bir gezegenin geçmişte bir manyetik alan üretip üretmediğini belirlemek sadece bir çekirdeğin varlığını çıkarmak için değil, aynı zamanda gezegensel cismin kökenini ve hatta o cismin iklim değişikliği tarihini öğrenmek için de önemlidir. Örneğin, Mars’ın bugün çekirdek bir dinamo tarafından üretilen bir manyetik alanı olmamasına rağmen, Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde Doçent olan Benjamin Weiss ve arkadaşları Mars kayalarında mıknatıslanma tespit ettiler, bu araştırma Mars’ın milyarlarca yıl önce güçlü bir küresel manyetik alana sahip olduğunu ve bu dinamonun kaybolması ılık ve nemli bir iklimden gezegenin mevcut soğuk ve ağır hava şartlarına geçişini gösterdi. Bir dinamonun işleyebilmesi için üç şey gerekmektedir:
- Elektrik iletkenliği olan akışkan bir ortam
- Gökcisminin dönüşle sağladığı kinetik enerji
- Akışkanın içindeki konvektif hareketi sağlayacak iç enerji kaynağı
Dinamo mekanizmasında, katı iç çekirdeğin dinamo hareketlerine doğrudan katkısı söz konusu değildir. Dünya’nın dış çekirdeğindeki sıvı hareketi, iletken materyali (sıvı demir) mevcut zayıf manyetik alan boyunca hareket ettirir ve bir elektrik akımı üretir. Ancak, yüksek elektriksel iletkenliğe sahip sıvı dış çekirdekteki kütle hareketleri; uygun ve devamlı olmalıdır. Elektrik akımı, ikincil bir manyetik alan oluşturmak için sıvı hareketi ile etkileşen bir manyetik alan üretir. Birlikte iki alan orjinalinden daha güçlüdür ve esas olarak Dünya’nın dönüş ekseni boyunca uzanır. Manyetik alan indüksiyonu için sıvının sürekli olarak dönmesi gerekir. Dış çekirdekteki rotasyon, Dünya’nın kendi etrafında dönmesinin neden olduğu Coriolis etkisi ile sağlanır. Dünya’mızın manyetik alanı evrensel bir sabit değildir ancak binlerce yıl aynı yoğunlukta kalabilir fakat bazen bilinmeyen nedenlerle zayıflar ve bu zayıflama ile binlerce yıl sonra kutuplar yer değiştirebilir. Özellikle son 10 yıl içerisindeki araştırmalar manyetik alanın endişe verici bir oranla zayıfladığını gösteriyor.
Kaynakça
- courses.seas.harvard.edu
- britannica.com
- news.mit.edu
- opentextbc.ca
- users.astro.ufl.edu
Yazar: Furkan Özkaya
Elektronik ve Haberleşme Mühendisi
