Mit: To zmiany pola magnetycznego Ziemi i nadchodzące przebiegunowanie są przyczyną współczesnej zmiany klimatu

Magnetosfera i jej zmiany

Ziemia jest otoczona polem magnetycznym, zwanym magnetosferą, generowanym przez dynamiczne siły wewnątrz naszej planety. Magnetosfera Ziemi chroni nas m.in. przed erozją atmosfery z powodu wiatru słonecznego, bombardowaniem przez cząstki z wyrzutów plazmy w koronie słonecznej, a także przed promieniowaniem kosmicznym. Można powiedzieć, że pełni rolę strażnika, niedopuszczającego do powierzchni Ziemi mknących przez kosmos naładowanych cząstek szkodliwych dla życia.

Pole magnetyczne Ziemi jest wywoływane przez wirowe prądy elektryczne powstające w płynnym jądrze obracającej się Ziemi (tzw. geodynamo). Pole to jest w naturalny sposób zmienne w różnych skalach czasowych (zob. ziemskie pole magnetyczne), a także oddziałuje z wszechobecnym w kosmosie strumieniem cząstek, w tym z wiatrem słonecznym. W skomplikowanym układzie prądów konwekcyjnych i elektrycznych w jądrze Ziemi istnieją dość stabilne konfiguracje (np. bieguny północny–południowy), które jednak fluktuują i możliwy jest przeskok pomiędzy nimi. To powoduje, że położenie biegunów magnetycznych Ziemi stopniowo przesuwa się, a nawet całkowicie odwraca (inwersja biegunów) co około 300 tys. lat. Kształt pola magnetycznego można obejrzeć np. na stronie internetowej NASA Scientific Visualization Studio. 

Geograficzne położenie biegunów magnetycznych zmienia się cały czas. Od początku rejestracji w 1831 r. szybkość „przemieszczania się” biegunów wzrosła z około 16 km do około 55 km rocznie, co powoduje konieczność stałej aktualizacji systemów nawigacyjnych. Wizualizację zmian z ostatnich 50 lat można obejrzeć na stronie internetowej NCEI NOAA. Można wyróżnić trzy typy zmian: przesunięcie, zamianę położenia północ-południe oraz tzw. wycieczki geomagnetyczne (ang. geomagnetic excursions). Zamiana położenia biegunów magnetycznych (inwersja, przebiegunowanie) nie jest niczym nowym w historii Ziemi. Zapisy paleomagnetyczne świadczą o tym, że bieguny magnetyczne Ziemi w ciągu ostatnich 83 milionów lat odwróciły się 183 razy, a w ciągu ostatnich 160 milionów lat kilkaset razy.

Odstępy czasowe między inwersjami ulegały znacznym wahaniom: średnio było to około 300 tys. lat, a ostatnie miało miejsce ok. 780 tys. lat temu. Podczas przebiegunowania następowało wyraźne osłabienie (choć nie zupełne zniknięcie) pola magnetycznego. Wycieczki geomagnetyczne to z kolei znaczne zmiany natężenia i kierunku pola magnetycznego Ziemi, występujące w krótkiej skali czasu, z powrotem do punktu wyjścia.

Na magnetosferę mają wpływ także koronalne wyrzuty masy (ang. coronal mass ejection, CME), a właściwie plazmy (materii zjonizowanej) z korony słonecznej. Są obserwowane przez naukowców i rejestrowane współcześnie przez aparaturę pomiarową. Ich energia i zasięg powodują zaburzenia magnetosfery, manifestujące się m.in. zorzami polarnymi. Samo zjawisko i jego skutki są widowiskowe, a czasami bezpośrednio odczuwalne na Ziemi – w 1989 r. burza słoneczna spowodowała ogromną awarię zasilania w kanadyjskiej prowincji Quebec.  

Przebiegunowanie a globalne ocieplenie

W debacie publicznej kilka lat temu pojawiły się głosy, że to zmiany ziemskiego pola magnetycznego mogą być czynnikiem decydującym o klimacie, w szczególności zaś przyczyną trwającego współcześnie globalnego ocieplenia. 

Publikacja (Vares i Persinger, 2015), wymieniona w treści mitu, będąca źródłem fałszywego przekonania o istotności przebiegunowania dla klimatu Ziemi, jest niezgodna ze współczesnym stanem wiedzy na ten temat. Została opublikowana w czasopiśmie International Journal of Geosciences. Czasopismo to jest wydawane przez Scientific Research Publishing (SCIRP), które znajduje się na listach tzw. drapieżnych wydawnictw (ang. „predatory journals”, patrz List of Predatory Publishers, Beall’s List of Potential Predatory Journals and Publishers), nie dających gwarancji rzetelnych recenzji i publikujących często artykuły wątpliwej jakości. Autorzy z Laurentian University w Kanadzie nie prowadzą badań naukowych w szeroko pojętej nauce o klimacie. D. A. E. Vares zajmuje się biologią molekularną i neuronauką, zaś zmarły w 2018 r. M. A. Persinger był psychologiem, zainteresowanym UFO oraz parapsychologią (źródło).

Z punktu widzenia praw fizyki oddziaływanie zmian pola magnetycznego na klimat jest niewielkie w porównaniu z wpływem współczesnej działalności człowieka. Powietrze atmosferyczne nie ma własności magnetycznych, poza marginalnymi ilościami żelaza, zawartymi w emitowanych pyłach wulkanicznych. Burze słoneczne i ich własności elektromagnetyczne wpływają tylko na jonosferę Ziemi, która rozciąga się od najniższej krawędzi mezosfery (ok. 50 kilometrów nad powierzchnią Ziemi) do przestrzeni kosmicznej, ok. 1000 km nad powierzchnią Ziemi. Nie mają więc istotnego wpływu na troposferę Ziemi ani dolną stratosferę, gdzie kształtuje się pogoda na powierzchni Ziemi. Co zaś jeszcze istotniejsze, nie mają istotnego wpływu na bilans energetyczny Ziemi i akumulację energii w systemie klimatycznym: ocenia się, że pole magnetyczne może odpowiadać za zaburzenia w bilansie energii planety sięgające maksymalnie kilku miliwatów na metr kwadratowy, podczas gdy całkowite wymuszenie radiacyjne wywołane przez antropogeniczne gazy cieplarniane wynosi ok. 3 W/m² (źródło: AR6 IPCC). 

Magnetosfera i klimat w odległej przeszłości 

Sceptycy mogą się także odwoływać do jednego z nowszych artykułów naukowych (Cooper i in., 2021), gdzie wskazano, że osłabienie pola magnetycznego w okresie tzw. wycieczki Laschampa, która miała miejsce ok. 42 tys. lat temu mogło być przyczyną istotnej zmiany klimatu. Badania zostały oparte w głównym stopniu na analizie drzew – agatisów nowozelandzkich – pod kątem zawartości węgla ¹⁴C oraz częstotliwości występowania malunków naskalnych w jaskiniach. Jednak już w tym samym numerze czasopisma opublikowano krytykę tego artykułu (Voosen, 2021), zawierającą poważne wątpliwości dot. metodologii i wniosków publikacji. 

Wpływ zmian magnetosfery w przeszłości, także w czasach, kiedy na Ziemi nie było jeszcze ludzi, jest badany od kilku dekad. Mimo znalezienia wielu ciekawych korelacji pomiędzy natężeniem pola magnetycznego Ziemi w wybranych miejscach a różnymi zjawiskami klimatycznymi (Courtillot, 2007 oraz artykuły cytujące), głównym wnioskiem z tych badań jest, że głównym czynnikiem kształtującym klimat Ziemi jest bilans energetyczny związany z promieniowaniem słonecznym (patrz także Efekt cieplarniany dla średniozaawansowanych (7): Bilans energetyczny Ziemi). 

Przykład analizy porównującej okresy intensywnych przemian społecznych w Mezopotamii ze zmianami pola magnetycznego możecie zobaczyć na Ilustracji 4. Jakkolwiek korelacje są ciekawe dla badaczy, to jednak – jak sami autorzy wskazują – nadal nie świadczą o związku przyczynowo-skutkowym.

Podsumowując, chociaż od czasu do czasu pojawiają się artykuły naukowe zawierających spekulacje na temat ocieplenia wywołanego zmianami w magnetosferze, to jednak stanowisko nauki opartej o wyniki pomiarów nie zmienia się: głównym czynnikiem trwającej zmiany klimatu jest działalność człowieka, w szczególności zaś nadmierna emisja gazów cieplarnianych (AR6 IPCC).

Jacek Pniewski, zainspirowany A. Buis, „Flip Flop: Why Variations in Earth’s Magnetic Field Aren’t Causing Today’s Climate Change”, JPL NASA.