الحرارة العالية تُفقد الحديد مغناطيسيته فلماذا مركز الأرض مغناطيسي؟
عـاجـل: الأمم المتحدة تدعو إلى تقديم جميع المتورطين في جريمة قتل خاشقجي إلى العدالة

الحرارة العالية تُفقد الحديد مغناطيسيته فلماذا مركز الأرض مغناطيسي؟

يتكون مركز الأرض من نواة داخلية صلبة وأخرى خارجية سائلة تبلغ حرارتها نحو 6000 درجة مئوية (كيلفنسونغ/ويكيبيديا)
يتكون مركز الأرض من نواة داخلية صلبة وأخرى خارجية سائلة تبلغ حرارتها نحو 6000 درجة مئوية (كيلفنسونغ/ويكيبيديا)

من المعروف أن الحديد يفقد مغناطيسيته إذا سُخِّن لبضع مئات من درجات الحرارة، ومع ذلك فإن مركز الأرض -الذي ينتج مجالا مغناطيسيا من القوة بما يكفي لحماية كوكبنا من الرياح الشمسية- يتكون من حديد منصهر من شدة الحرارة. فكيف إذن ينتج الحديد المنصهر في مركز الأرض هذا المجال المغناطيسي؟

لتفسير هذا اللغز يجب أن نوضح أولا بعض الأمور:

المواد الفيرومغناطيسية (Ferromagnetic materials)
وهي تلك المواد القابلة للمغنطة بشدة في حقل مغناطيسي خارجي، وتحافظ على حالتها المغناطيسية حتى بعد زوال الحقل المغناطيسي، ويعد الحديد أفضل مثال على المواد الفيرومغناطيسية.

ما الذي يحدث عندما تسخن مادة فيرومغناطيسية؟
تتسم المواد الفيرومغناطيسية كالحديد بأن ذراتها نفسها مغناطيسية، أي أن الإلكترون يعد مغناطيسا صغيرا، وهذه الذرات تكون في الوضع الطبيعي بنفس الاتجاه، مما يجعل الحديد ذا عزم مغناطيسي كبير، وعندما يسخن الحديد فإن ذراته المغناطيسية تصبح في حالة طاقة مرتفعة وتتعاكس باتجاهاتها فتقل قوتها المغناطيسية مجتمعة، فإذا استمر التسخين يصل الحديد إلى نقطة يفقد فيها خصائصه الفيرومغناطيسية، ويحدث ذلك عند حرارة 770 درجة مئوية.

الحقل المغناطيسي للأرض يحمي كوكبنا من الرياح الشمسية المحملة بالجسيمات المشحونة الضارة التي ترسلها الشمس نحونا باستمرار (رويترز)

مفارقة
بتنا نعرف الآن أن الحديد يفقد خصائصه المغناطيسية عند درجة حرارة تزيد عن 770 مئوية، لكننا نعرف أيضا أن نواة أو مركز الأرض يتكون من الحديد المنصهر الذي تصل حرارته إلى نحو 6000 درجة مئوية، مما يجعله بمثل حرارة سطح الشمس ذاتها، لكن مع ذلك تنتج تلك النواة الحديدية المنصهرة حقلا مغناطيسيا قويا يجعل الأرض صالحة للحياة.

فكيف ينتج مركز الأرض حقلا مغناطيسيا؟
طرح العلماء فرضيات عديدة لشرح كيفية تولد الحقل المغناطيسي للأرض، أكثرها قبولا هي تلك التي تقول إن مركز الأرض يتصرف مثل دينامو لإنتاج حقل مغناطيسي مستديم، وتعرف هذه بنظرية الدينامو؛ ذلك الجهاز الذي يحول الطاقة الحركية إلى كهربائية.

يتألف مركز الأرض من مقطعين؛ نواة داخلية وأخرى خارجية، الخارجية شديدة الحرارة لدرجة أنها توجد في الحالة السائلة، لكن النواة الداخلية صلبة نتيجة ظروف الضغط الشديدة جدا، كما أن النواة الخارجية تتحرك باستمرار بسبب دوران الأرض والحمل الحراري.

وحركة المائع في النواة الخارجية تحرك معها الحديد المنصهر (مادة موصلة) عبر حقل مغناطيسي قائم بالفعل لكنه ضعيف. وهذه العملية تولد تيارا كهربائيا، يولد بدوره حقلا مغناطيسيا يتفاعل مع حركة المائع لإنتاج حقل مغناطيسي ثانوي.

هذا الحقل المغناطيسي الثانوي يعزز الحقل المغناطيسي الأولي وتصبح العملية ذاتية الاستدامة. وما لم تتوقف حركة المائع في النواة الخارجية فإن النواة ستظل تنتج حقلا مغناطيسيا.

وبعبارة أخرى فإن الحديد المنصهر في النواة لا ينتج حقلا مغناطيسيا مباشرة، ولكنه ينتج تيارا كهربائيا ينتج بدوره الحقل المغناطيسي القوي المعروف لنواة الأرض.


________
* هذا المقال مترجم عن موقع "سينس أي بي سي" بتصرف

المصدر : مواقع إلكترونية