Het aardmagnetisch veld, ook wel aardmagneetveld genoemd, is het magnetisch veld dat de aarde omringt. Het is duidelijk waarom er een magnetisch veld rond de aarde ligt. Het beschermt al het levende tegen stralingen van buitenaf en tegen de zonnewinden, bijvoorbeeld, waarbij kwalijke deeltjes netjes naar de polen worden afgevoerd.
De invloedzone van het aardmagnetisch veld in de ruimte wordt de magnetosfeer genoemd. Deze strekt zich tot vele duizenden kilometers diep de ruimte in. Hoe verder het aardmagnetisch veld van de Aarde is verwijderd, hoe zwakker ze wordt.
In het zonnestelsel hebben behalve de Aarde alleen de planeten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus een goed ontwikkeld magnetisch veld.
Zowel de maan als Mars moeten namelijk al vroeg een magnetisch veld hebben gehad, maar dat moeten ze tussen 4 en 3 miljard geleden zijn kwijtgeraakt, waarschijnlijk omdat ze - door hun geringere afmetingen - toen al zo ver waren afgekoeld dat ze geen vloeibare kern meer hadden, en er dus ook geen dynamowerking kon optreden. Beide zijn hun atmosfeer inmiddels vrijwel geheel kwijtgeraakt doordat die door de zonnewinden werd weggeblazen.
Soms krijgen we hier op aarde ook te maken met geomagnetische stormen, afkomstig van onze zon. Aan zo'n storm valt niets te doen. Zonnestormen zijn het heftigst wanneer de zon actief is en veel zonnevlekken vertoont, en die zonneactiviteit gebeurt om de 11 jaar. Bij een geomagnetische storm, die door de zon nog verder kan worden opgezweept, worden af en toe grote hoeveelheden geladen deeltjes en wolken geïoniseerd gas met grote vaart de ruimte ingeblazen. De geladen deeltjes ontregelen en beschadigen de satellieten die wij de ruimte hebben ingezonden, terwijl de plasmawolken het aardmagnetisch veld vervormen. Hoog in onze atmosfeer veroorzaken rondtollende geladen deeltjes lichtverschijnselen, zowel op de Noord- als op de Zuidpool, en op de grond ontstaan inductiestromen die elektriciteitsnetten kunnen verlammen. Bij sterke geomagnetische stormen, zoals die van in 2005, zijn passagiers en bemanningsleden van een vliegtuig vaak blootgesteld aan verhoogde kosmische straling, vooral als ze over de polen vliegen. Bovendien kunnen radioverbindingen, computers, GPS-systemen, en energiecentrales worden verstoord.
Een voorbeeld: 31 uur na de oorspronkelijke zonnevlam en coronale massa-uitstoting bereikte een geomagnetische storm die de aarde teisterde zijn hoogtepunt. De verstoringen van het aardmagnetische veld leidden ertoe dat geladen deeltjes de magnetosfeer konden binnendringen, en daar spectaculaire poollichten veroorzaken. Deze opname is gemaakt met de Polar-satelliet. De valse kleuren geven aan waar de poollichtactiviteit het grootst (donkerrood) was.
Bij zulk een sterke zonneactiviteit ontstaan dus aan de polen het Noorder- en Zuiderlicht, via interactie: de binnendringende deeltjes botsen met de atomen in de buitenste dampkringlagen. Het poollicht kan zich in de meest fantastische vormen voordoen: van stralende stervormige corona's tot reusachtige bogen en spookachtige gordijnen van licht.
De mens heeft reeds op de maan gewandeld, maar het binnenste van onze aarde is grotendeels nog altijd een onbekend terrein, omdat het diepere inwendige van de aarde niet direct toegankelijk is voor onderzoek. We kunnen slechts veronderstellen hoe het eruitziet. Het is er gloeiend warm, dat weten we wel..., maar, waar komt al die warmte vandaan? Een deel is waarschijnlijk 'restwarmte' uit de tijd waarin de aarde ontstond, zo'n 4,5 miljard jaren geleden.
Allemaal goed en wel, maar waarom duurt het zo lang vooraleer het centrum van onze aarde volledig afkoelt? Hopelijk blijft het aldaar nog enkele miljarden jaren warm, maar om deze vraag te beantwoorden, denken sommige onderzoekers dat ongeveer de helft van de aardwarmte blijvend afkomstig is van radioactieve vervalprocessen binnenin onze planeet.
Omdat het aardmagnetisch veld berust op de dynamowerking, die het gevolg is van het verschillend roteren van de vloeibare buitenkern en de vaste binnenkern, kon het magneetveld zich pas ontwikkelen van zodra de verschillende schillen, via differentiatie, waren ontstaan. Elke schil had een andere dichtheid, een andere 'materialiteit'.
Zo onderscheiden we de korst, de buitenmantel, de binnenmantel, de buitenkern en de binnenkern. Daarom bestaat de aarde ongeveer 4,5 miljard jaar en het magnetische veld slechts 3,2 miljard jaar. Het aardmagnetisch veld had dus iets meer dan 1 miljard jaar nodig om zich te ontwikkelen. Wetenschappers kunnen deze enorm lange duurtijd met hun logisch denken aanvaarden. Mensen, die in een Schepper geloven, kunnen moeilijk begrijpen 'waarom het zo lang heeft geduurd'. En, dan was er nog altijd geen sprake van de 'eerste mens'. Die kwam pas veel, véél later.
Het aardmagnetisch veld ontstaat dankzij een ingewikkeld stroompatroon van gesmolten ijzer, dat als een dynamo werkt. Als een echte dynamo bewegingsenergie van een elektrische geleider omzet in een elektrische stroom, ontstaat er een magneetveld. Het aardse magneetveld wordt dus veroorzaakt door de kern van onze planeet: een gloeiend hete massa gesmolten metaal, die hoogstwaarschijnlijk voornamelijk uit ijzer en uit een beetje nikkel bestaat. Deze massa is een zeer goede geleider van elektrische stroom, en draait net zoals de hele aarde langzaam rond. Als gevolg daarvan doet de metalen kern dienst als een magneet, met veldlijnen die momenteel van Antarctica naar de Noordpool lopen.
Het aardmagnetische veld ontstaat dus door de dynamowerking tussen de draaiende vaste binnenkern en de vloeibare buitenkern van de aarde. Die vloeibare buitenkern is permanent in beweging als gevolg van de rotatie van de aarde. Daarenboven beweegt de meeste vloeistof zich op en neer, en door de wrijving die hieruit ontstaat, verkrijgen het een plus en een min, en twee polen. Sommige stromen gaan op dit moment heen en weer, in plaats van op en neer. Uiteindelijk zal er een situatie ontstaan waarbij de vloeistof alle kanten op gaat, zonder duidelijke voorkeur voor een noord of een zuid. Dit zal dan ook betekenen dat, vroeg of laat, ons huidige aardmagnetisch veld even zal 'weg' zijn.
Een ander uitgangspunt uit Nederland
Volgens onderzoekers van de Universiteit Twente is de oorzaak van het magnetisme van de aarde te vinden in de vloeibare, stroperige buitenkern van de aarde. Deze wordt lokaal opgewarmd door de hete binnenkern, zodat de viskeuze substantie in beweging komt. Dit gebeurt via een convectieproces met parallelle wervelingen in zogenaamde 'convectiecellen' of 'convectierollen'. Omdat ijzeratomen in de bewegende viskeuze substantie - mede onder invloed van de warmte - elektronen verliezen, ontstaan in de bewegende buitenkern elektrische stromen die op hun beurt weer lokale magnetische velden opwekken. Zo creëert elke convectiecel zijn eigen magneetveld.
Zou er sprake zijn van een net, symmetrisch stromingspatroon in de convectiecellen, dan zouden alle gegenereerde magneetvelden elkaar opheffen. Maar dat is niet het geval vanwege kleine verschillen in bijvoorbeeld de grootte van de convectiecellen, de convectiesnelheid, of in de dichtheid van de viskeuze massa. Het resulterende magneetveld is het aardmagnetisme zoals wij dat waarnemen. Onderlinge verschillen in de orde van grootte van één enkele procent zijn al groot genoeg om het geconstateerde aardmagnetische veld te kunnen verklaren.
Een convectierol ontstaat wanneer een gas of een vloeistof plaatselijk wordt verhit. Het warmere materiaal stijgt als een pluim of bel op, komt daarbij in een koudere omgeving, koelt af en gaat daardoor weer dalen. Uiteindelijk komt het materiaal weer bij de warmtebron zodat het proces opnieuw kan beginnen. De onderzoekers in Twente hebben nu een wiskundig model gemaakt waarin ze de relatie tussen de temperatuur in en buiten de convectiepluim en het gedrag van de pluim hebben geanalyseerd. Het model blijkt in staat te zijn om het stoppen en omkeren van de convectierichting adequaat te beschrijven. Een team van drie natuurkundigen van de Universiteit van Californië in Santa Barbara heeft inmiddels experimenten uitgevoerd die het model van de Twentse onderzoekers bevestigen.
De omkering van een convectierol in een gesloten vat blijkt af te hangen van een toevallig extra snel opstijgende warme pluim. Wanneer de pluim snel omhoog beweegt, krijgt hij niet voldoende tijd om af te koelen. Het relatief warme medium daalt dan niet, maar omdat het in de besloten ruimte ook niet verder kan opstijgen, komt de convectierol tot stilstand en gaat deze zelfs de andere richting uit draaien. Op bovenstaande foto worden pluimen, van het type dat door het Twentse model wordt beschreven, afgebeeld. De foto is gemaakt in een vat gevuld met dipropyleenglucol. Dergelijk gedrag zou volgens de Twentse onderzoekers ook achter de omkering van het aardse magneetveld kunnen zitten.
Wordt Noordpool Zuidpool?
De sterkte van het aardmagnetisch veld neemt stelselmatig af. Sinds 1840 daalt de intensiteit met 5 % per eeuw. Als dit zo doorgaat, zijn de magnetische Noord- en Zuidpool binnen 2000 jaar 'even' verdwenen. Na enkele honderden, misschien wel duizenden jaren, ontstaat er automatisch een nieuw evenwicht, met een magnetische Noord- en Zuidpool. Die kunnen dan alleen wel omgedraaid zijn - of, zeggen weer anderen: het kan zijn dat onze aardbol eerst een halve slag zal draaien.
De polen wisselden de afgelopen 180 miljoen jaar 330 keer. De laatste ommekeer gebeurde tussen de 720.000 en de 800.000 jaar geleden. Het waarom, weet geen mens. Wel is het duidelijk dat het magnetisch veld van de aarde al vaak op zijn kop is gezet. Het is alsof een reusachtige magneet in het binnenste van de planeet steeds een halve slag werd gedraaid, zodat de Noordpool Zuidpool werd, en weer terug.
Tijdens de ompoling bestaat de mogelijkheid dat het magnetische veld er tijdelijk ontbreekt. Onderzoekingen wijzen uit dat sommige diersoorten overgevoelig zijn voor het uitvallen van het beschermende magneetveld. Men verwacht daarom dat zich ook in de loop van de komende duizenden jaren vele mutaties - sprongsgewijze veranderingen in de levensvormen - zullen voordoen, vooral als het herstel van de aarddynamo té lang duurt. We kunnen echter onmogelijk voorspellen hoeveel tijd dit hele proces in beslag zal nemen. In het ergste geval zal de nagenoeg vrij binnendringende zonnewind niet alleen over de hele wereld het klimaat danig in de war schoppen, maar ons ook blootstellen aan een bombardement van deeltjes met griezelig hoge snelheden.
De oorsprong van het aardmagnetisch veld... volgens kernfysicus Dr. Humphreys
Dr. Humphreys stelt zich voor dat God de aarde eerst schiep uit water. Hij baseert dit op verschillende Bijbelteksten. Zo staat er in het Genesisverhaal vermeld hoe god het water 'onder' van het water 'boven' scheidde. Ook zegt Petrus bijvoorbeeld, dat de aarde is gevormd uit water en door water. Hierna zou God veel van het water omgezet hebben in andere elementen zoals gesteenten en mineralen. (Lees ons vorig artikel, waarin bewezen wordt dat waterstof, onder hoge druk, kan worden omgevormd tot kristallen.)
Water bevat waterstofatomen, en de kern van een waterstofatoom is op zichzelf een kleine magneet. Gewoonlijk neutraliseren deze magneten elkaar zodat water op zichzelf nagenoeg niet-magnetisch is. Maar Humphreys denkt dat God het water schiep met de gerichte magneetkernen. Direct na de schepping, zouden zij een meer willekeurig systeem hebben gevormd, waardoor het magnetisch verval is ontstaan. Dit zou een stroom genereren in de kern van de aarde, die dan afneemt in het model van de creationistische natuurkundige Prof. Thomas Barnes.
Oorzaak van het magnetische veld van de aarde... volgens Dr. Thomas Barnes
Materialen, zoals ijzer, bestaan uit kleine magnetische domeinen, die zich gedragen als kleine magneten. Deze domeinen bestaan uit nog kleinere atomen, die op zichzelf gerichte kleine magneetjes zijn, binnen het domein. Gewoonlijk neutraliseren de domeinen elkaar. Maar in magneten zoals een kompasnaald, zijn er meerdere domeinen gericht in dezelfde richting waardoor het materiaal een totaal magnetisch veld heeft.
De kern van de aarde bestaat voornamelijk uit ijzer en nikkel. Zou het magnetisch veld van de aarde dus op dezelfde manier gevormd zijn als dat van een kompasnaald? Neen: boven de temperatuur die het Curie punt wordt genoemd, zijn de magnetische domeinen verbroken. De koelste delen van de aardkern zijn ongeveer 2400° à 4700°C. Veel warmer dus dan de Curie punten van alle bekende stoffen.
Maar in 1820 ontdekte de Deense fysicus H.C. Ørsted dat een elektrische stroom een magnetisch veld produceert. Zonder dit fenomeen zouden elektrische motoren niet kunnen bestaan. Zou een elektrische stroom dus verantwoordelijk kunnen zijn voor het aardmagnetisme? Elektrische motoren hebben een krachtbron, maar een elektrische stroom houdt vrijwel onmiddellijk op te bestaan, zodra de krachtbron is uitgeschakeld (behalve in supergeleiders). Hoe kan er dan een elektrische stroom zijn in de aarde, zonder een krachtbron? De grote creationistische natuurkundige, Michael Faraday, beantwoordde deze vraag in 1831 met de ontdekking dat een veranderend magnetisch veld een elektrische spanning induceert, de basis voor elektrische generatoren.
Stel je de aarde voor vlak na de schepping met een sterke elektrisch stroom in zijn kern. Dit produceert een sterk magnetisch veld. Zonder een krachtbron neemt deze stroom af. Dus zal het magnetische veld ook afnemen. Daar afname ook een verandering is, wordt er stroom opgewekt, weliswaar minder, maar wel in dezelfde richting als de oorspronkelijke stroom.
We hebben dus te maken met een afnemende stroom, die een afnemend magnetisch veld produceert, welke weer een afnemende stroom veroorzaakt... Als de grootheden van dit circuit groot genoeg zijn, zou het enige tijd duren voordat de stroom ophoudt te bestaan. De afnamesnelheid kan nauwkeurig berekend worden, en is altijd exponentieel. De elektrische energie verdwijnt niet, het wordt omgezet in warmte, een proces dat in 1840 door de natuurkundige James Joule werd ontdekt. Dit is de basis van het model van Dr. Barnes.
Ondersteuning door veldsterkte waarnemingen van andere planeten
Gebaseerd op dit model berekende Dr. Humphreys ook de magnetische veldsterkte van andere planeten, én die van de zon. De belangrijke factoren zijn de massa van het object, de grootte van de kern en hoe goed de elektrische geleidbaarheid is - plus de aanname dat hun oorspronkelijke materiaal bestond uit water. (Nota: ook Gurdjieff beweerde dat de kern van de zon uit puur ijs bestaat.)
Dr. Humphreys' model verklaart kenmerken die evolutionistische dynamo theoretici voor raadsels stelt. Als voorbeeld refereren evolutionisten naar het 'voorbeeld van het magnetisme op de maan'. De maan had vroeger een sterk magnetisch veld, hoewel de maan maar éénmaal per maand roteert. Volgens de evolutionistische oorsprongmodellen, had de maan nimmer een gesmolten kern: een noodzakelijk iets voor de werkzaamheid van een dynamo. Mercurius heeft een veel sterker magnetisch veld dan op basis van de dynamotheorie verwacht kan worden van een planeet die 59 keer langzamer draait dan de aarde.
Belangrijker nog is dat Dr Humphreys in 1984 voorspellingen deed aangaande de veldsterkte van Uranus en Neptunus, twee gasgiganten voorbij Saturnus. Zijn voorspellingen waren ongeveer 100.000 maal de evolutionistische dynamo voorspellingen. De twee rivaliserende modellen werden onbewust getoetst toen Voyager 2 deze planeten in 1986 en 1989 passeerde. De velden voor Uranus en Neptunus waren precies zoals Humphreys had voorspeld.
Humphreys' model verklaarde ook waarom de manen van Jupiter met kernen, magnetische velden hebben, terwijl Calisto, dat geen kern heeft, ook geen magnetisch veld heeft.
Kortom: veel vragen blijven onbeantwoord. Nog een beetje geduld, dus.