Theorie Ompoling Aardmagnetisch veld

Door Theo Wolters, 28 april 2008

De drijvende kracht achter het magnetische veld

Het aardmagnetisch veld wordt veroorzaakt door wervelstromen in de vloeibare buitenkern. Er is niet één rotatie van de totale buitenkern, maar er zijn ca 6 grote hoofdwervelingen, met de as min of meer noord-zuid en met dezelfde rotatierichting. De hoofdwervelingen ontstaan door het verschil in rotatiesnelheid tussen de harde kern van de aarde en de aardmantel.

Een doorsnede over de evenaar met een trager roterende kern zou er zo uitzien (vgl: een kogellager):

Op het raakvlak van de hoofdwervelingen ontstaan er meerdere kleinere tussenwervelingen met een tegengestelde rotatierichting, maar met een ondergeschikt magnetisch veld.

Ontstaan van tussenwervelingen door wrijving tussen de hoofdwervelingen:

Op dit moment draait volgens publicaties de kern overigens sneller dan de mantel.
De kern zal door wrijvingsverliezen afgeremd worden tot hij dezelfde rotatiesnelheid heeft als de mantel. Dan zou uiteindelijk het magnetisch veld wegvallen.

Ompoling

De snelheid van de mantel is echter niet constant. Wanneer de snelheid van de mantel weer eens toeneemt zal deze de vertragende kern op een zeker moment “inhalen”. De kern draait daarna minder snel dan de mantel, met grote wrijving tussen de hoofdwervelingen en de vaste zg. D-laag onder in de vloeibare mantel als gevolg. Hierdoor krijgen de hoofdwervelingen een tegensturing en zwakken af. De tussenwervelingen worden opeens niet meer geremd maar versterkt en nemen in sterkte toe en vormen de nieuwe, sterke, tegengestelde hoofdwervelingen. Een ompoling van het aardmagnetisch veld is het resultaat.

Verklaring van variaties in rotatiesnelheid

De variatie in rotatiesnelheid van de mantel ontstaat mogelijk doordat de ronde vorm van de aarde af en toe afplat, dan wel een andere massaverdeling krijgt. De massaverplaatsingen zouden veroorzaakt kunnen worden door de dynamica rond de opbouw van massa op de polen bij ijstijden, door het opsplitsen van de continenten, door massaverplaatsingen tgv nivellerende zeespiegel vs opgestuwde bergmassieven, en Milanković cycli of andere zwaartekracht effecten van het heelal.

Door deze effecten verandert de rotatiesnelheid van de mantel, vanwege behoud van kinetische energie.

Sommige publicaties spreken over snelheidsveranderingen van de mantel onder invloed van eb en vloed, en stuwing door zee-engtes, waarbij dit alles onderhevig is aan planetaire invloeden.

Modellering

Een model waarmee de wervelingen en met name het proces van ompoling kunnen worden beschreven zou er als volgt kunnen uitzien:

Stabiele periode
Als je kijkt naar de doorsnede van de aarde is er een gebied van ruwweg een derde van de straal van de aarde waarin de kern vloeibaar genoeg is voor de hierboven verklaarde wervelingen. Dan is er plaats voor niet méér dan zes grote wervelingen om de kern die dezelfde richting op draaien.

Het helpt zoals gezegd om de aarde in horizontale doorsnede dan voor te stellen als een kogellager met 6 kogels die het snelheidsverschil tussen mantel en harde kern opvangen.

Onderstaand plaatje vond ik op internet.
Het beschrijft keurig mijn principe maar er klopt iets niet: het magnetische netto resultaat van de zes wervelingen is nul!

Pas als vier of méér wervelingen dezelfde rotatierichting hebben, krijg je een magnetisch veld. En er is maar één mogelijke reden waarom de wervelingen dezelfde richting op zouden gaan: als de mantel een andere snelheid heeft dan de harde kern!

Omdat er in het grensvlak tussen de hoofdwervelingen telkens een omkering optreedt van stromingsrichting, ontstaan er in de driehoekige rest-ruimtes nog eens zes kleinere wervelingen in tegengestelde richting vlak onder de mantel, en wellicht nog eens zes nóg kleinere op de harde kern.

Bij voldoende afstand tussen de grote wervelingen kunnen de kleinere en veel kleinere tussenwerveling ook één tussenwerveling vormen.

De hoofdwervelingen ondervinden een sterke meewerkende kracht aan de kern en aan de mantel, en een licht tegenwerkende kracht aan de kleine tussenwervelingen en aan elkaar. Hierdoor blijft het energieniveau hoog.

De tussenwervelingen ondervinden aan twee kanten een sterke aandrijvende kracht van de hoofdwervelingen, en aan de mantelzijde een sterke tegenwerkende kracht. Dit houdt de hoeveelheid energie in de werveling laag.

Krachten op wervelingen in stabiele toestand

Ompoling
Bij het inhalen van de kern door de mantel wordt de energietoevoer aan de buiten- en binnenkant van de hoofdwervelingen omgedraaid, waardoor deze aan vier zijden tegengewerkt worden en snel in kracht en snelheid afnemen Toch zal dit proces een lange tijd vergen aangezien er veel kinetische energie in de wervelingen is opgeslagen.

Bij het inhalen van de mantel door de kern krijgen de tussenwervelingen zeer veel energie

De tussenwervelingen daarentegen, die tot dan toe weerstand ondervonden van de mantel, krijgen nu vanuit alle kanten energie toegevoerd en nemen zeer snel in kracht en snelheid toe, mede door hun kleine massatraagheid. Hierbij groeien ze vanuit hun driehoek tussen de afnemende grote wervelingen toe naar de kern, waardoor de grote wervelingen zeer veel weerstand beginnen te ondervinden en snel krimpen tot een tussenwerveling in het buitenste driehoekje dat ontstaan is tussen de nieuwe hoofdwervelingen, die nu het aardmagnetisch veld bepalen.

Omkeermoment: driehoeken gaan samen en worden sterker dan oorspronkelijke hoofdwervelingen

In hoofdzaak blijven de wervelingen bij ompoling dus gewoon in dezelfde richting roteren.

Dit is een sterk gemodelleerde uitleg, in werkelijkheid zal het proces zich veel chaotischer voltrekken. De wervelingen zullen dan ook niet keurig gelijkvormig zijn en zich onder de evenaar concentreren.

Sterker nog, het ligt voor de hand dat de hoofdwervelingen elkaar afstoten, waardoor sommige richting noordpool en andere richting zuidpool zullen bewegen. Dit levert voor de tussenwervelingen een veel onregelmatiger beeld op dan in dit model.

Ompoling en het leven op aarde
Op het omslagmoment is de totale hoeveelheid werveling, en dus magnetisch veld, helemaal niet veel minder dan in de periode ervoor, alleen is de totale som nu wel even nul. Maar lokaal op aarde is er op veel plaatsen nog steeds een sterk veld, noord-zuid dan wel zuid-noord, waardoor de zonnewind nog steeds afgebogen wordt. Er is dus geen noodzaak voor massaal uitsterven. De veranderingen voltrekken zich waarschijnlijk ook zeer chaotisch, waarbij sommige grote wervelingen veel langer hun kracht behouden dan andere, waardoor er gedurende (evolutionair gezien) lange periodes altijd wel ergens op aarde een goed door magnetisch veld beschermd leefmilieu is geweest waar het leven zich in kon dóórontwikkelen.

Tektoniek
Het is vreemd dat de tektonische platen met zoveel kracht en zo willekeurig over, langs en onder elkaar doorbewegen. Er moet een enorme drijvende kracht achter zitten. Die moet actueel en variabel zijn: draaiing en werveling uit de ontstaanstijd van de aarde zou zich inmiddels vereffend hebben, waardoor de tektoniek tot stilstand zou zijn gekomen. Kernreacties zoals sommigen veronderstellen zouden wel heel goed geregeld moeten zijn om een zo constant verlopende tektoniek te veroorzaken.

Het reeds eerder getoonde plaatje suggereert een mogelijke oplossing. Tussen de buitenkern en de binnenmantel bevindt zich een 300 km dikke rotsachtige laag, de D-laag. Tussen deze laag en de harde mantel bevindt zich vloeibaar magma. Volgens sommigen worden de platen bewogen door het gewicht van de zinkende “slabs”. In onderstaand plaatje met slabs tot op de D-laag zou snelheidsverschil tussen korst en buitenkern ook voor het verklaren van de tektoniek belangrijke implicaties kunnen hebben.

Klimaat
Voor zover de rotatiesnelheid variaties van de mantel veroorzaakt worden door de verplaatsing van gewicht naar de polen door ijskapvorming, is er een verband tussen ompoling van het magnetisch veld en klimaat. Omgekeerd zou een ompoling, met onvermijdelijk een tijdelijk effect op zonnewind en kosmische straling, ook een gevolg kunnen hebben voor het klimaat. Voor zover de Milanković cycli ook een gevolg hebben voor de bolheid van de aarde, zou hiermee een extra mechanisme gevonden kunnen zijn in de klimaatvorming.

Het leven op aarde
Zoals gezegd hoeft een ompoling geen wereldwijde sterfte te veroorzaken: er zijn altijd wel grote wervelstromen waar bv. een deel van een continent door beschermd wordt. Maar op dit soort momenten zullen er ook gebieden zijn waar het veld ernstig verzwakt is, en het leefklimaat sterk verandert. Dit kan leiden tot lokale uitroeiing, of juist tot veel meer mutaties door toenemende straling. Wellicht zijn veranderingen in de evolutie hierdoor beter te begrijpen.

Kort onderzoek wikipedia
Na het opstellen van deze theorie heb ik gekeken wat er op internet te vinden was over dit onderwerp. Daaruit bleek dat het een nieuwe (of onbekende) uitleg is van het verschijnsel aardmagnetisme, zeker wat betreft de verklaring voor het ompolen.

Ik vond op het eerste gezicht geen aanwijzingen dat mijn theorie niet zou kloppen.
Daarentegen zijn er meerdere feiten die tot nu toe onverklaard waren, maar op frappante manier kloppen met mijn nieuwe theorie.
Ik durf niet van bewijzen te spreken, maar zou het wel sterke aanwijzingen willen noemen:

1. Het aardmagnetisch veld blijkt hoofdzakelijk op vier plaatsen opgewekt te worden.
2. De aardkern draait op dit moment sneller dan de mantel.
3. Er zijn veel plaatsen op aarde waar het magnetisch veld is omgekeerd tov het hoofdveld: de zg. anomalieën.
4. Tijdens de ompoling blijken er over de hele aarde vele velden en polen te ontstaan.
5. Tijdens de ompoling blijkt er een sterke toename in vulkanische en geologische activiteit te zijn, wat in overeenstemming is met de veranderingen in de drijvende krachten op de platen.
6. Het aardmagnetisch veld neemt op dit moment zeer snel af, de laatste eeuw met maar liefst 15%. De anomalieën groeien daarentegen sterk, wat overeenkomt met mijn theorie. Een nieuwe ompoling lijkt nabij.
7. De ompoling gebeurt met steeds kortere tussenpozen.
8. Er is een versnelde evolutie aangetoond in periodes van ompoling in het verleden. Blijkbaar is er dus een verhoogd stralingsniveau met als gevolg meer mutaties, of een sterk veranderend leefmilieu. Maar er is geen grootschalig uitsterven van het leven geconstateerd, die te verwachten zou zijn bij een tijdelijke afwezigheid van het magnetisch veld.

Deze informatie was o.a. te vinden op http://nl.wikipedia.org/wiki/Aardmagnetisch_veld en http://nl.wikipedia.org/wiki/Omkering_van_het_aardmagnetisch_veld

Conclusie
Het lijkt raadzaam om zo snel mogelijk meer inzicht te krijgen in de mechanismen achter de ompoling, aangezien we zeer binnenkort met de gevolgen ervan te maken kunnen krijgen. Mijn nieuwe theorie zou dan ook nader onderzocht moeten worden om vast te kunnen stellen of hij een zinvolle bijdrage levert aan de verklaring van het verschijnsel van magnetische ompoling.