Maan magneettikenttä

Maapallon sisäosien sähkövirrat synnyttävät magneettikentän, joka Maan läheisyydessä vastaa muodoltaan Maan keskipisteeseen kuvitellun sauvamagneetin dipolikenttää. Kauempana avaruudessa vuorovaikutus aurinkotuulen kanssa venyttää magneettikentän Maata ympäröiväksi pitkäpyrstöiseksi magneettikehäksi.

Alkuperä

Magneettikenttä saa alkunsa maapallon nestemäisessä ulkoytimessä 2900–5100 km syvyydessä. Sinne syntyy dynamoperiaatteella miljardien ampeerien suuruisia sähkövirtoja, joiden aiheuttama magneettikenttä ulottuu kauas avaruuteen.

Dynamo on monimutkainen itseään ylläpitävä prosessi, jossa sähköä johtavan nesteen pyörteinen virtailu, nesteessä kulkevat sähkövirrat ja niihin liittyvä magneettikenttä ruokkivat toinen toisiaan. Olennaisia edellytyksiä dynamon toiminnalle ovat radioaktiivisten aineiden hajoaminen, jonka tuottama lämpö pitää ytimen sulana ja antaa energiaa nesteen virtauksille, sekä maapallon pyöriminen, johon liittyvä coriolisvoima vääntää virtaukset oikealla tavalla pyörteisiksi.

Pieni osa magneettikentästä aiheutuu maapallon pintakerroksien magneettisista aineista kuten rautamalmeista. Ne ovat vastuussa erityisesti magneettisista anomalioista eli pysyvistä paikallisista poikkeamista kentän suunnassa ja suuruudessa.

Magneettikehä

Magneettikenttä estää aurinkotuulen hiukkasvirtaa pääsemästä Maan läheisyyteen, mutta samalla aurinkotuulen virtauspaine muovaa magneettikentän maapalloa ympäröiväksi magneettikehäksi eli magnetosfääriksi. Maan kenttä rajoittuu magneettikehän sisäpuolelle. Auringon suunnassa se ulottuu noin 10 Maan säteen päähän, mutta vastakkaisessa suunnassa kymmeniä kertoja kauemmas. Aurinkotuulen ja maapallon magneettikentän vuorovaikutuksissa syntyy voimakkaita sähkövirtoja, joiden magneettiset vaikutukset nähdään maanpinnalla nopeina magneettikentän muutoksina eli magneettisina myrskyinä.

Magneettikentän muutosten seuranta

Magneettikentän vaihteluja seurataan magnetometreillä geomagneettisissa observatorioissa. Magneettikentän sisäsyntyistä hidasta muutosta sanotaan sekulaarimuutokseksi, joka vuodesta toiseen pysyy suunnilleen samana. Ilmatieteen laitos seuraa sekulaarisia muutoksia Nurmijärven geofysiikan observatorioon sijoitetuilla mittalaitteilla, jotka ovat toimineet yhtäjaksoisesti vuodesta 1953 lähtien. Itse asiassa koko Ilmatieteen laitos sai alkunsa geomagnetismista: laitos perustettiin vuonna 1838 magneettiseksi observatorioksi, jonka tehtäviin kuuluivat myös meteorologiset mittaukset.
 

Maan magneettikentän dipolimuoto

Maan magneettikenttä on rakenteeltaan dipoli. Kuvassa siniharmaat pinnat kuvaavat kentän muotoa avaruudessa. Kenttä saa alkunsa sähkövirroista Maan sulassa ulkoytimessä, joka on kuvassa piirretty kirkkaan oranssinkeltaiseksi.

Lisätietoa

Heikki Nevanlinna: Avaruussää – Auringosta tuulee, Tähtitieteellinen yhdistys Ursa ry 2006.

Heikki Nevanlinna: Geomagnetismin ABC-kirja, Ilmatieteen laitos, raportteja 2009:1.