JEOMANYETİK ALANIN KAYNAĞI ve DİNAMO MODELİ

 

Yer manyetik alanı veya jeomanyetik alanın yerin merkezinde bulunan ve yerin dönme ekseni ile çakışan bir dipolden türediği varsayılır ve etkisi 10 yer yarıçapı kadar uzaklığa (magnetopoz) uzanmaktadır. Ancak yapılan hassas ölçümler ve hesaplamalar sonucu yer manyetik alanının kaynağı olan dipolün, yerin dönme ekseni ile tam olarak çakışık olmadığını; yerin dönme ekseni ile 11.5 o’lik bir açı yaptığını göstermektedir.

Dünya’nın manyetik alanı vektörel bir büyüklüktür. Dünya üzerinde herhangi bir yerdeki manyetik alan bu vektörün yönü  ve şiddetiyle tanımlanır. Genellikle bu vektörün bileşenleri olan manyetik deklinasyon, D, yatay bileşen, H ve düşey bileşen, Z, ölçülür ve bu üç bileşenden manyetik alanın diğer bütün bileşenleri hesaplanabilir.

Manyetik Alanın Bileşenleri

Manyetik alanı ölçmek için yönü ve şiddeti bulunmalıdır. Yönü tanımlayan parametreler manyetik deklinasyon, D ve inklinasyon, I‘dır. D ve I derece cinsinden hesaplanır. Toplam alanın (F) şiddetini ise yatay H, düşey  Z, kuzey X, doğu Y bileşenleri tanımlar. Bu bileşenler Gauss cinsinden ölçülür. (1 Gauss = 1 Oersted) ama güncel birim nanotesladır. (1 nT x 10E5 = 1 Gauss) Yerin manyetik alanı yaklaşık 25000 – 65000 nT arasında değişir. Manyetik deklinasyon manyetik kuzeyle coğrafik kuzey arasındaki açıdır. D deklinasyon açısı coğrafik kuzeyin doğusunda ise pozitif, batısında ise negatif alınır. Manyetik inklinasyon ise yatay düzlemle toplam alan arasındaki açıdır.

Manyetik Kutuplar

Manyetik kutuplar inklinasyon açısının 90 derece olduğu bölgelerdir. Ölçülen manyetik kutuplarla, hesaplanan kutuplar iki ayrı kavramdır. Ölçülen manyetik kutuplar arazide (surveying) inklinasyonun dik ölçüldüğü alanlardır, Hesaplanan manyetik kutuplar ise bir manyetik alan modelden inklinasyonun dik hesaplandığı bölgelerdir. Manyetik kutbu tam olarak belirlemek birçok açıdan zor bir iştir. I açısının 90 derece olduğu yer sabit değildir, çok geniş bir alanı kapsar, günlük değişimler ve manyetik fırtınalar nedeniyle yüzlerce kilometre yer değiştirebilir ve doğa koşulları açısındanda ulaşması zor yerlerdedirler. Canadian Geological Survey ve U.S. Naval Oceanographic Office tarafından yapılan tespitlere göre (~1990) ölçülen manyetik kutup noktaları yaklaşık olarak;

78.5o N ve 103.4o W, Ellef Ringnes adası, Kanada,

65o S ve 139o E , Commonwealth Körfezi, Antartika’dır.

IGRF 1995 (International Geomagnetic Reference Field)’ten 1996 ortalarında hesaplanan manyetik kutuplar ise;

79 K ve 105.1 B derece,

64.7 G ve 138.6 D derecedir.

Jeomanyetizmanın Tarihsel Gelişimi

M.Ö. altıncı yüzyılda eski Yunanlıların mıknatıslanmayı bildikleri kesindir. Felsefenin babası Thales, (M.Ö. 640-546) mıknatıs taşının çekme özelliğini anlatır ve bu özelliği taşta varolan ruha bağlar .Ancak bu dönemde mıknatısın çekme özelliğinin bilincinde olan Yunanlılarca bu mıknatısın iki kutbunun bulunduğu ve coğrafi kuzeye yönelme özelliği bilinmemekteydi.

Yerküre çevresinde bir magnetik alanın varlığı, bu alanın oluşum nedeni ve bsaşlangıcı uzun yıllar araştırıcıların uğraş alanı olmuştur. Yermagnetik alanının varlığı pusula adı verilen bir aygıt ile kolayca ortaya konulabilir. Düşey bir iğnenin ucuna oturmuş ve yatay düzlemde iğne çevresinde kolayca dönebilen mıknatıslanmış ibreden oluşa pusula, aynı zamanda tüm mıknatıs cisimlerinin Kuzey (N) ve Güney (S) kutuplarının yerlerini bulmak için kullanılmaktadır.

İlk pusula, İngiltere’de Alexander Neckman adlı bir din adamının doğa bilimleri üzerine 1167 yılında yaptığı iki yayından anlaşılacağı üzerine, denizcilerce 11. yüzyılda kullanılmaya başlanmış, Arap ve İran gemicilerine yollarını bulmakta yardımcı olmuştur. O dönemde pusula ince bir iplikle yatay kalacak bir biçimde  asılmış veya kamış gibi suda yüzebilen cisimlere bağlı küçük mıknatıs taşından oluşmuştu.

Avrupalı gemiciler pusulayı 12. yüzyıldan itibaren kullanmaya başlamışlardı. 14. yüzyılda ise pusula artık tüm gemilerde bulunuyordu.

Yerküre’nin dev bir mıknatıs oluşunun ve onun da bir mıknatıs gibi kuzey güney olarak iki kutbunun bulunduğunu insanlar daha sonraki yıllarda öğrendiler. Örneğin C.Colombus, 1492’de Atlantik Okyanusu’nda Doğu Hindistan’a varmak için batıya doğru açıldığı ve Amerika’nın keşfi ile sonuçlanan ünlü deniz yolculuğu döneminde mıknatısın sürekli olarak kuzey coğrafi kutbu göstereceği inancında idi. Atlantik’te yolculuğu ilerledikçe ibrenin coğrafi kuzeyden git gide ayrılışının izlenmesi denizlere kaybolma korkusu ile emilerde bulunanların kaptanlarına karşı ayaklandıkları ve bu ayaklanmanın Colombus tarafından güçlükle fakat büyük bir ustalıkla önlendiği ilginçtir (Anlatıldığına göre Colombus, “gemilerde fazlasıyla soğan ve sarımsak yedikleri pusulanın ise fena kokulardan hoşlanmadığını anlatarak onun düzensiz çalıştığını söylerler).

Eğim açısı (I) ile ilgili ilk yazılı kayıt, 1544 yılındadır. Bu tarihte yazılmış bir mektupta Nürnberg’li bir alet ustası olan Hatman’ın yaptığı bir aygıt anlatılmaktadır. Aygıt ağırlık merkezinden geçen yatay bir eksene bağlı demir bir çubuktan oluşmaktadır. Çubuk mıknatıslanmadan önce her yönde denge halinde kalabilmekte iken boyunca mıknatıslandığı zaman dengesi bozulmakta ve yatayla belirli bir açı oluşturarak denge halini almakta idi. Bu açıklamanın yapıldığı mektup ancak 1831 yılında Koninsberg arşivlerinde ele geçebilmiş olduğundan uzun yıllar olay saklı kalmıştır. Bu arada İngiliz araştırıcı olan Norman, Hartman’dan bağımsız olarak 1576 yılında eğim açısını bir kez daha bulmuş ve ölçme yolunu göstermiştir.

13. yüzyıl, düşünme ve sorunlara yanıt arama çağı olarak başlamıştır. Dönemin öncüleri arasında Roger Bacon görülmektedir. Düşünür yıllarca deneysel bilimlerin gelişmesi yönünde büyük çaba harcamıştır Önemli yapıtı olan Opus Tetium’u 1267 yılında yayınlamıştır .Bocon aynı zamanda yine üstün bir araştırmacı ve düşünür olan Fransız din adamı Pierre Maricourt’u tanıtmaktadır. Maricourt, 1269’da bir dostuna yazdığı mektuplarda uzun uzun araştırmalarından sözetmektedir. Özellikle döneminde cisimlerin mıknatıslanmaları üzerine yaptığı araştırmalar matbaa olmadığından elyazısı kopyaları elden ele dolaşmıştır. Maricourt’un yaptığı deneylerden bir tanesi ilgi çekicidir: araştırıcı mıknatıs taşını yontarak küre şeklini vermiş ve bu küre yüzeyinin değişik yerlerine küçük mıknatıs taşlarının yapıştığını görmüştür. Küçük mıknatısların aldığı yönler küre üzerine işaretlendiği zaman Maricourt bu işaretlerden oluşan çizgilerin kürenin belirli iki yerinde toplandıklarını izlemiştir. Bu yerler yaklaşık olarak kürenin bir çapının yüzeyi deldikleri yerlere rastlamakta idi. Bu noktalara araştırıcı kutup adını vermiştir. Maricourt aynı mıknatıslanmış yüzeyi bir tahta parçasına monte etmiş ve su üzerine bırakmıştır. Bu zaman da kürenin bir kutbunun yerkürenin kuzey kutbuna yönelmiş olduğunu görmüştür. Benzer diğer bir küre de suda diğerine yaklaştırıldığında iki kürenin aynı tarafa yönelen kutuplarının bir diğerini ötelediği karşıt kutupların ise birbirini çektikleri açık olarak saptanmıştır.

Jeomanyetizmanın Doğuşu

Magnetik D ve I açılarının doğru olarak ölçümleri jeomagnetizma bilim dalının doğuşunda öngelişmelerdir ve dalın doğuşunu bir hekim olan Jilliam Gilbert (1540-1603) sağlamıştır. Gilbert, Maricourt’un deneylerini ele almış, sağlanan sonuçları önemle incelemiş, kendi yaratıcı gücünü de katarak dört ciltlik Latince yazılmış olan “De Magnet” adlı eserini meydana getirmiştir. De Magnet bilim tarihinin önemli yapıtları arasındadır ve bu yapıtı övenler arasında büyük Galile de bulunmaktadır. Yapıtta magnetizmanın bugün bilinen önemli bir çok konuları kuramsal ve deneysel yönleri ile sunulmuştur. Gilbert bu önemli yapıtında Yerküre’nin dev bir mıknatıs olduğunu kutupların yerlerini magnetik meridyeni, meridyen boyunca kürenin magnetik alanının dağılımını açıklamış ve aynı zamanda cisimlerin mıknatıslanma yolları ve özellikleri günümüzde benzer yapıtlarda görülen ölçülerde anlatmıştır.

YERMANYETİK ALANININ DİNAMO MODELİ

Bilindiği gibi Yerküre, dıştan içe doğru, temel olarak “kabuk”, “manto” ve “çekirdek” olmaz üzere üç katmandan oluşmaktadır.

Çekirdeğin derinliği 2900-6371 km. arasındadır. Çekirdek, “iç çekirdek” ve “dış çekirdek” olmak üzere ikiye ayrılır. İç çekirdekte sıcaklık 6000 oC civarındandır. Ancak bu yüksek sıcaklığa rağmen iç çekirdek, üzerindeki diğer katmanların yarattığı büyük basınç nedeniyle katı durumdadır. Dış çekirdek ise ergimiş halde bulunan demir ve nikelden oluşur. Bu katmanda sıcaklık 5500 oC civarındadır.

İç çekirdekteki milyonlarca tonluk Fe+Ni sürekli olarak bir yönden diğer yöne doğru hareket eder. Ancak manto ve çekirdeği atalet momentlerinin birbirleriden farklı olması sebebiyle manto ve dış çekirdek arasında bir sürtünme meydana gelir. Bu sürtünme Fe+Ni olan dış çekirdekte bir elektrik alanın, dolayısıyla da bir manyetik alanın oluşumunu sağlar. Yer manyetik alanının asıl kaynağı budur.

Emre Alan hakkında 101 makale
Civil Engineer - Geophysical Engineer - Software Developer - 3D Modeler - Beşiktaş Fan - Animal Lover - Kerbonaut

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*