واژگونی‌ها در زمین-مغناطیس

پدیده واژگونی قطبیت مغناطیسی، به دنبال این نظر كه اورانوس ممكن است هم‌اكنون در گذار چنین رویدادی باشد مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. اندازه‌گیری‌های دیرین مغناطیسی در سنگ‌های روی زمین نشان می‌دهد كه در طی دوران زمین شناسی، تغییراتی در قطبیت زمین روی داده است. اینكه دیناموی هسته سیال بیرونی زمین چگونه دچار این واژگونی می‌شود فعلاً به صورت مسئله پژوهشی مهیجی در ژئوفیزیك درآمده، و اخیراً با استفاده از آثار دقیق دیرین مغناطیسی كه در طی زمان رویدادهای واقعی ثبت شده‌اند، شناخت جدید و قابل ملاحظه‌ای در این زمینه به دست آمده است.
این بررسی‌ها منجر به تصویر مشخص‌تری از فرایند هسته شده و معلوم كرده است كه این فرایند نه ساده است و نه پیوسته، با این‌حال گهگاه به صورت شگفت‌انگیزی تكرار می‌شود، مثلاً تازه‌ترین گزارش در این زمینه، بررسی مشروح گاه‌شماری عكس‌های فوری میدان گذاری نگاشته شده در گدازه‌هاست، كه نشان می‌دهد ساز و كار واژگونی به شدت گاه‌گداری و همراه با دوره‌های متناوبی است كه در آن گاه تغییرهای راستایی شدید است و گاه دینامو نسبتاً غیر فعال است. در اینجا پیشنهاد این است كه واژگونی احتمالاً در طول یك رشته رویدادهای لرزان رخ می‌دهد كه همراه است با حمل شار مغناطیسی، كه اساساً در درون شار رسانای هسته، كه در شارش همرفتش تحت دگرسانی‌های شدید قرار می‌گیرد منجمد است.
چیز دیگری كه در این نگاشت‌ها، دیده می‌شود تلاش اولیه ناموفق دینامو در برقراری قطبیت معكوس است كه در طول این زمان میدان در راستای بینابین دو قطبیت پیش از گذار كامل، وازده می‌شود. در همین زمینه داده‌های به دست آمده از نیم‌كره جنوبی نیز نشان می‌دهد كه دیناموی زمین پیش از یك گذار موفق، احتمالاً تلاش‌های پی‌در‌پی داشته است. جالب اینكه به نظر می‌آید در همه تلاش‌ها حالت میانی یكسانی از شكل هندسی میدان دخیل است. كه همچون پلی میان دو حالت قطبیت است. در مورد تكرار‌پذیری دراز دوره واژگونی، ته نشست‌های كرت‌ نشان می‌دهد كه ویژگی‌های فضایی فرایند واژگونی می‌تواند طی تعدادی دوره‌های قطبیت، عملاً ناوردا باقی بماند. چنین به نظر می‌رسد كه در طول این دوره، سازوكار مغناطو هیدرودینامیك در هسته، نمی‌تواند علامت اولیه (قطبیت) میدان در حال واژگونی را دریافت كند.
شواهد دیرین مغناطیسی همواره مؤید این فریضه است كه شكل هندسی میدان گذاری پیچیده‌تر از آن است كه فقط یك دو قطبی ساده در نظر گرفته شود. این مشاهدات همراه با بررسی‌هایی كه در بالا اشاره شد، حاكی از آن است كه در هر زمان معین احتمالاً تنها بخشی از هسته می‌تواند واژگون شود، و مدت یك چنین واژگونی منطقه‌ای بسیار كوتاه‌تر از زمان فرایند كامل واژگونی است. نتایج یك بررسی آماری بدیع از رفتار دراز دوره، آهنگ واژگونی میدان، احتمالاً مؤید همین نظر است. تحلیل‌های انجام شده به طور مشخص نشان می‌دهند كه واژگونی‌ها را در واقع یك پدیده فیزیكی در هسته راه می‌اندازد، پدیده‌ای كه لزوماً وابسته به یك چشمه انرژی مستقل از چشمه‌ای است كه به دینامو توان می‌دهد. در مدل مورد نظر این پژوهشگران، فرض می‌شود كه دیناموی زمین را همرفت شیمیایی ناشی از انجماد بستر هسته شاری به كار می‌اندازد. چشمه‌ای كه واژگونی‌ها را راه‌ می‌اندازد قطعات سردی است كه در بیرونی‌ترین مرز هسته در اثر اتلاف گرما به جبه تولید می‌شود. این قطعات در حالی كه به درون هسته فرو می‌روند، ممكن است موجب ناپایداری نقش همرفت موضعی، و در نتیجه شروع تلاش در جهت ایجاد یك واژگونی شوند. بنابراین تعداد این تلاش‌ها و احتمال كام‌یابی آن‌ها ممكن است به ویژگی‌های فیزیكی این قطعات، نظر اندازه، تعداد، و سرعت سقوط آزاد آن‌ها بستگی داشته باشد.