भूचुंबकत्व और भूचुंबकीय उत्क्रमण

भूचुंबकत्व अध्ययन का एक अपेक्षाकृत नया क्षेत्र है और इसने भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं और पृथ्वी के आंतरिक भाग से संबंधित हमारे ज्ञान में वृद्धि की है।
भू-आकृति विज्ञान के अध्ययन का श्रेय विलियम गिल्बर्ट को दिया जाता है ।
भूचुम्बकत्व पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की गतिशीलता का अध्ययन है, जो बाहरी कोर में उत्पन्न होता है।
पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र मुख्यतः भू-अक्षीय द्विध्रुव है , जिसमें उत्तरी और दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव भौगोलिक ध्रुवों के पास स्थित हैं।
भूगर्भीय अतीत में पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के भटकने और उलटने के बारे में जाना जाता है । यह भटकाव आमतौर पर काफी धीमा रहा है, लगभग 9 किमी प्रति वर्ष, जिससे वैज्ञानिक आसानी से इसकी स्थिति का पता लगा पाते हैं। लेकिन सदी की शुरुआत से, यह गति बढ़कर 50 किमी प्रति वर्ष हो गई है।
पृथ्वी एक द्विध्रुवीय चुंबक के रूप में कार्य करती है जहां भू-चुंबकीय दक्षिणी ध्रुव पृथ्वी के भौगोलिक उत्तरी ध्रुव के निकट होता है और इसके विपरीत।
मैग्नेटोस्फीयर (वह क्षेत्र जिसमें हम चुंबकीय प्रभाव महसूस कर सकते हैं) पृथ्वी की सतह से लगभग 60,000 किमी तक फैला हुआ है।
भूचुंबकत्व ब्रह्मांड में मूलभूत अंतःक्रियाओं में से एक है जो पृथ्वी की सतह के निकट चुंबकीय क्षेत्रों का अध्ययन प्रदान करता है।
पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र 3200 किमी तक फैला हुआ है जो सौर हवा को दूर कर सकता है और पृथ्वी को आपदा से बचा सकता है।
यह हमें सौर ज्वालाओं से बचाता है तथा सूर्य से आने वाली हानिकारक गामा किरणों को रोकने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
पृथ्वी के भूगर्भीय अतीत की कुछ हलचलों के कारण चुंबकीय क्षेत्र लुप्त हो गया था। ये चरण पृथ्वी पर कुछ बड़े विलुप्तीकरणों के साथ भी मेल खाते हैं।

भू-चुम्बकत्व — पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र

चुंबकीय ध्रुव और भूचुंबकीय ध्रुव

चुंबक के उत्तरी ध्रुव को वह ध्रुव माना जाता है जो पृथ्वी के उत्तरी चुंबकीय ध्रुव द्वारा आकर्षित होता है, जब चुंबक को लटकाया जाता है ताकि वह स्वतंत्र रूप से घूम सके।
चूँकि विपरीत ध्रुव एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं, इसलिए पृथ्वी का उत्तरी चुंबकीय ध्रुव उसके चुंबकीय क्षेत्र का दक्षिणी ध्रुव है ।
चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षेत्र (सरल उत्तर-दक्षिण क्षेत्र, जैसे कि एक साधारण छड़ चुंबक का) आमतौर पर पृथ्वी के घूर्णन अक्ष के साथ काफी निकटता से संरेखित होता है; दूसरे शब्दों में, चुंबकीय ध्रुव आमतौर पर भौगोलिक ध्रुवों के काफी करीब होते हैं (पृथ्वी का अक्ष इन ध्रुवों से होकर गुजरता है), यही कारण है कि एक कंपास काम करता है ।
हालाँकि, क्षेत्र का द्विध्रुवीय भाग कुछ हज़ार वर्षों के बाद उलट जाता है , जिससे उत्तरी और दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों के स्थान बदल जाते हैं ।
पृथ्वी का चुंबकीय उत्तरी ध्रुव तेजी से कनाडा आर्कटिक से रूस की ओर बढ़ रहा है।

भूचुंबकीय ध्रुव (द्विध्रुवीय ध्रुव) पृथ्वी की सतह और एक बार चुंबक की धुरी के प्रतिच्छेदन बिंदु हैं, जो काल्पनिक रूप से पृथ्वी के केंद्र में स्थित हैं ।
प्रत्येक गोलार्ध में ऐसा एक ध्रुव होता है, और ध्रुवों को क्रमशः “भू-चुंबकीय उत्तरी ध्रुव” और “भू-चुंबकीय दक्षिणी ध्रुव” कहा जाता है।
लगभग, भूचुंबकीय द्विध्रुव वर्तमान में पृथ्वी के घूर्णन अक्ष से लगभग 11 डिग्री के कोण पर झुका हुआ है ।
दूसरी ओर, चुंबकीय ध्रुव (चुंबकीय उत्तरी ध्रुव और चुंबकीय दक्षिणी ध्रुव) वे बिंदु हैं जहां चुंबकीय सुइयां ऊर्ध्वाधर हो जाती हैं ।
चुंबकीय ध्रुवों और भूचुंबकीय ध्रुवों की स्थिति में अंतर पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के असमान और जटिल वितरण के कारण है।

भू -चुंबकीय ध्रुव प्रतिध्रुवीय बिंदु होते हैं जहाँ एक सर्वोत्तम-फिटिंग द्विध्रुव की धुरी पृथ्वी की सतह को काटती है । यह सैद्धांतिक द्विध्रुव पृथ्वी के केंद्र में स्थित एक शक्तिशाली छड़ चुंबक के समतुल्य है और पृथ्वी की सतह पर देखे गए चुंबकीय क्षेत्र का वर्णन करने के लिए किसी भी अन्य मॉडल की तुलना में अधिक निकट आता है।
इसके विपरीत, वास्तविक पृथ्वी के चुंबकीय ध्रुव प्रतिध्रुवीय नहीं हैं; अर्थात्, जिस रेखा पर वे स्थित हैं वह पृथ्वी के केंद्र से होकर नहीं गुजरती है।

भूचुंबकीय उत्क्रमण

भू-चुंबकीय उत्क्रमण या पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में उत्क्रमण, किसी ग्रह के चुंबकीय क्षेत्र में ऐसा परिवर्तन है जिससे चुंबकीय उत्तर और चुंबकीय दक्षिण की स्थितियाँ आपस में बदल जाती हैं ।
पुराचुम्बकत्व (चट्टानों में चुम्बकत्व जो उनके निर्माण के समय पृथ्वी के चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित था) के आधार पर , यह देखा गया है कि पिछले 20 मिलियन वर्षों में, चुम्बकीय उत्तर और दक्षिण लगभग हर 200,000 से 300,000 वर्षों में पलट गए हैं।
यह उलटाव वस्तुतः ‘आवधिक’ नहीं है, जैसा कि सूर्य पर होता है, जिसका चुंबकीय क्षेत्र प्रत्येक 11 वर्ष में उलट जाता है ।
पृथ्वी पर चुंबकीय उत्क्रमण के बीच का समय कभी-कभी 10,000 वर्ष जितना कम होता है और कभी-कभी 25 मिलियन वर्ष जितना लंबा होता है , और इसे उत्क्रमित होने में लगने वाला समय कुछ सौ या कुछ हजार वर्ष हो सकता है।
उत्क्रमण की पूरी प्रक्रिया के दौरान चुंबकीय ध्रुव विषम अक्षांशों पर उभरते हैं।
पृथ्वी का क्षेत्र सामान्य ध्रुवता की अवधि के बीच बारी-बारी से बदलता रहा है, जिसमें क्षेत्र की प्रमुख दिशा वर्तमान दिशा के समान थी , और विपरीत ध्रुवता, जिसमें यह विपरीत थी।

पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के कारण उत्तरी और दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव विचलित होते हैं (ध्रुवीय विस्थापन सिद्धांत)।
उत्तरी चुंबकीय ध्रुव (86֯ उ, 172֯ प) उत्तरी कनाडा में एल्समेरे द्वीप के उत्तर में स्थित है और तेजी से साइबेरिया की ओर बढ़ रहा है।
दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव का स्थान वर्तमान में अंटार्कटिका के तट से दूर तथा अंटार्कटिक वृत्त के बाहर भी है।
वैज्ञानिकों का कहना है कि उत्तरी चुंबकीय ध्रुव प्रति वर्ष लगभग 10 किलोमीटर की दूरी तय करता है।
हाल ही में, इसकी गति बढ़कर लगभग 50 किलोमीटर प्रति वर्ष हो गई है और कुछ दशकों में यह साइबेरिया तक पहुंच सकती है।
चूंकि पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र पूर्णतः सममित नहीं है, इसलिए उत्तरी और दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव प्रतिध्रुवीय नहीं हैं (एक से दूसरे तक खींची गई सीधी रेखा पृथ्वी के केंद्र से होकर नहीं गुजरती)।
पृथ्वी के उत्तरी और दक्षिणी चुंबकीय ध्रुवों को चुंबकीय नमन ध्रुव के रूप में भी जाना जाता है , क्योंकि उन बिंदुओं पर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का ऊर्ध्वाधर “नमन” होता है।
अर्थात्, यदि चुंबकीय कंपास की सुई को चुंबकीय ध्रुवों पर स्वतंत्र रूप से लटका दिया जाए तो यह सीधे उत्तरी चुंबकीय ध्रुव (पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का दक्षिणी ध्रुव) की ओर तथा सीधे दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव (पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का उत्तरी ध्रुव) की ओर इंगित करेगी।

सूर्यकलंक सिद्धांत

सूर्य अपने आप में एक विशाल चुंबक है और जब यह चुंबकत्व के बढ़ते हुए चरण में होता है और सौर कलंक की सक्रियता अधिक होती है, तो सौर पंख पृथ्वी के चुंबकीय कवच को भेदकर पृथ्वी के गोले में प्रवेश कर सकता है, बशर्ते कि पृथ्वी का चुंबकत्व घटते हुए चरण में हो। पृथ्वी सूर्य की चुंबकीय ध्रुवता के अनुसार चुंबकत्व प्राप्त कर सकती है।
उल्कापिंड या धूमकेतु के टकराने से ध्रुवता उलट सकती है, क्योंकि टक्कर के कारण चुंबकत्व नष्ट हो जाता है और जब चुंबकत्व पुनः संगठित होता है तो चुंबकीय ध्रुव इसे उलट सकते हैं।

चुंबकीय अवनति

इसे क्षैतिज घटक भी कहा जाता है। यह चुंबकीय उत्तर और भौगोलिक (सच्चे) उत्तर के बीच क्षैतिज तल पर बना कोण है।
परम्परा के अनुसार जब चुंबकीय उत्तर, वास्तविक उत्तर के पूर्व में होता है तो झुकाव धनात्मक होता है, तथा जब यह पश्चिम में होता है तो झुकाव ऋणात्मक होता है।
वर्तमान परिप्रेक्ष्य में चुंबकीय क्षेत्र चुंबकीय झुकाव से पता चलता है कि उत्तरी चुंबकीय ध्रुव भौगोलिक उत्तरी ध्रुव से थोड़ा पश्चिम में है और इस प्रकार चुंबकीय दक्षिणी ध्रुव भौगोलिक दक्षिणी ध्रुव से थोड़ा पूर्व में है।
पिघला हुआ गतिशील लौह-समृद्ध कोर, जो डायनेमो की तरह घूमता है, प्रवाहित होता है और भू-चुंबकीय क्षेत्र के क्रमिक पश्चिम की ओर बहाव का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप संपूर्ण भूवैज्ञानिक अतीत में चुंबकीय अवनति में परिवर्तन होता है। अवनति को चुंबकीय कंपास से मापा जाता है।

चुंबकीय झुकाव/डुबकी कोण/चुंबकीय डुबकी

भू-चुंबकत्व के इस घटक को ऊर्ध्वाधर घटक के रूप में पहचाना जाता है। इसे स्वतंत्र रूप से लटकी चुंबकीय सुई और पृथ्वी की सतह के क्षैतिज तल के बीच कोणीय झुकाव के रूप में परिभाषित किया गया है।
चुंबकीय नति चुंबक की बल रेखा के साथ संरेखित होने की प्रवृत्ति के कारण उत्पन्न होती है। अक्षांश में वृद्धि के साथ नति कोण बढ़ता है, जिससे यह चुंबकीय ध्रुव पर 90 डिग्री और चुंबकीय भूमध्य रेखा पर 0 डिग्री हो जाता है। झुकाव को नति सुई से मापा जाता है।
चुंबकीय भूमध्य रेखा: शून्य नति वाले बिंदुओं के बिन्दुपथ को चुंबकीय भूमध्य रेखा कहा जाता है ।

पृथ्वी के चुंबकत्व की उत्पत्ति के बारे में सिद्धांत

गिल्बर्ट सिद्धांत:
- पृथ्वी के चुंबकत्व की खोज सबसे पहले सर गिल्बर्ट ने 1600 के दशक में की थी। गिल्बर्ट के अनुसार, चुंबकत्व पृथ्वी के आंतरिक भाग में स्थित एक छड़ चुंबक के कारण है।
- हालांकि यह गलत है, क्योंकि यह समझाना कठिन है कि छड़ चुंबक का चुम्बकत्व उच्च तापमान और आंतरिक पिघली हुई चट्टानों में कैसे कायम रह सकता है।
- यह सिद्धांत पृथ्वी के चुंबकीय ध्रुवता के आवधिक व्युत्क्रम को चुंबक के घूर्णन को मानकर नहीं समझा सकता, जो कि असंभव है।
चट्टान चुंबकत्व
- पृथ्वी का चुंबकत्व चट्टानों के चुंबकत्व के कारण हो सकता है। चट्टानों का चुंबकत्व एक तथ्य है, लेकिन यह पृथ्वी के भू-चुंबकत्व का उत्तर नहीं है क्योंकि बेतरतीब ढंग से निर्मित चुंबकीय चट्टानें पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के विशिष्ट अभिविन्यास की व्याख्या नहीं कर सकतीं।
- आंतरिक भाग के उच्च तापमान ने पृथ्वी के चुम्बकत्व को नष्ट कर दिया होगा, क्योंकि कोई भी चुम्बकत्व बहुत अधिक तापमान और पिघली हुई द्रव अवस्था में स्वयं को बनाये नहीं रख सकता।
डायनेमो सिद्धांत
- 1939 में, वाल्टर अलसेक ने डायनमो सिद्धांत दिया। इस सिद्धांत के अनुसार, चुंबकत्व पृथ्वी के कोर की विशिष्ट संरचना का परिणाम हो सकता है।
- कोर में लौह समृद्ध ठोस आंतरिक कोर होता है जो चुंबकीय होता है तथा बाहरी कोर गर्म तरल पदार्थ होता है जो लगभग प्लाज्मा अवस्था में होता है तथा जिसमें मुक्त इलेक्ट्रॉनों की पूर्ण गति होती है।
- पृथ्वी के घूर्णन के कारण, बाहरी कोर अपने मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ आंतरिक कोर के चारों ओर घूमता है और परावैद्युत उत्पन्न करता है। इस व्यवस्था को विशिष्ट परिनालिका कहते हैं।
- सोलेनोइड एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो बदले में एक प्रबल विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है जो पुनः चुंबकीय क्षेत्र को प्रबल करता है। इस क्रियाविधि को स्व-निकास डायनेमो कहा जाता है।
- यह सिद्धांत, हालांकि सबसे स्वीकार्य है, चुंबकीय क्षेत्र में उतार-चढ़ाव और ध्रुवता के उत्क्रमण की व्याख्या करने में असमर्थ है। हालाँकि पृथ्वी का घूर्णन अपने भूवैज्ञानिक इतिहास में बहुत ही सुचारू और सुसंगत रहा है, फिर भी पृथ्वी का घूर्णन कभी भी उलटा नहीं हुआ।