V roce 2018 vědci zjistili, že globální model magnetického pole Země, který se využívá v navigačních systémech letadel, lodí i automobilů, je natolik nepřesný, že přesahuje hranici pro navigační chyby. Důvodem, proč model přestal platit, je zrychlený pohyb severního magnetického pólu, který se posouvá směrem na Sibiř. Vědci proto museli připravit a vydat nový model magnetického pole.
Obr. 1 – Místo severního magnetického pólu se v průběhu času mění (zdroj: NOAA)
Jak vzniká magnetické pole Země
Magnetické pole Země se generuje v zemském jádře pohybem elektricky vodivé taveniny železa s mnoha příměsmi. Jedná se o dynamický systém. Vzhledem k obrovským rozměrům jádra a jeho fyzikálním podmínkám jsou ale jeho změny pomalé. Globální modely zemského magnetického pole se tradičně vydávají s pětiletým intervalem a tato frekvence byla až do minulého roku postačující. V poslední době se ale v severní polární oblasti změny magnetického pole zrychlily. Projevilo se to i v pohybu magnetického pólu. Ten se ještě na přelomu tisíciletí posouval o necelých 20 km za rok, v současnosti je to více než 50 km.
Vědci vydali opravenou verzi modelu magnetického pole z roku 2015
Globální model magnetického pole WMM2015 vydaný na období do roku 2020 byl již natolik nepřesný, že koncem roku 2018 byla sestavena opravená verze s označením WMM2015v2. K sestavení magnetického modelu se využívají veškerá dostupná data z observatoří a magnetických satelitů k dané epoše včetně aktuálního trendu, na jehož základě se odhaduje i vývoj v následujícím pětiletém období. Zadáním zeměpisných souřadnic a nadmořské výšky model spočítá velikost a směr magnetického pole na daném místě.
Obr. 2 – Rychlost posunu umístění severního magnetického pólu se zvyšuje (zdroj: Wikimedia Commons; autor: Cavit)
Pro navigaci letadel a lodí je důležitá zejména magnetická deklinace (úhel mezi magnetickým a zeměpisným severem). Plánovaný směr letu nebo plavby se zadává azimutem, to je úhlem k zeměpisnému severu, zatímco aktuální orientace se zjišťuje kompasem. GPS přijímač v dopravním prostředku určí přesnou polohu a zadáním do magnetického modelu se spočítá magnetická deklinace. To umožní provést převod údajů z kompasu na zeměpisné souřadnice. Stojí za zmínku, že to byli právě uživatelé magnetického modelu v oblasti Arktidy, kdo na nepřesnost modelu jako první upozornili.
Stejné možnosti dnes nabízí i chytrý telefon. Ten má zabudovaný magnetický senzor, přijímač GPS i aplikační software se zabudovaným globálním magnetickým modelem. A kdo chytrý mobil nemá a potřebuje zjistit deklinaci například pro orientační běh, může využít magnetickou kalkulačku na webové stránce organizace British Geological Survey.
Obr. 3 – Chytré mobilní telefony mají zabudované magnetické senzory (foto: GFÚ)
Mohou se nepřesnosti magnetického modelu projevit i ve střední Evropě? V tomto ohledu můžeme zůstat klidní. Neočekávaně rychlá změna magnetického pole se jednak omezuje na polární oblast Kanady a severovýchodní Sibiře a jednak se v blízkosti magnetického pólu mění magnetická deklinace s místem daleko rychleji, přičemž na samotném pólu není vůbec určená. Jednoduše to lze vysvětlit tak, že střelka kompasu ukazuje k magnetickému pólu, takže na pólu už nemá kam ukazovat. Podstata tohoto zdánlivého paradoxu spočívá v tom, že na pólu míří magnetické pole svisle dolů a na vodorovně položený kompas žádná magnetická síla nepůsobí.
Příčiny rychlého pohybu severního magnetického pólu
Odborníci diskutují o tom, co je příčinou tak rychlé změny magnetického pole. Najít odpověď není jednoduché, protože máme k dispozici jen nepřímé údaje z pozorování na povrchu Země. Ačkoliv rovnice popisující generaci magnetického pole v jádru Země jsou prozkoumané stejně dobře jako rovnice popisující děje v atmosféře a ačkoliv byly vyvinuty numerické kódy, které se těm meteorologickým vyrovnají, nemáme a nikdy nebudeme mít data měřená přímo v oblasti generace pole, abychom mohli tyto procesy detailně popsat. Vědci se proto musí spolehnout na nepřímá pozorování, která naznačují, že na hranici jádro-plášť jsou oblasti s anomálně rychlou změnou vertikální složky magnetického pole. Jedno je ale jisté: podobné excesy magnetické pole občas provádí, avšak na jeho dlouhodobé chování to nemá podstatný vliv.
RNDr. Pavel Hejda, CSc.
oddělení geomagnetiky