A Föld mágneses pólusainak vándorlása és mágnesterének változása az egyik legérdekesebb geofizikai jelenség. A mágneses erőtér ugyanis nemcsak időben, hanem térben is változik. Ez a változás az egész kis kitéréstől az északi és déli pólusok helycseréjéig terjedhet. Már a nagy földrajzi felfedezések idején felismerték, hogy a mágnestű által mutatott északi irány nem esik egybe a Föld forgástengelyével, hanem attól kissé eltér. Ezt az elhajlást deklinációnak nevezzük. Napjainkban az északi mágneses pólus a földrajzi északtól mintegy 1500 kilométerre, Kanada területén (a Barthus-sziget partvidékén) található. A mágneses elhajlás értéke körülbelül tizenhárom évenként egy-egy ívfokot változik.
Deklinációra vonatkozó adatok mintegy négyszáz-ötszáz évre visszamenően állnak rendelkezésünkre. Akkor és nyilván később is, a hordozható napórákon – hogy könnyebben lehessen azokat beállítani – általában feltüntették a deklináció szögét.
A középkorban sok templom helyét mágnestűvel jelölték ki. A keresztény templomokat kelet–nyugati irányba tájolták: a szentély keletre nézett, a bejárat pedig nyugatra nyílott. Angliai templomok vizsgálata alapján kiderült, hogy azok ma nem állnak pontosan a csillagászati kelet–nyugat irányban, hanem attól kissé eltérnek. Mivel az angol templomok építési idejét többnyire pontosan ismerjük, kimutatható a deklináció értéke. Így közvetett úton ugyan, de rendelkezésünkre áll néhány régi mágneses elhajlási adat.
A múlt század végén újabb megfigyeléssel gazdagodott a paleomágnesség tudománya. Megállapították, hogy az égetett agyagtárgyak és a vulkanikus eredetű kőzetek lehűlés közben az uralkodó mágneses térnek megfelelő mágnesezettséget szereznek. Ezzel a kérdéssel részletesen az 1940-es évek után kezdtek foglalkozni.
A vizsgálatok szerint, ha ismerjük az agyagedény helyzetét az égetés alatt, akkor a mágnesezettség irányának meghatározásával megállapíthatjuk az egykori mágneses tér irányát. Gabona tárolására szolgáló agyagedények és más nagyméretű tartályok talpsíkja kiégetésekor feltételezhetően vízszintes volt, így a bennük rögződött mágneses elhajlás értéke lemérhető. A kezdeti vizsgálatok biztató eredménye után a méréseket nemcsak a cserépedényekre terjesztették ki, hanem minden olyan használati tárgyra, mely az idők folyamán mágneseződhetett. Így például a régi tűzvészek alkalmával újra kiégett téglák, agyagból rakott tűzhelyek, kemencék visszamaradt darabjai értékes megfigyelési tárgyakká váltak. A vizsgálat szempontjából viszont ismerni kell a tárgy kihűlési időpontját és helyzetét.
A mágneses tér vizsgálata érdekes megfigyelésekre nyújt alkalmat a Föld múltjával kapcsolatban. A külső erők nyomán felhalmozódott homoküledékekben a íer-romágneses szemcsék önálló mágneses nyomatékkai rendelkeznek, s ezért a Föld mágneses tere azokat leülepedésükkor – mint valami iránytűket – a saját mágneses terével párhuzamos irányba forgatta.
A letűnt idők földtani képződményeinek mágneses helyzetét örökítik meg a vulkanikus kőzetek is. Az évmilliókkal vagy évezredekkel ezelőtt kiömlött láva mindig tele volt mágnesezhető magnetitrészecskékkel. A lehűlő kőzetben a mágneses részecskék fokozatosan beálltak az akkori mágneses tér irányvonalaiba, így az egykori mágnesesség valósággal megkövesedett.
A mágneses tér irányából nemcsak a mágneses elhajlásra, a deklinációra lehet következtetni, hanem az inklinációra, az elhajlás értékére is. Mivel ez a földrajzi szélesség függvénye, a megkövesedett mágnesség hírt adhat az egykori terület helyzetéről, tehát arról, hogy hol voltak a hajdani mágneses sarkok.
A régi lávafolyások elemzése nyomán olyan eredményeket is közöltek, amelyeknek hitelességét a tudományos világ kétkedéssel fogadta. Francia és japán kutatók azt közölték például, hogy egyes időszakokban a Föld mágneses tere a maihoz képest ellentétes irányú volt. A kétkedést csupán az utóbbi években sikerült végleg eloszlatni. Azt is sikerült bebizonyítani, hogy a legutóbbi pólusváltozás hétszázezer évvel ezelőtt történt.
A viszonylag fiatalabb kőzetmintákon végzett vizsgálatok azt bizonyítják, hogy a változó mágneses sarkok helyzete középértékben a földrajzi pólusokkal esik egybe. Ez azt jelenti, hogy a mágneses sarkok segítségével az egykori földrajzi sarkok helyzetét is meg lehet határozni. A kőzetvizsgálatok másik meglepő eredménye: a sarkok vándorlását a különböző kontinensekről vett mintákban követve, e vándorlások útja más és más. Ez azért van így, mert a kontinensek a geológiai idők folyamán megváltoztatták egymáshoz viszonyított helyzetüket. A paleomágneses vizsgálatok így újabb részletekkel gazdagították a kontinensek Wegener-féle úszáselméletét. Mintákat vettek az Atlanti-óceán központi részén végighúzódó hegyláncból. A mintaelemzésekből kiderült, hogy az óceán fenekén végighúzódó hegylánc vulkanikus eredetű bazaltlávából épül fel. A hegység gerincét képező bazalt viszont fiatalabb, mint a két oldalt párhuzamosan elhelyezkedő üledéksor. A bazaltrétegek kora egyenletesen nő
a központi gerinctől távolodva. Ez azt jelenti, hogy a központi árokból kiömlő láva a megszilárdulás után szabályosan eltávolodott a gerinctől. A leülepedett láva az alatta található alapszinttel együtt végezte és végzi ma is lassú, két irányú elmozdulását. A vizsgálatokból adódó következtetés az, hogy nem Amerika távolodik Európától és Afrikától – amint azt Wegener feltételezte –. hanem az Atlanti óceán központi hátságától a kontinentális lemezek a képlékeny magmán két irányban csúsznak el egymástól. A kontinentális lemezek szétcsúszása során a hátság középvonalán repedés keletkezik, amely újra kitöltődik vulkanikus kőzettel. Az újonnan feltörő anyag a mágnesezett kőzetet szétszakítja és önmagával párhuzamosan eltolja. A kőzetekbe megmerevedett mágnesváltozás helyzetéből a hasadékképződés sebességét évenkénti 2-3 centiméterben állapították meg. A mérés eredménye megfelel annak a feltételezésnek, hogy az Atlanti-óceán 5-6000 kilométer széles medencéje 135 millió évvel ezelőtt képződött.
A bazaltminták mágnesezettsége, mint említettük, nemcsak pólusvándorlást jelzett, hanem teljes pólusátfordulást is. Ennek érdekes elvi következményei vannak.
Föltehető, hogy az átfordulás idején a mágneses térerősség a jelenleginek csak töredéke lehetett, és a maradék csekély mágneses tér sem volt kifejezetten két pólusú, hanem a Föld magjában keringő elektromos áramoknak megfelelően határozatlan erőterű volt. Ez az erőtér nem volt képes a kozmikus sugárzást felfogni. Valószínű tehát, hogy az átfordulás során egy ideig Földünknek nem volt mágneses tere, és így a magnetoszféronem védhette a Nap és a világűr sugárzásaitól a bioszférát. A hosszú ideig tartó korlátlan sugárzás számottevő mutációs folyamatot indíthatott el. Ennek hatására az élővilágban lényeges változás következhetett be. (Lehetséges, hogy az újabb vizsgálatok revideálják az annyira vitatott katasztrófa-elméletet.)
A földmágnesség és a pólusvándorlás eredete ma még nem teljesen tisztázott. Az érdeklődő egyelőre inkább a feltételezések között válogathat. A kimerítő magyarázathoz egyrészt a Föld belső szerkezetét kell pontosabban megismerni, másrészt a Földhöz hasonló bolygók mágnesességét kell alaposabban megvizsgálni.
A földmágnesség eredetére nézve jelenleg Elsasser és Bullen amerikai kutatók „dinamóelmélete” az elfogadott. Véleményük szerint a Föld izzó belsejében olyan anyagáramlatok és örvények vannak, amelyeknek irányát a tengely körüli forgás rendezi és szabályozza – ez az örvénylő mozgás kelti a mágneses teret.
A pólusvándorlást azzal hozzák kapcsolatba, hogy a Föld magja lassú forgómozgást végez bolygónk belsejében. Mivel a Föld mágnességének középpontja nem esik egybe a mértani középponttal (Bartha György geofizikai mérései szerint a Föld mágneses terének középpontja 480 kilométerre van a geometriai központtól), a mágneses tér középpontja a forgás következtében eltolódik a földgömb közepéhez képest. A vándorló mágneses központ mintegy 1800 évalatt járja körül a mértani központot. A mai álláspont szerint, ez az elmozdulás okozza a pólusok évszázados vándorlását és a deklináció lassú hullámzását. A teljes átfordulásra vonatkozóan viszont még nagyon sok a vitatott nézet, ezzel kapcsolatban nincs egységesen kialakult, elfogadható elmélet.
Megjelent A Hét VI. évfolyama 2. számában, 1975. január 10-én. 1974-es cikkpályázatunk egyik díjnyertes írása.
