Pangea

Minden, ami földtudomány

Az északi pólusok

2018. november 25. 17:08 - lezlidzsi84

A sarkvidéki utazók egyik legnagyobb kihívása a pontos navigáció a gyakran jellegtelen tájon, rossz látási viszonyok között. Mondhatnánk persze, hogy erre való az iránytű, de van egy kis bökkenő: a tájékozódáshoz nélkülözhetetlen eszköz valójában nem a földrajzi északi pólus felé mutat, hanem a mágneses északi pólus felé, amely nem elég, hogy nem egyezik az előbbivel, de helye évről évre változik. Ezért a GPS-alapú navigáció elterjedése előtt a sarkközeli tájékozódásban fontos szerepe volt a mágneses pólusok pontos helymeghatározásának. A fő navigációs berendezések meghibásodása esetén ma sem mellékes ez, főleg, hogy az északi sarkvidéki vízi utakkal kapcsolatban egyre jelentősebbek a tengeri szállítmányozók várakozásai.  

Az emberiséget már régóta érdekli, miért mutat észak (a kínai verzióban dél) felé az iránytű hegye. A késő középkorban azt hitték, hogy az Északi-sarkon található, mintegy 53 kilométer átmérőjű nagy, fekete magnetitsziget, a „Rupes Nigra” vagy a Sarkcsillag mágneses vonzása okozza a jelenséget. Ugyanakkor a XVI. században már mind a hajósoknak, mind a – szigorúan észak–déli irányra tájolandó – napórákat készítő iparosoknak feltűnt, hogy az iránytű hegye nem pontosan észak felé mutat, ez az eltérés pedig a földrajzi helyzettől függően változik, sőt időben sem állandó.

size-guid-blog-image.jpg

A „Rupes Nigra” valamint az Északi Sarkvidék elképzelt ábrázolása egy 1620-as térképen – (forrás

Merre mutat az iránytű?

A másik fontos korabeli megfigyelés az volt, hogy az iránytű csak vertikális tengelyen mozogva mutat „észak” felé, horizontális tengelyre szerelve többé-kevésbé a Föld belseje felé irányul.  Először 1600-ban, William Gilbert angol csillagászban (és egyben I. Erzsébet udvari orvosában) merült fel, hogy itt nem egy északi irányban található, nagyméretű mágneses hegyről vagy csillagról lehet szó. Az elektromágnesességgel is kísérletező tudós vetette fel, hogy bolygónk valószínűleg egy nagy elektromágnesként viselkedik, és az általa gerjesztett mágneses mező a mágneses pólusban merőleges a felszínre. Tulajdonképpen ma is az ő definíciója él, de ma már jobban ismerjük a jelenség kiváltó okait, illetve az említett mágneses pólus(ok) pontos elhelyezkedését. Tudjuk, hogy a Föld belsejében eltérő tulajdonságú rétegek találhatók, és valószínűleg a főként vasból és nikkelből álló külső magban létrejövő örvényáramok generálják a mágneses teret, mely egy óriási dipólus: északi pólusa a déli mágneses pólus, déli pólusa pedig az északi.

Ugyanakkor már szó volt arról, hogy az északi és a déli mágneses pólus nem egyezik a földrajzi pólusokkal, illetve a Föld belsejében zajló változások miatt földrajzi a koordinátáik sem állandók. Mi több, a két mágneses pólus nem átellenes pontja egymásnak, azaz a mágneses erőtér tengelye nem a Föld középpontján halad át, azaz nem „szabályos” dipólusról van szó. Ez magyarázza a harmadik pólusfogalmunkat, a földmágneses vagy geomágneses pólust, amelyet a magyar nyelvű források egy része a mágneses pólus szinonimájaként használ, holott nem ugyanarról van szó. A földmágneses pólusok egymásnak átellenes pontjai, azaz földfelszíni metszéspontjai annak a szabályos dipólusnak, amely a legjobban közelíti meg a valódi (szabálytalan) dipólust. Vagyis ezek a hipotetikus pontok csak „sok éves átlagban” eshetnek egybe a valódi mágneses pólusokkal.

433px-north_magnetic_poles_svg.png

Az egyes északi pólusok helyzete 2017-ben – (forrás)  

Néhány nem mindennapi expedíció

Egyébiránt a mágneses pólus meghatározása nem egyszerű feladat, mivel nem igazán pontszerű jelenségről van szó: a mágneses elhajlás jellemzően maximális már több tucat kilométeres körzetben is (tehát a mágneses pólus szűkebb környékén abszolút használhatatlanok a hagyományos iránytűk). Ráadásul a Föld mágneses mezejét befolyásoló napszél miatt kisebb távolságon belül is több kilométernyi eltérést tud produkálni.

800px-igrf_2000_magnetic_declination.gif

A mágneses elhajlás (deklináció) értékei Földünkön 2000-ben. Az izovonalak azt mutatják, hogy az adott pontban hány fok a különbség a mágneses és a valós észak között. A vonalak metszéspontjaiban találhatóak a mágneses sarkok – (forrás

Az északi mágneses pólus helyének első pontos meghatározására a XIX. század első felében került sor. Ekkorra már a főbb hajózási útvonalak mentén viszonylag jól ismerték a Föld mágneses mezejének változásait, és a vezető tudósok (például Alexander von Humboldt) kezdeményezésére világméretű adatgyűjtés indult. Hatására egyre ismertebb lett a mező viszonylagos szabálytalansága, illetve az adatok egyre inkább arra mutattak, hogy az északi mágneses pólus a korábbi sejtésektől eltérően nem a Spitzbergáktól északra található, hanem valahol az amerikai kontinens északi részén, a hőn áhított Északnyugati átjáró közelében.

Annak az átjárónak a közelében, mely iránt a napóleoni háborúkat követően egyre nagyobb érdeklődést tanúsított a Brit Admiralitás. A megújuló érdeklődésben szerepe volt annak is, hogy az előző évtizedekben bebizonyosodott: Észak-Amerika kontinensének belsejében nincs könnyen hajózható belvízi útvonal, mely délebbre pótolná a sarkvidéki átjárót. A mágneses pólus felfedezése az átjárót kereső expedíciók talán legfőbb másodlagos célja volt, megtalálására tulajdonképpen az első, John Ross által vezetett expedíció kudarcának következtében került sor. Az 1818-as expedíció során a parancsnok jól azonosította az átjáró bejáratát, a Lancaster-szorost, de a távolban hegyeket vélt felfedezni, ezért a szorost zsákutcának vélte, s visszafordult.

Az út során a parancsnok unokaöccse, James Clark Ross komoly tapasztalatra tett szert a mágneses mérések terén, így amikor Ross helyettese, William Edward Parry 1819-ben visszatért a Baffin-öbölbe, az ifjabb Ross is vele tartott. Parry a szokatlanul meleg és jégmentes szezonban merészen behatolt a Lancaster-szorosba, és további, mintegy 1000 kilométert tett meg nyugat felé, gyakorlatilag feltárva az Északnyugati átjáró északi ágát (persze ezt ekkor még nem tudhatta), egyben romba döntve John Ross felfedezői reputációját. Parrynek ez nem volt elég: 1821–23-ban és 1824–25-ben újabb expedíciót vezetett északra, elsősorban az átjáró alternatív bejáratainak és útvonalainak feltérképezésére. Mindez azonban már sokkal nehezebb feladatnak bizonyult – harmadik expedíciója az egyik hajó, a Fury elvesztésével zárult.

durand-brager-296.png

Parry 1821-22-es telelése a Hudson öbölhöz-északról csatlakozó Foxe-medencében – (forrás

Klímaanomáliák a XIX. században

A nehézségeket alapvetően az okozta, hogy Parry a „kis jégkorszak” néven emlegetett hidegebb klímaperiódus utolsó hidegebb időszakában próbálkozott. Mai adataink szerint az elmúlt 600–700 év legrosszabb jégviszonyaival találkoztak a XIX. század elejének és közepének felfedezői: a kanadai szigetvilág szorosaiban olyan helyeken is több évig kitartó jégtorlaszok emelkedtek, ahol ma már a nyári időszak végén viszonylag szabadon lehet hajózni. Az ekkori expedíciók csak egyetlen szempontból voltak jól időzítve: ma már tudjuk, hogy az északi mágneses pólus több száz éves periódusra visszatekintve épp a XIX. században volt a legstabilabb, illetve ekkor volt a legdélebbre, ami természetesen mind a helyzetének meghatározását, mind a felkeresését is megkönnyítette.

Parry útjainak fő eredménye – földrajzi felfedezésein kívül – az ifjabb Ross által végzett mágneses mérések, valamint a sarki áttelelési technikák kidolgozása és tökéletesítése volt a legénység téli elfoglalásától a skorbut megelőzéséig, illetve hogy az eszkimók szánkezelési tudományát is igyekeztek elsajátítani, ennek pedig a következő expedíciókban igen nagy jelentősége lett. Parry maga 1827-ben tette fel a koronát pályafutására: a korábban szerzett tapasztalataira építve, a Spitzbergákról indított számos útjával (melyre az ifjabb Ross szintén elkísérte) északi rekordot állított fel azzal, hogy az általa elért 82 fok 45 szögperc szélességnél északabbra 49 éven keresztül nem jutott senki.

 

Felfedezőút a szeszgyáros támogatásával

Az idősebb Rosst ugyanakkor egyre jobban zavarták egykori beosztottja sikerei, úgyhogy elhatározta: újabb expedícióra indul. Ám ehhez sehogy sem sikerült megszereznie az Admiralitás támogatását, mivel az 1818-as kudarc még kísértett, ráadásul a gőzhajózás jelentőségének egyik első felismerőjeként sem volt túl népszerű a „vitorlás” tengerészetnél. Bizonyos szempontból jobban is járt így: a gingyáros Felix Booth támogatásával sok szempontból az első modern arktiszi tudományos expedíciót sikerült felszerelnie. Az expedíció kicsiny, mindössze 23 fős volt, ami – ma már tudjuk – a siker és a túlélés egyik záloga a messzi északon. A két Ross igyekezett olyan hajóra szert tenni, amelyet a jég lehetőleg kiemel, nem pedig összeroppant, illetve gőzgépet is elhelyezett hajóján, a Victoryn, igaz, a lapátkerekes megoldás a jég között kevésbé bizonyult nyerőnek, még ha kiemelhető is volt.

magneses_sark.png

Az 1820-as, 30-as évek keletről indított felfedezőútjai. A folytonos vonal a hajóval megtett utat, a pontozott vonal a szánutakat és a menekülési kísérleteket jelöli – az alaptérkép forrása: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Canadian_Arctic_Archipelago,_annotated.svg

 

Az expedíció 1829 májusában hagyta el Angliát, és gond nélkül elérték a Fury hátrahagyásának helyszínét a Prince Regent Inlet partján (a mai Sommerset-szigeten), készleteiket innen kiegészítve, elsőként hatoltak be a szeszgyártó pártfogójukról elnevezett Boothia-öbölbe, de mintegy 350 kilométer megtétele után a jég telelésre kényszerítette őket a Boothia-félsziget keleti oldalán, Felix Harbourben (nagyjából a félsziget szűkületénél). Ez azonban nem kedvetlenítette el az akkor már az Északi-sarkvidék legtapasztaltabb felfedezőjének számító, szános utakban is igen gyakorlott ifjabb Rosst, 1830 tavaszán (amikor a tengeröblök jege még tart, de már nincs olyan hideg) több hosszabb szánútra indult: egyebek mellett a félszigetet átszelve átjutott a Vilmos király-szigetre, ahol (egyébként helyesen) az átjáró kulcsát sejtette. Ugyanakkor nem tudta meghatározni, hogy a földdarab valóban sziget-e, vagy a Boothia-félsziget nyúlványa. (Bizonytalanságának komoly szerepe lehetett John Franklin 16 évvel későbbi, az expedícióját lényegében halálra ítélő döntésében, mivel ő a biztonság kedvéért nyugat felé próbálta maga mögött hagyni a földdarabot, behajózva ezzel a halálos jégcsapdába.) Rossék időközben megbarátkoztak az inuitokkal, s a bennszülöttek információi és a szánutak tapasztalatai alapján már bizonyosak lehettek abban, hogy a Boothia-öböl zsákutca az átjáró vonatkozásában. Az ifjabb Ross útja során szorgalmasan mérte a mágneses mező sajátosságait, és arra a következtetésre jutott, hogy valahol épp ott lehet a mágneses pólus.

 800px-james_clark_ross.jpg

James Clark Ross, korának legtapasztaltabb szánutazója és sarki felderítője – (forrás

Feltevése igazolására lehetőség nyílt a következő évben: a jég ugyanis nem nyílt meg körülöttük, a legénység kitartó fűrészelése is csak 5 kilométerrel juttatta előre a hajót a jégcsapdában, így 1831 kora nyarán James Clark Ross ismét átszelte a Boothia-félszigetet Thomas Abernethy, Thomas Blanky (igen, az a Blanky, akinek a Terror című sorozatbeli karaktere minden idők egyik leginkább "badass" sorozatkiszállását produkálta) és három másik társa kíséretében, s végül 1831. július 1-jén az Adelaide-foknál elérték a pólust. A következő napok ellenőrző mérései során elsőként sikerült megállapítani a pólus napi ingadozását – ez a tény majd mintegy 130 év múlva tett szert nagyobb jelentőségre, amikor a Föld mágneses mezejének valós működésére és kiterjedésére fény derült.

A felfedezés öröme nem tartott sokáig: egyértelművé kezdett válni, hogy a Victory soha sem fog kitörni a jégcsapdából, bár a harmadik telelésnél a kis csapat már jól fenn tudta tartani magát a vadászatból. Így a következő évben Parry északabbra hátrahagyott csónakjait maguk mögött vonszolva, megpróbálták elérni a nyílt vizeket. Sajnos a Barrow-szorost jég borította, ez pedig a Fury-partra való visszatérést és egy negyedik (!) telelést jelentett. Az 1833 nyarán tett újabb kísérlet viszont sikerrel járt, az expedíció 20 túlélője a rekordot jelentő négy telelés után még ősszel hazatérhetett.

magnetic_north_pole_positions_2015_svg.png

Az északi mágneses pólus (becsült és mért) helyzetének változásai- feltűnő a 19. századi viszonylagos stabilitása – (forrás)  

 

Az ifjabb Rosst mindez nem tántorította el a további utaktól: egy kisebb északi mentőakciót követően nekiindult, hogy megtalálja a déli mágneses pólust is. Ám az az 1830-as években – az expedíció nagy csalódására – az Antarktisz belsejében volt. Ugyanakkor a róla elnevezett mai Ross-selfjég felfedezésével kaput nyitottak a déli kontinenst kutató további expedíciók számára.

Az utóhatás

Szintén hasonló hatással voltak Rossék északon is az utókorra: ekkor már csak egy körülbelül 3–400 kilométeres ismeretlen „rés” akadt az Északnyugati átjáró feltételezett útvonalán, amelyet a következő, minden addiginál nagyobb és jobban felszerelt expedíció hivatott felszámolni. A Sir John Franklin által vezetett expedíció a várakozásokkal ellentétben a sarkvidéki felfedezéstörténet legnagyobb tragédiájának bizonyult. Az eltűnt felfedezőket keresők ugyanakkor nagyrészt feltárták az átjárót és a kanadai szigetvilágot, aminek „köszönhetően” az északon való hajózás vágya igen erőteljesen alábbhagyott – egészen mostanáig, amikor is a klímaváltozás miatt egyre nagyobbra növekvő jeges-tengeri szabad vízfelület egyre több szállítmányozó és hajós fantáziáját kezdi megmozgatni.

Bár az Északnyugati átjáróban való hajózás a kiszámíthatatlan jégviszonyok és a hajózási infrastruktúra szinte teljes hiánya miatt még manapság is igencsak kockázatos, egy dolog viszont kisebb könnyebbséget jelenthet a navigációban. Az északi mágneses pólus ugyanis a XIX. század viszonylagos nyugalma után egyre gyorsuló ütemben mozog nagyjából északnyugati irányba: ma már igen erősen megközelíti a földrajzi pólust, ami legalább egy kicsit megkönnyíti az iránytű használatát a hajófaló átjáróban.

 

A blogbejegyzés eredetileg az ÉLET ÉS TUDOMÁNY 2018 évi 43. számában jelent meg

 

 

 

10 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://pangea.blog.hu/api/trackback/id/tr7414378213

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

pietrrr 2018.11.25. 17:50:15

Így az első olvasás során két pongyola dolog szúrt szemet:
- A földi mágneses tér multipólus, amit az egyszerűsítés kedvéért persze gyakran dipólusként kezelünk. De ettől még nem dipól.
- A deklináció az a mágneses ELhajlás. A mágneses LEhajlás pedig az inklináció.

gigabursch 2018.11.26. 09:18:32

Kicsit utána kellett olvassak a két mágneses pólus értelmezésének, de ez eddig nekem nem is tánt fel, hogy két fogalom van.

Annyit talán még érdemes lett volna leírni, hogy Amudsen majd egy egész évet töltött el a maga expedícióján az északi mágneses pólus közelében. Épp a jégen ácsorogva és az inuitokkal barátkozva. Ami a kulcsát jelentette neki a Déli-sark meghódításában.

S Amudsen épp Ross tapasztalatai alapján kereste a kapcsolatot velük. Amit viszont Franklinék némi felsőbbrendűséggel kihagytak. Rá is fáztak.
Tehát Ross jól ismerte fel a helyi erők ismereteinek szükségességét.

lezlidzsi84 2018.11.26. 09:21:39

@pietrrr: Köszönöm, javítottam a le/elhajlást :)

lezlidzsi84 2018.11.26. 09:25:22

@gigabursch: Franklin és Amundsen már feltűnt korábbi bejegyzéseinkben:

pangea.blog.hu/2017/11/19/a_legnagyobb_sarkvideki_tragedia
pangea.blog.hu/2017/11/29/eszaknyugati_atjaro_iii

Ez tulajdonképpen az "ami ott kimaradt" blogbejegyzés. :)

gigabursch 2018.11.26. 11:06:45

@lezlidzsi84:
tudom. olvastam mindegyiket.többször is
:-)

David Bowman 2018.11.26. 14:22:35

1600ban elektromágnessel?
Épp most hallottam, hogy a Föld mágneses terének okát a vízben gazdag köpenyben vélik tudni. A mai Mars szonda kapcsán volt róla szó.

David Bowman 2018.11.26. 14:49:09

A Terrorból a villás részre nem is emléxem.

David Bowman 2018.11.26. 15:05:23

Az, hogy mit mutat az iránytű, és mi ehez képest merre megyünk, egy nagyon komoly tudományág. A mágneses elhajlás, avagy hajósnyelven deviáció még az egyszerűbb része. Már macerásabb a hajó saját mágneses tere.

David Bowman 2018.11.26. 15:10:48

@David Bowman: Elrontottam. A mágneses elhajlás az a Variáció. A Deviáció a hajó egy pontjának a tulajdonsága.

lezlidzsi84 2018.11.26. 15:58:19

@David Bowman: Tulajdonképpen igen, bár Gilbert magát a jelenséget nem tudta mai fogalmaink szerint magyarázni (némileg félre is értette), de azt felismerte, hogy a mágnesesség és az elektromos jelenségek között összefüggés lehet, és valószínűleg a Föld mágneses mezeje miatt mutathat az iránytű meghatározott irányban.