تحديثات مهمة لنظام الملاحة العالمي

تحديث موقع القطب المغناطيسي الشمالي للأرض

إذا كنت تستخدم هاتفك الذكي للملاحة، فقد حصل نظامك للتو على تحديث مهم. فقد أصدر العلماء نموذجًا جديدًا يتتبع موقع القطب الشمالي المغناطيسي، وكشفوا أن القطب الآن أقرب إلى سيبيريا مما كان عليه قبل خمس سنوات ويواصل الانجراف نحو روسيا.

على عكس القطب الشمالي الجغرافي، الذي يمثل موقعًا ثابتًا، فإن موقع القطب الشمالي المغناطيسي يتحدد من خلال المجال المغناطيسي للأرض، وهو في حركة مستمرة. على مدى العقود القليلة الماضية، كانت حركة الشمال المغناطيسي غير مسبوقة, فقد تسارعت بشكل كبير ثم تباطأت بسرعة في تطور حديث على الرغم من أن العلماء لا يستطيعون تفسير السبب الكامن وراء السلوك غير العادي للمجال المغناطيسي.

أهمية النموذج المغناطيسي العالمي

وتجد أنظمة تحديد المواقع العالمية، بما في ذلك تلك التي تستخدمها الطائرات والسفن، الشمال المغناطيسي باستخدام النموذج المغناطيسي العالمي، كما سُمي في عام 1990. ويشير هذا النموذج، الذي طورته هيئة المسح الجيولوجي البريطانية والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، إلى الموقع الثابت للشمال المغناطيسي ويتنبأ بالانحراف المستقبلي بناءً على مسار السنوات القليلة الماضية. وللحفاظ على دقة قياسات النظام العالمي لتحديد المواقع، يقوم الباحثون كل خمس سنوات بمراجعة نموذج الانجراف المغناطيسي العالمي، معيدين بذلك ضبط الموقع الرسمي للشمال المغناطيسي ومقدمين تنبؤات جديدة للسنوات الخمس القادمة من الانجراف.

قال الدكتور أرنو شوليات، وهو عالم أبحاث كبير في جامعة كولورادو في بولدر والمراكز الوطنية للمعلومات البيئية التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA): "كلما انتظرت تحديث النموذج، كلما زاد الخطأ". "بالطريقة التي تم بها بناء النموذج، فإن توقعاتنا هي في الغالب استقراء في ضوء معرفتنا الحالية بالمجال المغناطيسي للأرض."

وقد أصدر العلماء هذا العام نموذجين في 17 ديسمبر/كانون الأول: نموذج WMM القياسي الذي تبلغ دقته المكانية حوالي 2051 ميلاً (3300 كيلومتر) عند خط الاستواء، والنموذج الأول عالي الدقة الذي تبلغ دقته المكانية حوالي 186 ميلاً (300 كيلومتر) عند خط الاستواء. وفي حين يمكن لأي شخص استخدام النموذج عالي الدقة الأكثر قوة، فإن معظم أجهزة النظام العالمي لتحديد المواقع التي يستخدمها عامة الناس تتضمن النموذج القياسي WMM وهي غير مجهزة للتعامل مع النموذج الآخر ولن يستفيد العديد من المستخدمين من الترقية، كما قال الدكتور ويليام براون، عالم جيوفيزيائي وباحث في الجيوفيزياء والمغناطيسية الأرضية في هيئة المسح الجيولوجي البريطانية، في رسالة بالبريد الإلكتروني.

تأثير التحديثات على أنظمة الملاحة

وقال براون: "ستقوم شركات الطيران الكبرى بترقية برمجيات الملاحة في جميع أساطيل طائراتها لتحميلها في الطراز الجديد، وستحتاج الجيوش في حلف شمال الأطلسي إلى ترقية البرمجيات في عدد كبير من أنظمة الملاحة المعقدة في جميع أنواع المعدات. ولكن بالنسبة لمعظم الناس، فإن التبديل ليس ضرورياً."

قال: "فكر في الأمر مثل ترقية هاتفك الذكي, فأنت لا تريد بالضرورة شراء هاتف جديد لمجرد ترقية تطبيق إلى إصدار جديد أكثر قوة."

توقعات العلماء حول القطب المغناطيسي

وقال شوليات إن التغيير إلى النموذج الجديد يجب أن يكون انتقالاً سلساً لمستخدمي نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)؛ فمع التحديث، تحقق العلماء من دقة تنبؤات النموذج السابق حول المكان الذي سينتهي إليه الشمال المغناطيسي بحلول عام 2025.

وقال: "كانت التوقعات جيدة جداً". "وهكذا أكد النموذج الجديد أننا لم نكن بعيدين جدًا."

الفرق بين الشمال المغناطيسي والشمال الجغرافي

ولكن لماذا كل هذه التحديثات ضرورية، ولماذا لا يبقى الشمال المغناطيسي في مكان واحد؟

في الجزء العلوي من العالم في منتصف المحيط المتجمد الشمالي يقع القطب الشمالي الجغرافي، وهي النقطة التي تلتقي فيها جميع خطوط الطول التي تلتف حول الأرض من أعلى إلى أسفل في الشمال.

إن تحديد القطب الشمالي أمر صعب، لأنه مغطى بالجليد البحري المتحرك، لكن موقعه الجغرافي، المعروف أيضاً باسم القطب الشمالي الحقيقي، ثابت.

وعلى سبيل المقارنة، القطب الشمالي المغناطيسي هو نقطة التقاء المجال المغناطيسي للأرض في أقصى الشمال، والمعروف أيضاً باسم الغلاف المغناطيسي. ويحمي الغلاف المغناطيسي الذي تولده المعادن المنصهرة المتلاطمة في لُب الأرض، الكوكب من الإشعاع الشمسي الضار ويمنع الرياح الشمسية من تجريد الغلاف الجوي للأرض.

ولأن التدفق الحراري في لُب الأرض لا يتوقف أبداً، فإن الغلاف المغناطيسي لا يكون ثابتاً أبداً. ونتيجة لذلك، فإن أقصى نقطة في أقصى شماله في حركة دائمة.

وقد اكتشف المستكشف البريطاني السير جيمس كلارك روس القطب الشمالي المغناطيسي في عام 1831 في شمال كندا، على بعد 1000 ميل (1609 كيلومترات) تقريباً جنوب القطب الشمالي الحقيقي. ونحن نعلم الآن أن الشمال المغناطيسي يتتبع كل يوم مساراً بيضاوي الشكل يبلغ حوالي 75 ميلاً (120 كيلومتراً).

ومنذ اكتشافه، انجرف الشمال المغناطيسي بعيداً عن كندا باتجاه روسيا. وبحلول أربعينيات القرن العشرين، كان الشمال المغناطيسي قد تحرك شمالاً نحو الشمال الغربي من موقعه في عام 1831 بحوالي 250 ميلاً (400 كيلومتر). وفي عام 1948، وصل إلى جزيرة الأمير ويلز، وبحلول عام 2000 كان قد غادر الشواطئ الكندية.

وقال براون: "لقد تحرك عادةً حوالي 10 كيلومترات (6.2 ميل) سنوياً أو أقل على مدى السنوات الـ 400 الماضية".

ومع ذلك، فإن آخر تحديث للقطب الشمالي المغناطيسي يأتي بعد فترة من النشاط غير المعتاد للغاية بالنسبة للقطب الشمالي المغناطيسي. وقال تشوليات إنه في عام 1990، تسارع انجرافه الشمالي من 9.3 ميل (15 كيلومتراً) سنوياً إلى 34.2 ميل (55 كيلومتراً) سنوياً. وأضاف أن هذا الانجراف "لم يسبق له مثيل حسب السجلات التي لدينا".

الانجراف المستقبلي للقطب المغناطيسي

وحوالي عام 2015، تباطأ الانجراف إلى حوالي 21.7 ميل (35 كيلومترًا) في السنة. وقال شوليات إن التباطؤ السريع كان أيضًا غير مسبوق. وبحلول عام 2019، كانت التقلبات قد انحرفت كثيراً عن النموذج السابق لدرجة أن العلماء قاموا بتحديث نموذج رصد التقلبات قبل عام من الموعد المحدد.

يتوقع العلماء أن يستمر الانجراف نحو روسيا في التباطؤ، على الرغم من وجود بعض الشكوك حول المدة التي سيستمر فيها التباطؤ وما إذا كان سيستمر بوتيرته الحالية، وفقًا لبراون.

وقال براون: "يمكن أن يتغير معدله، أو حتى يتسارع مرة أخرى". "سوف نستمر في مراقبة المجال وتقييم أداء نموذج إدارة المياه العالمية، ولكننا لا نتوقع أن نحتاج إلى إصدار نموذج جديد قبل التحديث المخطط له في عام 2030."

لقد تصرف المجال المغناطيسي للأرض بشكل أكثر دراماتيكية في الماضي، حيث ضعف الغلاف المغناطيسي للأرض لدرجة أن قطبيته انعكست. وهذا يقلب القطبين المغناطيسيين الشمالي والجنوبي، ويمكن أن يستمر التغيير لعشرات الآلاف من السنين. وقد قدّر العلماء أن هذا الانقلاب القطبي، الذي قد يستغرق آلاف السنين ليكتمل، يحدث مرة كل مليون سنة تقريباً، على الرغم من أن الوقت بين الانقلابات يتفاوت بشكل كبير من 5000 سنة إلى ما يصل إلى 50 مليون سنة. وقال براون إن العلامات التي تسبق مثل هذه الانقلابات ليست مفهومة جيداً، مما يجعل من الصعب التنبؤ بها. كان آخر انقلاب كبير منذ حوالي 750,000 إلى 780,000 سنة مضت.

أثناء الانقلاب القطبي، يمكن أن تتأثر الحيوانات التي تهاجر باستخدام المجال المغناطيسي لإيجاد طريقها، مثل الحيتان والفراشات والسلاحف البحرية والعديد من أنواع الطيور المهاجرة. ومن شأن الانقلاب أن يعطل الاتصالات اللاسلكية ويشوش على أنظمة الملاحة. وستتعرض الأقمار الصناعية التي تدور في المدار للخطر، حيث أن المجال المغناطيسي الضعيف سيوفر حماية أقل ضد الطقس الفضائي.

وقال براون إنه في حين أن الحياة على الأرض قد نجت من انعكاسات مغناطيسية متعددة على مدى أكثر من 100 مليون سنة، "لم نشهد أي انعكاس عندما كانت التكنولوجيا الحديثة موجودة".

"سيكون بالتأكيد وقتًا مثيرًا للاهتمام بالنسبة للمهندسين لتكييف تقنيتنا معه، ولكن نأمل أن يكون وقتًا بطيئًا يمتد لقرون من الزمن، بدلاً من أي تغيير مفاجئ."