MAGNETIZAM ZEMLJE SA STAJALIÅ TA
EVOLUCIONIZMA
I KREACIONIZMA
KAKO JE NASTAO NAÅ SVIJET?
ISTINA O PRIRODI
↓ PRIRODNE ZNANOSTI
↓ ZNANSTVENE METODE I POSTUPCI
ISTINA O PRIRODI
↓ PISANA BOŽJA OBJAVA: BIBLIJA ili SVETO PISMO
ISTINA O PRIRODI
ZNANSTVENA
?
VJERSKA
JEDNA ISTINA: I ZAJEDNIÄŒKA!
Magnetizam Zemlje – kreacionistički pristup:
• Thomas G. Barnes, D.Sc. • D. Russell Humphreys, Ph.D.
Petrus Peregrinus (1269) William Gilbert (1600): De Magnete
“Zemlja je veliki magnet”
Sir Isaac Newton (1642-1727)
Teorija gravitacije (1687) • Uz zaobljenost, magnetizam je bio prva značajka pripisana Zemlji kao cjelini; • Zamisao o “djelovanju na udaljenost”
Vremenske promjene Zemljina magnetizma: • Henry Gellibrand 1635. god. , na osnovi radova W. Borougha i E. Guntera:
DLONDON ↓ više od 7° u 54 god.
Srednjovjekovna državno-crkvena vlast zabranjuje slobodu u znanosti: inkvizicija Nikola Kopernik (1473-1543) 1616. god. zabranjena sva djela temeljena na njegovu nauku
Galileo Galilei (1564-1642):
“Bog se ništa manje veličanstveno ne otkriva u djelima prirode nego u svetoj Bibliji.”
DVA KLJUČNA DOGAĐAJA PREKIDAJU TISUĆLJETNI “ZNANSTVENI MRAK”:
Martin Luther (1483-1546)
1.Vjerska reformacija utemeljena na Bibliji
Johannes Gutenberg (oko 1390-1468)
2. Tiskarsko umijeće
Puritanci – osnivači i pioniri “The Royal Society of London for Improving Natural Knowledge” (osnovano 13. svibnja 1663. god.):
“Biblija i priroda su dvije knjige u kojima se Bog objavljuje.”
ZNANOST 18. i 19. STOLJEĆANEOVISNA o BIBLIJI i ČESTO NJOJ PROTIVNA: Kant, Laplace, Lyell, Darwin, Huxley,...
↓
ZNANOST 16. i 17. STOLJEĆAUTEMELJENA na BIBLIJI i u SUGLASJU s NJOM: Kopernik, Brahe, Galilei, Kepler, Newton,...
P.S. de Laplace (1749-1827):
“Newton je za prirodne zakone pretpostavio Stvoritelja, a meni ta pretpostavka nije bila potrebna.�
Karl F. Gauss (1777-1855) B VM
2 VM 0 aZ VM ( r,θ, ) aZ n 1 m0 r
n
n
n 1
g
m n
cos m hnm sin m Pnm cos θ
r m aZ qn cos m snm sin m Pnm cos θ n 1 m0 aZ
n
Tajnovito podrijetlo magnetizma Zemlje:
dT ď‚ť 30 km C
Odakle Zemljin magnetizam?
Albert Einstein (1879-1955):
“Želim znati kako je Bog stvorio ovaj svijet.”
Podrijetlo Zemljina magnetizma: jedan od 5 glavnih neriješenih problema u fizici.
Sir Horace Lamb (1849-1934)
Preostale električne struje iz vremena postanka Zemlje Teorija slobodnog slabljenja Zemljina magnetskog polja:
μ0 2 τ 2 σb π
Primjena Lambove teorije na jezgru Zemlje: Maxwellove jednadžbe: B rot E = – t E rot B = μ0 j + ε0 μ0
ρE div E = ε0 div B = 0
t
2A
A = μ0 σ t
A (r,θ, ,t) = A0 (r,θ, ) e –t ⁄ τ
2 d A( ) dA( ) 1 2 1 2 n (n 1) A( ) 0 2 2 d d 1
Unutar jezgre: 0 m b π π Br r , θ sin r cos r cos θ 2 b b 2 b r πr 2 2 2 0 m b r π π B r ,θ sin r cos r sin θ 2 b b 4 b r π b r
2 VM 0
Izvan jezgre:
Cn r
VM (r,θ) =
n 0
n
Dn r
0 m cos θ Br (r,θ) 3 2 r 0 m sin θ Bθ (r,θ) 3 4 r
n 1
P (cos θ ) n
μ0 2 τ 2 σb π
Električna struja u Zemljinoj jezgri: j (r,θ) =
πm b π π sin r cos r sin 3 4b r π r b b
m = 7.768 ∙ 1022 A∙m2 (IGRF: 2005)
Izračun vremena slabljenja τ i vodljivosti σ Zemljine jezgre:
.
μ0 2 τ 2 σ b 1970 god. σ = 4.02 ∙ 104 S∙m1 π Pokusne procjene za σ u laboratorijskim uvjetima u skladu s Lambovom teorijom slobodnog slabljenja.
Zemljin dipol oslabljuje:
m↓ oko 5% u 100 godina
Sydney Chapman (1951): "...očito se radi o izrazito velikoj i nagloj sekularnoj promjeni koja se ne može usporediti ni sa kojom drugom globalnom geofizičkom pojavom."
Evolucijske zamisli u 19. st.
Charles Darwin (1809-1882)
Astronomija :Kant-Laplaceova hipoteza Geologija: J. Hutton i Sir Ch. Lyell Biologija: Ch.Darwin, A.R.Wallace, T.H.Huxley ...i druge prirodne znanosti
Početak 20. st.:
Paleomagnetizam: Revolucionarno otkriće OBRATA GEOMAGNETIZMA: • uzorci skrućene lave • jezgre dubokomorskih naslaga • podmorske magnetske anomalije
t << tGEOL.
KRIZA LAMBOVE TEORIJE
Obrati dipola
GEOL.
J. A. Jacobs (1967):
“Zato se mora otkriti mehanizam koji stvara i održava električne struje i tako pothranjuje Zemljino trajno magnetsko polje.”
Rješenje za evolucioniste:
samouzbudni dinamo-modeli Sir Joseph Larmor (1919): Magnetsko polje Sunca održava se tzv. “samouzbudnim učinkom”: inducirajuće polje je ujedno i inducirano polje
Alfvénov teorem i ω-učinak:
• ω-dinamo •
2-dinamo
-učinak:
Kreacionizam: biblijsko-geofizički vremenski okvir • GOSPOD je stvorio Zemlju u doslovnih 6 dana od po 24 sata prije nekih 6000 godina. • Nekih 1700 godina poslije stvaranja zbio se opći potop, koji je trajao oko godinu dana.
Humphreysov kreacionistički pristup: Lambova teorija + potop kao uzročnik geomagnetskih obrata
Vrlo brzi obrati geomagnetskog dipola:
T~
nekoliko milijuna godina
ď&#x201A;Ż
T~
nekoliko dana
Paleomagnetski dokazi?
Steens Mountain, Oregon, SAD
“...zapanjujuće brze promjene smjera polja od 6° dnevno... čak i ako je riječ o skoku tijekom obrata, zaključci o brzini i amplitudi promjene zaista su fantastični.”
Filtrirajući učinak Zemljina plašta: • Tzv. “geomagnetski trzaji”: prvi od njih, zabilježen na mnogim opservatorijima širom svijeta, zbio se 1969 ⁄ 70.
σ ~ 102 – 103
S·m–1
Procjene za duboki plašt nesigurne: Točne vrijednosti:
?
10 – 103
Obrati Sunčeva magnetizma: • svakih 11 godina: razmjerno kratak period obrata: RS 200 b ! •
Z 30 S TZ očekivano < TS
Mehanizam geomagnetskih obrata: Alfvénov teorem o “zamrznutu“ tôku i prespajanje silnica:
KONVEKCIJA + MAGNETSKI UZGON + DIFUZIJA
Nastanak obratna tôka: • brza uzlazna konvekcija magnetskog tôka proizvodi novi tôk obratna tj. reverzna smjera:
Značajke nova tôka:
U praksi: ΦM < Φ'M
Kritična veličina i brzina: • električne struje aproksimiramo odsječkom koaksijalna kabla:
(Δz)KRIT. =
τ0 barem 3.5 km μ0 σ
b 5 ms vSTV. ~ τ0
Obrat Zemljina dipola:
Tijek Zemljina magnetizma prema Humphreysu:
Manjkavosti dinamo-pristupa u odnosu na kreacionizam: • Teškoće u teoriji • Računalni modeli dokazuju dinamoteoriju?
• Nema iskustvene potvrde
Cowlingov teorem: simetrija uzrokuje teškoće • Osnosimetrično polje B ne može se održati dinamomehanizmom:
HeuristiÄ?ki pristup za dinamomodele HeuristiÄ?ki postupak u znanosti jest onaj kod kojeg rabimo nedokazanu tvrdnju (KlaiÄ&#x2021;,1972).
Numeričke računalne simulacije dokazuju dinamo-teoriju? Glatzmaier i Roberts (1995): samoodrživa 3-dimenzijska simulacija konvekcijskog geodinamo-mehanizma
Gailitis i dr.(2001) upozoravaju:
“Primjenjivost tih simulacija na stvarne dinamo-mehanizme nije potpuno jasna, budući da one:
(1) ili rade u parametarskom rasponu koji se znatno razlikuje od Zemljina; (2) ili se služe «numeričkom varkom» poput, primjerice, uporabe neizotropnih hiperdifuzivnosti.”
Nema iskustvene potvrde • Peter Olson sa Sveučilišta Johns Hopkins:
“Zemljin dinamo kojeg pokreće konvekcija ubrzo je postao «sigurna istina», a da pritom nitko zapravo nije pokazao može li on djelovati.” (Ladbury,1996)
ω-dinamo posredno nije otkriven:
• Hipotetski ω-dinamo nije eksperimentalno potvrđen izmjerama geoelektričnog potencijala.
Obrati (reverzije) Zemljina magnetizma i slične pojave: • “Teorija o obratima [unutar dinamo-modela, op.prev.]– u nedostatku ključnih fizikalnih zamisli – nikad zapravo nije ozbiljnije pokrenuta.” P.H. Roberts (1992b)
Prividna čestina obrata: d nOB d tE
10 6 god 1
tE (106 god.) tE (106 god.)
tE (106 god.) IZRAZITA PROMJENJIVOST ? 10-ak NAGLIH ENERGIJSKIH “SKOKOVA”?
Prividna promjena čestine
d tE dt
Svaki se sloj dan istaložio u naletu ubrzane sedimentacije: SAMO JEDAN ENERGIJSKI UDAR UZROKOVAN POTOPOM!
10
Promjena u stopi taloženja
6
god.
t (dani potopa)
...joĹĄ neke manjkavosti spomenute na kraju, uz moguÄ&#x2021;u raspravu...
Vremenski tijek energije Zemljina magnetskog polja Evolucionisti: ETOT. je pribliĹžno konstantna:
Kreacionisti: ETOT. stalno opada (od postanka do danas) :
Izračun energije Zemljina magnetskog polja: • zahvaljujući satelitskim izmjerama iz 30godišnjeg razdoblja (1970-2000): IGRF
E = b
π
2π
0 0
dE r, , r 2 sin dr dθ d dV
B= aZ En b
Bn n 1
2 n1
N
E=
En n 1
2 π a3 n 1 n m 2 m 2 g n hn μ0 2n 1 m0
Tijek energije u proĹĄlom stoljeÄ&#x2021;u:
Dipolna energija:
Noviji satelitski podaci (IAGA: IGRF 1970-2000): Ukupna energija:
Nedipolna energija:
Potvrđeno kreacionističko stajalište:
Kreacionistički pristup geomagnetizmu prihvatljiviji od evolucionističkog: • Povijesne okolnosti razvoja dinamo-teorije: “moderne” teorije nekritički prihvaćene; • Magnetski dipolni moment Zemlje tijekom vremena zaista slabi, i to u skladu s Lambovom (izvorno kreacionističkom) teorijom; • Puno teorijskih i iskustvenih manjkavosti u dinamoteoriji; posebice glede obrata Zemljina dipola; • Paleomagnetski uzorci obrata potvrđuju kreacionističko stajalište; • Noviji i pouzdaniji satelitski podaci: gubitak ukupne energije polja: potvrda kreacionističkog stajališta
POTICAJ DA I DALJE ISTRAŽUJEMO I OTKRIVAMO, UZ NUŽDAN OPREZ PRI ZAKLJUČIVANJU, JER: J. Henri Poincaré (1854-1912): “Znanost ima već dovoljno dugu povijest iz koje se može vidjeti kako su izgledale kule u zraku koje je ona ponekad zidala! I već na prvi pogled može se uočiti velika istina: teorija koja je rođena danas, sutra je postala modernom, prekosutra klasičnom, četvrtog dana zastarjelom, a petog – zaboravljenom!”
ZNANSTVENO “POMODARSTVO” PRILAGOĐENO “DUHU VREMENA”: ● srednji
●
vijek: geocentrični sustav
17. i 18. st. : teorija o flogistonu
● 19.
st. : teorija o eteru
st. : zakon o očuvanju paritetne simetrije (fizika elementarnih čestica)
● 20.
● 21.
st. : evolucionizam i dinamo-teorija?
Mihail V. Lomonosov (1711-1765), osnivač Moskovskog sveučilišta:
“Znanost i vjera su rođene sestre, kćeri svevišnjeg Roditelja. One nikada međusobno ne mogu doći u sukob... Naprotiv, znanost i vjera uzajamno se dopunjuju i međusobno podržavaju... I propovjednici Svetog Pisma i znanstvenici uvjeravaju nas ne samo u postojanje Boga, već nam otkrivaju i Njegova neizmjerljiva dobročinstva prema nama.”
VIDEO-ANIMACIJA O POTOPU UZROÄ&#x152;NIKU GEOMAGNETSKIH OBRATA
Manjkavosti dinamo-pristupa u odnosu na kreacionizam: • Teškoće u teoriji • Računalni modeli dokazuju dinamoteoriju?
• Nema iskustvene potvrde
Teškoće u teoriji: “Nepoznata je razdioba magnetskog polja unutar Zemlje, a njegov izvor tj. uzrok leži u tom nepristupačnom području. Mehanizam koji održava to polje nije nam jasan.” (Keller, Gettys i Skove,1993)
Kinematička dinamo-teorija je fizikalno nestvarna: • zanemaruje Lorentzovu silu (koja se, prema Lenzovu zakonu, suproti indukciji, tj. prigušuje brzinu v fluida), a time i povratnu spregu između brzinskog i magnetskog polja, pa B tijekom vremena teži k neizmjernosti
Teškoće u dinamičkoj teoriji: ΩZ
1 vS jB 2Ω
•Narušen je rubni uvjet na CMB-u: vr= 0 na r = b
(s)
Teškoće s MAC-valovima: planetski valovi u jezgri čiju dinamiku bitno određuju magnetska, Arhimedova i Coriolisova sila • Uzrokuju pomicanje geomagnetskih izolinija prema zapadu? • Teorijska provedba ove zamisli je krajnje složena i nije u potpunom skladu s opaženim
Zagonetne kratkoperiodičke sekularne promjene (SPSV): • tzv. “geomagnetski trzaj” • tzv. torzijski val
PODRIJETLO NEPOZNATO
Izvor energije neizvjestan
PEVOL.~
12 10
PKREAC.~
8 10
W W
“Na vidjelo izlazi srž [knjige kojoj je autor Karato (2003), op.prev.]:…temeljna pitanja u svezi duboke unutrašnjosti Zemlje, koja su od globalnog značaja, ostaju neriješena.” (Williams, 2003)
Nema iskustvene potvrde
Upitan postupak radiometrijskog datiranja arheomagnetskih uzoraka:
nepouzdana metoda popravak
14 6C
i njen
• koncentracija tog izotopa u prijepotopnoj atmosferi mogla je biti znatno manja
prividno prevelika starost!
Kreacionistička vremenska ljestvica utemeljena na Bibliji ~ 103 godina
↓
Evolucionistička tzv. «geološka vremenska ljestvica geomagnetskih obrata» ~ 108 godina
Poslijepotopno polje nakon Humphreysova popravka:
B(t) =
n 1 i 1
B n,i
t
t n i e
μ0 σ b 2 τn i cn (i)
Neprimjerenost pločastog dinama: Glavna manjkavost: namjerna nesimetrija koja je nužna da bi sustav djelovao; nasuprot tome, Zemljina jezgra je radijalno simetrična.
Azimutska nesimetrija vrtloga: â&#x20AC;˘ Progradni i retrogradni vrtlozi po obodnici Taylorova valjka razmjeĹĄteni asimetriÄ?no:
Dinamo-učinak potvrđen pokusom? Riga, Latvija: Mjereno je magnetsko polje pobuđeno spiralnom fluidnom strujom vrućeg tekućeg natrija (T~170-250ºC)
U slobodnu prostoru Zemljine jezgre gotovo je nemoguće zamisliti razdiobu fluida koja bi nalikovala ovoj koja je u glavnu modulu dobivena namjerno postavljenim pregradama, što jedan dio fluida čine nepokretnim. ZAKLJUČAK: spomenuti pokusi nipošto ne pružaju dokaze da u unutrašnjosti Zemlje ili nekog drugog nebeskog tijela djeluje dinamo-mehanizam.
MAGNETIZAM ZEMLJE SA STAJALIÅ TA
EVOLUCIONIZMA
I KREACIONIZMA