تمثل الكرة الأرضية مغناطيسًا هائلًا؛ حيث يكون قطباه قريبين من قطبي دورانها حول محورها. ويُعتقد أن المجال المغناطيسي الأرضي ينشأ من حركة السائل الموصل كهربائيا في جوفها؛ والذي يكون غنيا بالحديد والمجال المغناطيسي الأرضي كمية اتجاهية تتضمن ثلاث مكونات هي: الاتجاه الصاعد (Inclination) والاتجاه النازل (Declination) والشدة (Nordmann et al., 2017) (Intensity).

خطوط المجال المغناطيسي الأرضي تنبعث من القطب الجنوبي، وتدور حول الأرض لتدخل القطب الشمالي. وهكذا تتجه خطوط المجال المغناطيسي إلى الأعلى في نصف الكرة الجنوبي، وموازية لسطح الأرض في منطقة الاستواء المغناطيسي، ثم تتجه إلى الأسفل في نصف الكرة الشمالي. الميلان المغناطيسي الصاعد (زاوية الميل Inclination angle) هي الزاوية بين الخط المغناطيسي الموقعي والخط الأفقي، يتغير باستمرار مظهرًا تدرجا منتظمًا من زاوية – 90° في القطب المغناطيسي الجنوبي إلى + °90 في القطب المغناطيسي الشمالي، وتكون 0° في الاستواء المغناطيسي (شكل 11-1). أما شدة المجال المغناطيسي الأرضي الممثلة بطول السهام في الشكل، فتكون أعلى عند القطبين، وأقل قرب الاستواء المغناطيسي. وبذلك تشكّل تدرجا ينطلق من القطبين نحو الاستواء في نصفي الكرة الأرضية. غير أن هذا الانتظام المغناطيسي يمكن أن يتشوه موضعيًّا بوجود مواد في القشرة العليا للكرة الأرضية بتغير بسيط زيادةً أو نقصاناً في شدة المجال المغناطيسي. كما يمكن أن تتعرّض شدة المجال المغناطيسي الأرضي إلى تغيرات صغيرة يومية، نتيجة الإشعاعات الكهرومغناطيسية الصادرة من الشمس. وحيث إن الميلان الصاعد والميلان النازل والشدة. هي مؤشرات جيوفيزيائية متمايزة، فيمكن لأي منها أن يُستخدَم من قبل الحيوانات في هجراتها.

وهكذا، يوفّر المغناطيس الأرضي مصدرًا مهما للمعلومات الملاحية؛ فثمة معلومات اتجاهية توفّرها اتجاهات الخطوط المغناطيسية، والتي يمكن أن تُستخدم كبوصلة من قبل الحيوانات، كما توفّر الشدة المغناطيسية والميلان معلومات تُسهم في رسم «خارطة» ملاحية توضّح الموقع (2017 ,.wiltschko & Wiltschko, 2005; Nordmann et al).

ومن أجل نجاح الطيور في هجراتها السنوية عليها تحديد اتجاه طيرانها بدقة؛ حيث لا يكفي تمييزها للقطب الشمالي عن الجنوبي، ولا التوجه نحو خط الاستواء أو أحد القطبين؛ فمثلا المتابعة بواسطة الأقمار الصناعية لطائر البقويقة الشريطي الذيل Limosa lapponica baueri في رحلته من ألاسكا إلى نيوزلاندا تبيَّن أنه يطير عبر المحيط الهادي مسافة 11000 كم دون توقف. وهكذا فإن الخطأ في الاتجاه بدرجات قليلة يمكن أن يكون كارثيا (2009 ,.Gill. Jr et al).

شكل 11-1: المجال المغناطيسي الأرضي. السهام تشير إلى الاتجاهات المغناطيسية الموقعية وأطوالها تتناسب مع شدة المجال المغناطيسي الموقعي. القطبان المغناطيسيان والاستواء المغناطيسي مميَّز باللون الأحمر. مُحوَّر عن: (2005) wiltschko & wiltschko وزاوية الميل عن: (2014) McFadde & Al-Khalili.

وهكذا لا بد من الاستعانة ببوصلة مغناطيسية عالية الدقة لتحديد وتصحيح الاتجاه، تعمل في الليل أيضًا، علما أن الليل ليس معتمًا تماما. وتُشير الأبحاث إلى أن دقة هذه البوصلة في تحديد المجال المغناطيسي بحدود 5" أو أقل (2016 ,.Hiscock et al). كم يرى (2019) Vacha، ثمَّة اليَّتان للتحسس المغناطيسي في الحيوانات البرية هما: الفيريمغناطيسية (Ferrimagnetism) التي تعتمد على وجود بلورات المغنتيت. والتفاعل الكيميائي لأزواج الجذور (Radical pairs). ويمكن أن تتواجد الآليتان جنبا إلى جنب لأغراض مختلفة، كما يُتوقع عملهما في الطيور
(2006 wiltschko et). أو أنهما تكونان منفصلتين كلٌّ في نوع مختلف من الأحياء (2006 ,.Thalau et al). كما لا يستبعد احتمال عملهما بصورة مشتركة في تركيب مستقبل (2015 ,.Qi et al).

وكان (2008) Johnsen & Lohmann قد رجحا وجود ثلاث آليات لتحسس المجال المغناطيسي؛ الفيريمغناطيسية والتحفيز الإلكترومغناطيسي والتفاعل الكيميائي المكون لأزواج الجذور. كلها تعتمد على أحد الأسس التالية؛ تضخيم التأثير المغناطيسي، أو استخدام مادة عالية الحساسية للمغناطيسية، أو عزل المنظومة عن الحمام الحراري.

مواضيع ذات صلة

Neurology of vision

Other eyes

The compound (insect) eye

The rod cells

The physiology of the eye

The human eye

The Relation of Physics to Biology

تقييم البيئة البحرية بواسطة حساسات النانو

تكنولوجيا النانو في قطاع الزراعة: إعادة ترتيب الجينات

النانو روبوت

تكنولوجيا النانو للوقاية من البكتيريا والجراثيم

دعامات القلب النانوية