A STATISTICAL STUDY OF EARTH"S MAGNETIC FIELD REVERSALS SEQUENCES

Abstract

ABSTRACT. This paper presents an analysis of the distribution of periods between consecutive reversals of the Earth"™s magnetic ï¬eld through a non-parametric statistics. The study analyzes whether data in different periods of reversal belong to the same distribution, the distribution type and whether the polarity states are equivalent. This analysis was performed for periods from 0 to 40 Ma, 40 to 80 Ma and 120 to 160 Ma. It was found that the data from the three periods show identical statistical characteristics which leads to the symmetry between the states of polarity and to a distribution compatible with a power law, which shows the possibility of a critical phenomenon acting on the geodynamo. The fact that the data obey a power law distribution prompted a comparison with synthetic data generated using two models based on criticality of reversals (one of them self-organized). These simple models reproduce some features of reversals as its temporal evolution and distribution of polarity intervals, and show a similarity with paleomagnetic data.

Keywords: geomagnetic reversals, power law, self-organized criticality.

RESUMO. Este artigo apresenta uma análise da distribuição de períodos entre reversões consecutivas do campo magnético da Terra através de uma estatística não-paramétrica. O estudo analisa se os dados dos diferentes períodos de reversão pertencem a uma mesma distribuição, o tipo de distribuição que eles obedecem e se os estados de polaridade são equivalentes. Esta análise foi realizada nos períodos de 0 a 40 Ma, de 40 a 80 Ma e de 120 a 160 Ma. Encontrou-se que os dados dos três períodos apresentam características estatísticas idênticas, o que leva à simetria entre os estados de polaridade e a uma distribuição compatível com uma lei de potência, o que mostra a possibilidade de um fenômeno crítico atuando no geodínamo. O fato dos dados obedecerem a uma distribuição de lei de potências motivou uma comparação com dados sintéticos gerados através de dois modelos de reversões baseados em criticalidade (um deles auto-organizado). Estes modelos simples reproduzem algumas características das reversões, como sua evolução temporal e a distribuição de intervalo de polaridade, e mostram uma similaridade com dados paleomagnéticos.

Palavras-chave: reversões geomagnéticas, lei de potências, criticalidade auto-organizada.