Jordens magnetiska anomalier

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Jordens magnetfält skyddar dess yta och dess invånare – inklusive alla människor med sina ömtåliga kroppar, såväl som känslig elektronik – från dödliga kosmiska strålar och laddade partiklar som flyger från solen. Men på vissa ställen försvagas denna osynliga rustning och klyftorna växer. Därför studerar forskare från hela världen mycket noggrant sådana anomalier för att bättre förstå mekaniken hos den magnetohydrodynamiska dynamo i planetens tarmar, samt för att förutsäga förändringar i magnetfältet.

En magnetisk anomali är en betydande försvagning av jordens magnetfält över ett visst område på planetens yta. Som namnet antyder ligger södra Atlanten (SAA) över den södra delen av Atlanten, delvis "täcker" Sydamerika och "håller fast med svansen" till södra Afrika.

Denna formation har den största storleken på en höjd av cirka 500-600 kilometer. Vid havsnivån är dess "projektion" något mindre och manifesterar sig i magnituden på magnetfältet - det är lika med det på en höjd av cirka tusen kilometer över de områden på jordens yta där det inte finns några anomalier.

En sådan minskning av magnetfältet är ännu inte farlig för invånarna på vår planet, men det skapar redan allvarliga problem för ingenjörerna som designar rymdfarkoster och kontrollerar sina uppdrag. Till exempel kretsar det legendariska Hubble-teleskopet runt jorden exakt på en höjd av cirka 540 kilometer – det vill säga flera gånger om dagen flyger det exakt genom anomalien. Vid dessa minuter avbryts rymdlaboratoriets arbete på grund av den ökade strålningsnivån.

Problemet är att där jordens magnetfält försvagas, minskar skyddet av hela rymden runt planeten från solvinden och galaktiska strålar. Laddade partiklar får möjlighet att rusa nästan utan att avvika till jordytan och, naturligtvis, kollidera med allt som kommer i deras väg.

Dessutom, för rymdfarkoster, kompliceras situationen med den sydatlantiska anomin ytterligare av strålningsbältens struktur. Det är i denna region av Atlanten som det inre Van Allen-bältet går ner nästan till planetens yta.

Van Allens strålningsbälten är två täcken av jorden som bildas av laddade partiklar (protoner och elektroner) som är fångade mellan magnetfältslinjerna på vår planet.

Vanligtvis är de flesta satelliter belägna under det inre bältet (banor upp till 1000 km vid apogeum) och utsätts nästan inte för de destruktiva effekterna av joniserande strålning. Men den sydatlantiska anomin förstör fortfarande nerverna hos astronauter och ingenjörer inom raket- och rymdindustrin.

Förutom Hubble, som med jämna mellanrum måste stoppa vetenskapligt arbete, är många andra fordon offer för detta område i rymden nära jorden: ISS har ett utökat strålskydd, eftersom det också flyger genom denna anomali, förmodligen har flera Globalstar-satelliter skadats, och på skyttlarna var det helt vanliga bärbara datorer som stängdes av.

För människor passerar inte heller flygningen genom anomalien på en höjd av 400 kilometer över jorden obemärkt - de flesta fosfenerna (blixtar bakom slutna ögon som orsakar högenergielementarpartiklar) observeras av astronauter och kosmonauter över Atlanten.

Vad som orsakade detta obehagliga beteende hos magnetfältet - frågan är inte helt stängd. Enligt den allmänt accepterade och väl beprövade teorin fungerar jordens flytande metallkärna, under dess rotation och konstanta blandning av konvektionsströmmar, som en dynamo.

Men eftersom dess struktur är heterogen, rör sig olika massor av materia i planetens tarmar med lite olika hastigheter. Dessa fluktuationer överlagras på den magnetiska axelns felinriktning med planetens rotationsaxel och "resulterar" i en försvagning av magnetfältet över södra Atlanten.

Modern forskning visar att den sydatlantiska anomalien har varit mer eller mindre stabil i minst 8 miljoner år och driver smidigt västerut med en hastighet av cirka 0,3 grader per år.

Detta sammanfaller med skillnaden i rotationshastigheten för jordytan och de yttre lagren av planetens kärna. Men det som är mest intressant är att UAA ändrar form och gradvis delas upp i två delar. Denna process har pågått under lång tid och i ett antal källor övervägs initialt två separata anomalier - brasilianska och Kapstaden.

På planetens allmänna hälsa har sådana förändringar, så långt som kan bedömas, ingen allvarlig inverkan. Problem uppstår bara när en person klättrar högre över ytan - det finns fler satelliter i omloppsbana, och deras design använder alltmer vanliga kommersiellt tillgängliga komponenter.

Hur allvarlig effekten blir av ökad strålning på de enheter som faller in i anomin under eller efter en kraftig solstorm kan bara tiden utvisa.