Pole magnetyczne Ziemi ma słaby punkt – i ten słaby punkt się powiększa, co stanowi zagrożenie dla astronautów i satelitów



Według pomiarów przeprowadzonych przez trzy obserwatoria kosmiczne na przestrzeni ponad dziesięciu lat, słaby punkt w ochronnym polu magnetycznym Ziemi powiększa się, narażając satelity i astronautów na orbicie na silniejsze promieniowanie słoneczne. Obserwacje trójki satelitów Swarm Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wykazały, że i tak już słabe pole magnetyczne Ziemi nad południowym Atlantykiem – regionem znanym jako anomalia południowoatlantycka (SAA) – pogarsza się i od 2014 r. powiększyło się o obszar odpowiadający połowie powierzchni kontynentalnej Europy. Jednocześnie, jak pokazują pomiary, zmniejszyła się powierzchnia regionu nad Kanadą, w którym pole jest szczególnie silne, podczas gdy inny region o silnym polu na Syberii powiększył się.

Cytat:„Obszar o słabym polu magnetycznym na południowym Atlantyku stale się powiększał w ciągu jedenastu lat od uruchomienia konstelacji satelitów Swarm” – wyjaśnił Chris Finlay, badacz geomagnetyzmu z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego.

Cytat:„Chociaż wzrost ten był oczekiwany na podstawie wcześniejszych obserwacji, ważne jest potwierdzenie, że ta zmiana pola magnetycznego Ziemi utrzymuje się”.

Finlay jest głównym autorem nowego badania opublikowanego w czasopiśmie „Physics of the Earth and Planetary Interiors”, w którym analizuje dane z satelitów Swarm.

Pole geomagnetyczne

Trzy satelity zostały wystrzelone w 2014 roku w celu precyzyjnego pomiaru sygnałów magnetycznych z jądra i płaszcza Ziemi, a także z jonosfery i magnetosfery. Pole magnetyczne Ziemi (a dokładniej: pole geomagnetyczne) jest prawdopodobnie wytwarzane przez wirujące jądro stopionego żelaza, które znajduje się około 2900 kilometrów (1800 mil) pod naszymi stopami. Siła pola zmienia się jednak nieustannie, a naukowcy nadal badają jego dokładne mechanizmy.

Pole magnetyczne Ziemi chroni życie na powierzchni Ziemi przed szkodliwymi cząstkami naładowanymi promieniowaniem słonecznym. Efekty oddziaływania cząstek naładowanych Słońca z polem magnetycznym Ziemi w górnej atmosferze można zaobserwować w postaci zjawisk polarnych, takich jak zorza polarna.

Ponieważ pole magnetyczne Ziemi rozciąga się w przestrzeń kosmiczną, chroni ono również orbitujące satelity, w tym większość satelitów i Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Autorzy badania ostrzegają jednak, że satelity – i astronauci – które podczas orbitującego lotu wokół Ziemi wejdą w słaby punkt nad południowym Atlantykiem, mogą być teraz narażone na zwiększone promieniowanie. W przypadku sprzętu kosmicznego promieniowanie to może prowadzić do zwiększonej liczby awarii, uszkodzeń, a nawet przerw w dostawie prądu.

Cytat:„Główny wpływ dotyczy naszej infrastruktury satelitarnej na orbicie okołoziemskiej” – powiedział Finlay.

Cytat:„Satelity te są narażone na działanie większej gęstości cząstek naładowanych podczas przelotu przez strefę słabego pola, co może powodować problemy z elektroniką”.

Zagrożenie dla astronautów

Ludzie przebywający w kosmosie są również narażeni na większe ryzyko związane z promieniowaniem, w tym większe ryzyko uszkodzenia DNA i zachorowania na raka w ciągu swojego życia.„Astronauci również są narażeni na działanie tych naładowanych cząstek, ale czas ich pobytu na orbicie jest krótszy niż żywotność większości satelitów na orbicie okołoziemskiej” – powiedział Finlay. (Astronauci na ISS spędzają średnio około sześciu miesięcy na orbicie okołoziemskiej, podczas gdy satelity zazwyczaj ponad pięć lat – około dziesięć razy dłużej). Pole magnetyczne Ziemi jest stosunkowo słabe w porównaniu z bardziej znanymi formami magnetyzmu: jego siła wynosi od około 22 000 do 67 000 nanotesli. Dla porównania: typowy magnes lodówkowy ma siłę około 10 milionów nanotesli.

W anomalii południowoatlantyckiej (SAA) siła pola magnetycznego Ziemi wynosi poniżej 26 000 nanotesli. Według badania powierzchnia tego regionu wzrosła od 2014 roku o prawie 1% powierzchni Ziemi. Najsłabszy punkt w SAA ma obecnie siłę 22 094 nanotesli – co stanowi spadek o 336 nanotesli od 2014 roku. W regionie o silnym polu magnetycznym nad północną Kanadą natężenie pola wynosi ponad 57 000 nanotesli. Badanie wykazało, że obszar ten zmniejszył się o 0,65% powierzchni Ziemi, a natężenie pola w jego najsilniejszym punkcie spadło do 58 031 nanotesli – co stanowi spadek o 801 nanotesli od 2014 roku. Natomiast region o silnym polu magnetycznym na Syberii powiększył się, zajmując obecnie 0,42% powierzchni Ziemi. Maksymalna siła pola wzrosła tam od 2014 r. o 260 nanotesli do obecnego poziomu 61 619 nanotesli. Finlay powiedział, że zmiany te na półkuli północnej były nieoczekiwane.

Cytat:„Są one związane z wzorcami cyrkulacji płynnego metalu w jądrze Ziemi, ale nie jesteśmy pewni dokładnej przyczyny” – powiedział.

Jednak badanie nie wykazało żadnych oznak zbliżającego się odwrócenia pola magnetycznego Ziemi. Chociaż pole magnetyczne Ziemi odwróciło się już setki razy, „z zapisów paleomagnetycznych wiemy, że w przeszłości pole magnetyczne Ziemi często słabło, tworząc słabe strefy pola, takie jak anomalia południowoatlantycka, ale nie ulegało odwróceniu” – powiedział Finlay.

Cytat:„Bardziej prawdopodobne jest, że będziemy obserwować wahania pola w zakresie od dziesięcioleci do stuleci”.

Zwiększone zagrożenie promieniowaniem słonecznym dla satelitów i astronautów przelatujących nad SAA można złagodzić poprzez „wzmocnienie” pojazdów kosmicznych przed tym promieniowaniem, powiedział Finlay:

Cytat:„W miarę nasilania się osłabienia satelity będą doświadczać takich skutków na większym obszarze, [dlatego] należy to uwzględnić przy planowaniu przyszłych misji”.

Geofizyk Hagay Amit z Uniwersytetu w Nantes we Francji, który nie brał udziału w obecnych badaniach, ale badał południową anomalię (SAA), zauważył, że wielu naukowców zaproponowało możliwe przyczyny obserwowanych zmian pola magnetycznego Ziemi, ale podstawowe mechanizmy nadal pozostają nieznane.

Cytat:„Ogólnie rzecz biorąc, autorzy przekonująco wykazali, że ciągłe pomiary geomagnetyczne wysokiej jakości są niezbędne do uzyskania ważnych informacji na temat dynamiki głębokich warstw wnętrza Ziemi” – wyjaśnił w e-mailu wysłanym do Eos.

---

Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl