Na obszarze rozciągającym się od Afryki po Amerykę Południową pole magnetyczne Ziemi stopniowo słabnie. To dziwne zachowanie zaintrygowało geofizyków i powoduje zakłócenia techniczne w satelitach krążących wokół Ziemi. Naukowcy wykorzystują dane z konstelacji Roju ESA, aby poprawić nasze zrozumienie tego obszaru zwanego „anomalią południowoatlantycką”.

Anomalia Południowoatlantycka

 

Ziemskie pole magnetyczne jest niezbędne do życia na naszej planecie. Jest to złożona i dynamiczna siła, która chroni nas przed promieniowaniem kosmicznym i naładowanymi cząsteczkami ze Słońca.

Pole magnetyczne jest w dużej mierze wytwarzane przez ocean gorącego, wirującego płynnego żelaza, które tworzy zewnętrzny rdzeń około 3000 km pod naszymi stopami.

Działając jako wirujący przewodnik, wytwarza prądy elektryczne, które z kolei wytwarzają nasze stale zmieniające się pole elektromagnetyczne.

Pole to jest dalekie od statycznego (występują ciągłe zmiany) i różni się zarówno siłą, jak i kierunkiem. Na przykład ostatnie badania wykazały, że pozycja północnego bieguna magnetycznego szybko się zmienia.

W ciągu ostatnich 200 lat pole magnetyczne straciło około 9% swojej siły w stosunku do średniej światowej. Duży region o zmniejszonej intensywności magnetycznej rozwinął się między Afryką a Ameryką Południową i jest znany jako Anomalia Południowoatlantycka.

Anomalia południowoatlantycka to obszar, na którym wewnętrzny pas Van Allena przebiega najbliżej powierzchni Ziemi.

Pasy Van Allena położone są symetrycznie w stosunku do osi magnetycznej Ziemi, która jest nachylona w stosunku do osi obrotowej o kąt około 11,5°. Z tego powodu wewnętrzny pas Van Allena znajduje się najbliżej powierzchni Ziemi w południowej części Oceanu Atlantyckiego, a najdalej – na północnym Oceanie Spokojnym. Powoduje to w tym regionie zwiększenie strumienia cząstek wysokoenergetycznych.

Jej centrum znajduje się u wybrzeży Brazylii. Na wysokości 500 km anomalia rozciąga się na obszarze od równika do 50°S i od 90°W do 40°E. Ze wzrostem wysokości obszar ten się zwiększa.

SAA przesuwa się na zachód, z prędkością 0,3° w ciągu roku, co pozostaje w zgodności z badaniami, które wskazują, że wewnętrzne jądro Ziemi obraca się szybciej niż reszta planety, o około 0,3–0,5° rocznie.

Anomalia południowoatlantycka ma duży wpływ na sztuczne satelity i statki kosmiczne krążące wokół Ziemi na wysokości kilkuset kilometrów ze względu na silne promieniowanie spowodowane przez protony uwięzione w wewnętrznym pasie Van Allena. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, której orbita ma inklinację 51,6°, wymagała z tego powodu zainstalowania dodatkowych osłon. Wysoki poziom promieniowania uniemożliwia w tym rejonie zbieranie danych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a.
Źródło: WikiPedia

W latach 1970–2020 minimalne natężenie pola w tym obszarze spadło z około 24 uT do 22 uT, a jednocześnie obszar anomalii powiększał się i przesuwał na zachód w tempie około 20 km rocznie. W ciągu ostatnich pięciu lat drugie centrum minimalnej intensywności pojawiło się na południowy zachód od Afryki – co wskazuje, że anomalia południowoatlantycka mogłaby się podzielić na dwie oddzielne komórki.

Pole magnetyczne Ziemi jest często wizualizowane jako potężny dipolarny magnes prętowy w centrum planety, przechylony pod kątem około 11.5° do osi obrotu. Rozwój anomalii południowoatlantyckiej wskazuje jednak, że procesy związane z generowaniem pola są znacznie bardziej złożone. Proste modele dipolarne nie są w stanie uwzględnić ostatniego rozwoju drugiego minimum magnetycznego.

Naukowcy z klastra Swarm Data, Innovation and Science Cluster (DISC) wykorzystują dane z konstelacji satelitów Swarm ESA, aby lepiej zrozumieć tą anomalię. Satelity mają na celu identyfikację i precyzyjny pomiar różnych zmian magnetycznych tworzących pole magnetyczne Ziemi.

Jürgen Matzka z niemieckiego Centrum Badań Naukowych o Ziemi powiedział: „Nowe, wschodnie minimum anomalii południowoatlantyckiej pojawiło się w ciągu ostatniej dekady i w ostatnich latach rozwija się energicznie. Mamy szczęście, że satelity Swarm znajdujące się na orbicie badają rozwój anomalii południowoatlantyckiej. Wyzwaniem jest teraz zrozumienie procesów zachodzących w jądrze Ziemi, które napędzają te zmiany.

Spekulowano, czy obecne osłabienie pola jest znakiem, że Ziemia zmierza w kierunku znaczącego odwrócenia biegunów – w którym bieguny magnetyczne północny i południowy zamieniłyby się miejscami. Takie wydarzenia miały miejsce wiele razy w historii planety i chociaż jesteśmy już dawno spóźnieni ze względu na średni czas, w którym te odwrócenia mają miejsce (mniej więcej co 250 000 lat), spadek intensywności na południowym Atlantyku mieści się obecnie w granicach tego, co uważa się za normalne poziomy wahań.

Na poziomie powierzchni Ziemi anomalia południowoatlantycka nie stanowi powodu do niepokoju. Jednak satelity i inne statki kosmiczne przelatujące przez ten obszar są bardziej narażone na techniczne awarie, ponieważ pole magnetyczne jest słabsze w tym regionie, więc naładowane cząstki mogą przenikać do wysokości satelitów.

Tajemnica pochodzenia anomalii południowoatlantyckiej nie została jeszcze rozwiązana. Jedno jest jednak pewne: obserwacje pola magnetycznego z orbity dostarczają ekscytujących nowych informacji na temat słabo poznanych procesów zachodzących we wnętrzu Ziemi.

 

Red.:
Na pole magnetyczne Ziemi duży wpływ mają pola magnetyczne planet w Układzie Słonecznym oraz samo Słońce.

 

Źródło: phys.org
4.5 2 votes
Article Rating