Магнитное поле Земли — это невидимый щит, который миллионы лет защищал планету от солнечного ветра и радиации. Но в Южной Атлантике эта защита постепенно ослабевает: регион, известный как Южно-Атлантическая аномалия, растет и меняется быстрее, чем где-либо еще на Земле. Спутниковые наблюдения показывают, что ослабевающее магнитное поле уже охватывает территорию, почти равную половине Европы, и продолжает смещаться в сторону Африки.
Что происходит с магнитным полем
Об этом свидетельствует исследование, опубликованное в журнале Физика Земли и планетарных недр.Южно-Атлантическая аномалия с 2014 года увеличилась в размерах. Магнитное поле здесь не только ослабевает, но и теряет стабильность. В соответствии с Датский технический университетИменно в этой зоне поле опускается до высоты около 200 километров, тогда как в среднем по планете оно остается на уровне 650 километров. Это делает регион уязвимым для космического излучения.
«Южно-Атлантическая аномалия — это не просто один блок», — говорит профессор Крис Финли из Технического университета Дании. «Оно меняется по-разному по отношению к Африке, чем по отношению к Южной Америке. В этом регионе происходит что-то особенное, что приводит к более интенсивному ослаблению поля».
Магнитное поле создается движением расплавленного железа во внешнем ядре Земли. Токи металлов вызывают электрические токи, образующие планетарный магнетизм. Однако наблюдения Групповая миссия Европейского космического агентства (ЕКА). показали, что в некоторых областях под Южно-Атлантической аномалией эти токи возвращаются к ядру, создавая области обратного магнитного потока.
Опасность для спутников и орбитальных аппаратов
Южноатлантическая аномалия – это больше, чем просто научный курьез. Это напрямую влияет на работу космических кораблей. Уменьшение напряженности поля увеличивает воздействие солнечных частиц, которые:
- вывести из строя спутниковые электронные системы;
- вызывать ошибки навигации и связи;
- сократить срок службы оборудования;
- повышение риска радиационного облучения экипажей МКС.
Почему больше всего страдают спутники? Потому что именно магнитное поле Земли создает защитный купол, отражающий большую часть солнечных частиц. Там, где поле ослаблено, этот купол «провисает» и приборы оказываются в зоне прямого воздействия.
Операторы в таких условиях могут допустить ошибку, игнорируя периоды повышенной солнечной активности. Последствия – повреждение микросхем и потеря контроля над оборудованием. Альтернатива — заранее скорректировать пути и запрограммировать систему защиты таким образом, чтобы она автоматически отключалась в случае повышенного радиационного фона.
Как растет аномалия и что движет этим процессом
В соответствии с Датский технический университетаномалия распространяется на восток и охватывает новые территории. Финли и его коллеги связывают этот процесс с изменениями течений на границе мантии и внешнего ядра Земли. Эти глубокие токи действуют как «насос», изменяющий направление магнитного потока.
Сравнивая современные данные с измерениями XIX века, когда аномалия была впервые зафиксирована, ученые видят четкую тенденцию: скорость ослабления поля ускорилась. Если раньше изменения занимали столетия, то теперь они занимают десятилетия.
Что произойдет, если поле продолжит ослабевать? В краткосрочной перспективе – рост количества отказов спутников. В долгосрочной перспективе есть вероятность более масштабных последствий, в том числе частичной перестройки магнитных линий, которая, по геологическим данным, уже наблюдалась в древней истории Земли.
Изменения в северных широтах
Миссия Swarm также выявила необычные сдвиги в северных регионах магнитного поля. С 2014 года напряженность поля над Канадой несколько ослабла, но усилилась над Сибирью. По мнению ученых, площадь сильного магнитного поля над Канадой уменьшилась почти до территории Индии, а над Сибирью выросла и стала равна площади Гренландии.
Эти изменения связаны со смещением северного магнитного полюса; в последние годы он переместился ближе к Сибири. Это естественный процесс, но его скорость заставила геофизиков переосмыслить свои модели прогнозирования.
«Очень приятно видеть общую картину нашей динамичной Земли», — сказал директор миссии Swarm. Аня Стромме. «Все спутники работают хорошо и предоставляют отличные данные, поэтому мы надеемся продлить этот рекорд и после 2030 года».
Как отслеживать изменения
Магнитное поле Земли невозможно «определить», но его можно предсказать и учесть при пилотировании космических кораблей. Для этого инженеры и ученые используют следующую последовательность действий:
- Постоянный мониторинг данных от групповых миссий и других спутников.
- Сравнение измерений тока с моделями магнитного потока.
- Исправление полос и маршрутов транспортных средств, проезжающих через Южно-Атлантическую Аномалию.
- Программные системы безопасности для отключения незащищенного оборудования.
Можно ли предсказать, когда аномалия стабилизируется? На данный момент — нет. Ученые признают, что точный механизм его расширения еще до конца не изучен. Динамика глубинных течений в ядре слишком сложна для прямого моделирования, а наблюдения проводились только в последние несколько десятилетий.
Заблуждения и реальность
Многие считают, что ослабление магнитного поля предвещает «переполюсацию» и глобальную катастрофу. На самом деле речь идет о локальных изменениях, а не о полной смене полюсов. Подобные колебания фиксировались и раньше — их следы сохранились в горных породах и лавах от древних извержений.
Некоторые видят в этом угрозу жизни на Земле, но геофизики уверяют: атмосфера и ионосфера компенсируют часть радиационного давления даже в слабом поле. Однако спутники остаются наиболее уязвимой частью этой системы.
Что, если аномалия полностью достигнет Африки? Тогда может возникнуть необходимость перенастройки орбитального движения целых группировок спутников связи и навигации. Тем временем ученые наблюдают за процессом и совершенствуют модели геомагнитной динамики, чтобы предупредить операторов о потенциальных рисках.
