Используя данные о магнитном поле, собранные в течение 11 лет спутниками Европейского космического агентства (ЕКА) Swarm, учёные обнаружили, что слабая область в магнитном поле Земли над Южной Атлантикой, известная как Южно-Атлантическая аномалия, с 2014 года увеличилась почти на половину площади континентальной Европы.
Магнитное поле Земли и его значение
Магнитное поле Земли жизненно важно для жизни на нашей планете. Это сложная и динамическая сила, которая защищает нас от космического излучения и заряженных частиц Солнца.
Оно в основном генерируется глобальным океаном расплавленного, закрученного жидкого железа, который составляет внешнее ядро Земли на глубине около 3000 км под нашими ногами. Действуя как вращающийся проводник в велосипедном динамо, оно создаёт электрические токи, которые, в свою очередь, генерируют наше постоянно меняющееся электромагнитное поле. Однако в реальности процессы, генерирующие поле, гораздо сложнее.
Миссия Swarm
Swarm — это миссия по исследованию Земли, разработанная в рамках программы ЕКА Earth Observation FutureEO. Она включает в себя созвездие из трёх идентичных спутников, которые точно измеряют магнитные сигналы, исходящие от ядра Земли, мантии, коры и океанов, а также от ионосферы и магнитосферы.
Благодаря этой исключительной миссии учёные получают более глубокое понимание различных источников магнетизма, чтобы помочь понять, как и почему магнитное поле ослабевает в одних местах и усиливается в других.
Южно-Атлантическая аномалия
Южно-Атлантическая аномалия была впервые обнаружена к юго-востоку от Южной Америки ещё в XIX веке. Сегодня она представляет особый интерес для обеспечения безопасности в космосе, поскольку спутники, проходящие над этим регионом, сталкиваются с более высокими дозами поступающего излучения. Это может привести к сбоям в работе или повреждению критически важного оборудования и даже к отключениям.
Последние результаты миссии Swarm
Опубликованные в журнале Physics of the Earth and Planetary Interiors, последние результаты миссии Swarm показывают, что, хотя Южно-Атлантическая аномалия неуклонно расширялась в период с 2014 по 2025 год, в регионе Атлантического океана к юго-западу от Африки с 2020 года наблюдалось ещё более быстрое ослабление магнитного поля Земли.
«Южно-Атлантическая аномалия — это не просто единый блок, — говорит ведущий автор Крис Финлей, профессор геомагнетизма Датского технического университета. — Она меняется по-разному по отношению к Африке и к Южной Америке. В этом регионе происходит нечто особенное, что приводит к более интенсивному ослаблению поля».
Такое поведение связано со странными паттернами в магнитном поле на границе между жидким внешним ядром Земли и её каменистой мантией, известными как участки обратного потока.
Профессор Финлей объясняет: «Обычно мы ожидаем увидеть линии магнитного поля, выходящие из ядра в южном полушарии. Но под Южно-Атлантической аномалией мы видим неожиданные области, где магнитное поле вместо того, чтобы выходить из ядра, возвращается в него. Благодаря данным Swarm мы можем видеть, как одна из этих областей движется на запад над Африкой, что способствует ослаблению Южно-Атлантической аномалии в этом регионе».
Новая модель магнитного поля Земли
Последняя модель магнитного поля Земли, генерируемого ядром, знаменует собой новую веху для спутников ЕКА Swarm, которые теперь предоставили самые длинные непрерывные записи измерений магнитного поля из космоса.
Спутники были запущены 22 ноября 2013 года в качестве четвёртой миссии по исследованию Земли, новаторских спутников, которые являются ключевым компонентом перспективной программы ЕКА FutureEO.
Задуманные как демонстраторы инновационных технологий наблюдения за Землёй, эти миссии значительно пережили свой первоначальный срок службы, стали неотъемлемой частью долгосрочных записей, предоставили данные для критически важных оперативных служб и проложили путь для будущих поколений спутников.
Данные Swarm лежат в основе глобальных магнитных моделей, используемых для навигации, мониторинга опасностей, связанных с космической погодой, и позволяют получить беспрецедентное представление о системе Земли от её ядра до внешних пределов атмосферы.
Динамика магнитного поля Земли
Последние результаты Swarm подчёркивают динамическую природу земного магнетизма. Например, в южном полушарии есть одна точка, где магнитное поле особенно сильное, а в северном полушарии их две — одна вокруг Канады, а другая вокруг Сибири.
«Когда вы пытаетесь понять магнитное поле Земли, важно помнить, что это не просто простой диполь, как у стержневого магнита, — сказал профессор Финлей. — Только благодаря таким спутникам, как Swarm, мы можем полностью отобразить эту структуру и увидеть, как она меняется».
Однако с тех пор, как Swarm находится на орбите, магнитное поле над Сибирью усилилось, в то время как над Канадой оно ослабло. Канадский регион с сильным полем сократился на 0,65% площади поверхности Земли, что почти равно площади Индии, в то время как сибирский регион увеличился на 0,42% площади поверхности Земли, что сопоставимо с размером Гренландии.
Этот сдвиг, вызванный сложными процессами, происходящими в турбулентном ядре Земли, связан с перемещением северного магнитного полюса в сторону Сибири в последние годы. Этот сдвиг важен для навигации, на которую влияет взаимодействие между этими двумя областями сильного магнитного поля.
Менеджер миссии ЕКА Swarm Анжа Стромме сказала: «Это действительно замечательно — видеть общую картину нашей динамичной Земли благодаря расширенным временным рядам Swarm. Спутники здоровы и предоставляют отличные данные, поэтому мы, надеюсь, сможем продлить этот рекорд после 2030 года, когда солнечный минимум позволит получить ещё более беспрецедентные сведения о нашей планете».
Предоставлено Европейским космическим агентством.