NASA обнаружило аномалию в магнитном поле Земли, которая может выводить из строя электронику

Человечество только начинает осваивать космос. Частные компании отправляют спутники и астронавтов на орбиту, а государственные готовятся к высадке на Луну. Однако наша родная планета все еще не до конца исследована учеными.

Ученые NASA обнаружили Южно-Атлантическую аномалию в магнитном поле Земли, из-за которой могут выходить из строя бортовые компьютеры и нарушаться порядок получения данных со спутников. Об этом сообщает Информатор Tech, ссылаясь на NASA.

Магнитное поле Земли действует как защитный щит вокруг планеты, отталкивая и задерживая заряженные частицы от Солнца. Но над Южной Америкой и южной частью Атлантического океана появилось необычно слабое место в поле, называемое Южно-Атлантической аномалией, или SAA. Аномалия позволяет солнечным частицам опускаться ближе к поверхности Земли, чем обычно. Излучение частиц в этой области может вывести из строя бортовые компьютеры и помешать сбору данных со спутников, которые проходят через него - ключевая причина, по которой ученые NASA хотят отслеживать и изучать аномалию.

В настоящее время SAA не оказывает видимого воздействия на повседневную жизнь на поверхности Земли. Однако недавние наблюдения и прогнозы показывают, что регион аномалии расширяется на запад и магнитное поле там продолжает ослабевать. Это также расщепление - последние данные показывают, что долина аномалии или область минимальной напряженности поля разделилась на две части, что создает дополнительные проблемы для спутниковых миссий. Множество ученых NASA в исследовательских группах по геомагнитной физике, геофизике и гелиофизике наблюдают за аномалией и моделируют поведение SAA, чтобы отслеживать и прогнозировать будущие изменения, а также помогают подготовиться к будущим вызовам для спутников и людей в космосе.

Как она появилась?

Южноатлантическая аномалия появилась из-за двух особенностей ядра Земли: наклона ее магнитной оси и потока расплавленных металлов внутри внешнего ядра нашей планеты. Земля немного похожа на стержневой магнит с северным и южным полюсами, которые представляют противоположные магнитные полярности, и невидимые силовые линии магнитного поля, окружающие планету. Но в отличие от стержневого магнита, магнитное поле сердечника не идеально ровно по всему земному шару и не идеально стабильно. Это потому, что поле создается из-за внешнего ядра Земли: расплавленного, богатого железом и находящегося в энергичном движении на глубине 2 896 километров под поверхностью. Эти жидкие металлы действуют как массивный генератор, называемый геодинамо, создавая электрические токи, которые создают магнитное поле.

Поскольку движение ядра изменяется во времени из-за сложных геодинамических условий внутри ядра и на границе с твердой мантией вверху, магнитное поле также колеблется в пространстве и времени. Эти динамические процессы в ядре направляются наружу к магнитному полю, окружающему планету, создавая SAA и другие аномалии в околоземной среде, включая наклон и изменение магнитных полюсов, которые перемещаются во времени. «Магнитное поле на самом деле является суперпозицией полей многих источников тока», - сказал Терри Сабака, геофизик из Центра космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. Области за пределами твердой Земли также вносят свой вклад в наблюдаемое магнитное поле. Однако, по его словам, основная часть энергии поля поступает из ядра.

Силы в ядре и наклон магнитной оси вместе создают аномалию, область более слабого магнетизма, позволяющую заряженным частицам, захваченным в магнитном поле Земли, опускаться ближе к поверхности. Солнце испускает постоянный отток частиц и магнитных полей, известный как солнечный ветер, и огромные облака горячей плазмы и излучения, называемые выбросами корональной массы. Когда этот солнечный материал перемещается через пространство и ударяется о магнитосферу Земли (пространство, занятое магнитным полем Земли), он может оказаться в ловушке и удерживаться в двух кольцевых поясах вокруг планеты, называемых поясами Ван Аллена. Пояса удерживают частицы, чтобы они могли путешествовать по линиям магнитного поля Земли, непрерывно перемещаясь от полюса к полюсу. Самый внутренний пояс начинается примерно в 643 километрах от поверхности Земли, и именно он удерживает излучение солнечных частиц на безопасном расстоянии от Земли и ее орбитальных спутников. Однако, когда особенно сильная буря частиц с Солнца достигает Земли, пояса Ван Аллена могут стать сильно заряженными, и магнитное поле может деформироваться, позволяя заряженным частицам проникать в атмосферу.

Чем это опасно?

Хотя Южно-Атлантическая аномалия возникает в результате процессов внутри Земли, ее эффекты выходят далеко за пределы поверхности планеты. Этот регион может быть опасным для спутников на низкой околоземной орбите, которые проходят через него. Если в спутник попадает протон с высокой энергией, он может спровоцировать короткое замыкание и вызвать событие, называемое сбоем при единичном событии или SEU. Это может вызвать временные сбои в работе спутника или привести к необратимому повреждению при ударе по ключевому компоненту. Во избежание потери инструментов или всего спутника операторы обычно отключают второстепенные компоненты, когда они проходят через SAA.

Международная космическая станция, которая находится на низкой околоземной орбите, также проходит через SAA. Она хорошо защищен, и космонавты в безопасности. Однако на МКС есть оборудование, которое уже пострадало от более высоких уровней радиации. Например, миссия по исследованию глобальной динамики экосистемы или GEDI, которая собирает данные с различных точек за пределами МКС. SAA вызывает «всплески» на детекторах GEDI и сбрасывает силовые платы прибора примерно раз в месяц, сказал Брайан Блэр, заместитель главного исследователя миссии и специалист по приборам и специалист по лидарным приборам. «Эти события не причиняют вреда GEDI. Вспышки детектора происходят довольно редко по сравнению с количеством лазерных выстрелов - примерно одна вспышка на миллион выстрелов - и сброс силовых плат вызывает потерю данных на пару часов, но это происходит только раз в месяц», - сказал Блэр. Команда ученых отслеживает текущее состояние магнитного поля с использованием данных Европейского космического агентства и наземных измерений.

NASA