Земля теряет защиту от солнечной радиации: как ослабление магнитного поля влияет на нас и чего ждать

Как сообщает издание Eos. org, на протяжении последних десяти лет с помощью спутников Европейского космического агентства были сделаны тревожные открытия о растущей слабости магнитного поля Земли. Особенно это заметно в Южно-Атлантической аномалии, которая становится всё более расширенной и может представлять угрозу для космических аппаратов и людей, находящихся на орбите.

Изменения магнитного поля Земли

Спутники Swarm, запущенные Европейским космическим агентством в 2014 году, тщательно отслеживали изменения в геомагнитном поле нашей планеты. Эти данные показали, что в районе Южной Атлантики магнитное поле с каждым годом ослабевает. Аномалия, известная как Южно-Атлантическая аномалия (SAA), представляет собой область с особенно слабым магнитным полем, и с 2014 года её площадь увеличилась более чем в два раза по сравнению с континентальной Европой. Это ослабление магнитного поля является тревожным сигналом, так как оно ведет к усилению воздействия солнечной радиации.

Крис Финли, исследователь геомагнетизма из Датского технического университета, утверждает, что рост этой области слабого магнитного поля был ожидаемым на основе ранних наблюдений, однако подтверждение этого процесса важно для дальнейшего мониторинга. Он также подчеркнул, что продолжение этого тренда может повлиять на безопасность космических аппаратов и астронавтов, находящихся на орбите.

Как геомагнитное поле защищает Землю и космические аппараты

Магнитное поле Земли создается её ядром, которое состоит из расплавленного железа, находящегося на глубине около 2900 километров. Это поле играет ключевую роль в защите нашей планеты от солнечной радиации и зарядов, исходящих от Солнца. В частности, геомагнитное поле простирается далеко в космос и защищает спутники, космическую станцию и астронавтов от воздействия этих заряженных частиц.

Тем не менее, когда космические аппараты проходят через зоны с ослабленным магнитным полем, они подвергаются большему риску повреждений. Спутники, которые находятся на низкой околоземной орбите, особенно уязвимы, так как они сталкиваются с высокими дозами солнечной радиации в таких областях, что может привести к сбоям в работе электроники, а в худших случаях — к полному выходу из строя аппаратов.

Астронавты, хотя и проводят на орбите значительно меньше времени, чем спутники, тоже сталкиваются с повышенным уровнем радиации. Это может повысить риски для их здоровья, включая вероятность повреждения ДНК и развития рака в будущем. В то время как спутники обычно остаются на орбите более пяти лет, время пребывания астронавтов на Международной космической станции (МКС) ограничено шестью месяцами, что хоть и снижает риск, но не устраняет его полностью.

Конкретные данные о геомагнитных изменениях

Рассмотрим более детально данные, полученные с помощью спутников Swarm. Измерения показали, что интенсивность магнитного поля в САА с 2014 года упала на 336 нанотесла, что привело к росту площади слабого магнитного поля почти на 1% от общей поверхности Земли. В самой слабой точке САА интенсивность поля составляет 22 094 нанотесла, что значительно ниже, чем в других областях, например, в северной Канаде.

Вместе с тем, в области над Канадой наблюдается обратный процесс — здесь интенсивность магнитного поля увеличилась, и сама площадь уменьшилась на 0,65% от поверхности Земли. В Сибири же регион с сильным магнитным полем расширился на 0,42%, а максимальная интенсивность поля возросла на 260 нанотесла с 2014 года, что также вызывает у ученых вопросы о причинах этих изменений.

Всё это говорит о том, что геомагнитное поле Земли продолжает меняться. Эти изменения являются частью долгосрочных процессов, таких как циркуляция жидкого металла в ядре Земли. Однако точные причины изменений остаются неизвестными.

Возможность инверсии магнитного поля

В исследовании не было обнаружено признаков надвигающейся инверсии магнитного поля Земли. В прошлом магнитное поле нашей планеты меняло полярность сотни раз, но это происходило очень медленно. Учёные предупреждают, что хотя такие инверсии могут случиться, их время наступления обычно измеряется десятилетиями или даже столетиями, так что в ближайшее время эти процессы не должны повлиять на повседневную жизнь.

Тем не менее, исследование показало важность постоянного мониторинга геомагнитного поля. Например, данные с орбитальных спутников могут дать учёным больше информации о динамике и процессах, происходящих в ядре Земли, а также об изменениях, которые происходят в САА.

Как можно минимизировать риски для космических аппаратов

Одним из способов борьбы с рисками солнечной радиации для космических аппаратов является их "закалка". Крис Финли отметил, что поскольку область с ослабленным магнитным полем продолжает расти, космические аппараты, которые будут проходить через эту зону, должны быть спроектированы с учетом увеличившейся радиационной угрозы. Это поможет минимизировать возможные повреждения спутников и повысить их долговечность.

Геофизик Хагай Амит из Нантского университета в своей беседе с Eos подтвердил важность подобных исследований, подчеркивая, что долгосрочные высококачественные измерения геомагнитного поля могут дать учёным ценные данные о процессах, происходящих в недрах Земли.

Заключение

Продолжающееся ослабление геомагнитного поля Земли, особенно в зоне Южной Атлантической аномалии, ставит под угрозу не только орбитальные спутники, но и астронавтов, находящихся в космосе. Ученые продолжают изучать динамику этих изменений, но уже сейчас можно с уверенностью говорить о том, что будущие космические миссии должны учитывать эти факторы при проектировании.