Anomalia południowego Atlantyku
Anomalia Południowoatlantycka ( SAA ) to obszar, w którym wewnętrzny pas promieniowania Van Allena Ziemi znajduje się najbliżej powierzchni Ziemi , obniżając się do wysokości 200 kilometrów (120 mil). Prowadzi to do zwiększonego strumienia cząstek energetycznych w tym regionie i naraża orbitujące satelity (w tym ISS ) na wyższe niż zwykle poziomy promieniowania jonizującego .
Efekt jest spowodowany niekoncentrycznością Ziemi i jej dipolem magnetycznym i ostatnio zaobserwowano, że jego intensywność wzrasta. SAA to obszar w pobliżu Ziemi, w którym pole magnetyczne Ziemi jest najsłabsze w stosunku do wyidealizowanego pola dipolowego skupionego na Ziemi.
Definicja
Obszar SAA jest ograniczony przez natężenie ziemskiego pola magnetycznego poniżej 32 000 nanotesli na poziomie morza, co odpowiada dipolarnemu polu magnetycznemu na wysokościach jonosferycznych . Jednak samo pole zmienia się pod względem intensywności jako gradient.
Pozycja i kształt
Pasy promieniowania Van Allena są symetryczne względem osi magnetycznej Ziemi, która jest nachylona względem osi obrotu Ziemi pod kątem około 11°. Przecięcie osi magnetycznej i osi obrotu Ziemi nie znajduje się w centrum Ziemi, ale w odległości około 450 do 500 km (280 do 310 mil). Z powodu tej asymetrii wewnętrzny pas Van Allena jest najbliżej powierzchni Ziemi nad południowym Atlantykiem, gdzie spada do 200 km (120 mil) wysokości, i najdalej od powierzchni Ziemi nad północnym Pacyfikiem.
Jeśli magnetyzm Ziemi jest reprezentowany przez magnes sztabkowy o niewielkich rozmiarach, ale dużym natężeniu („ dipol magnetyczny ”), zmienność SAA można zilustrować, umieszczając magnes nie w płaszczyźnie równika, ale w niewielkiej odległości na północ, przesunięty mniej więcej w kierunku Singapuru . W rezultacie nad północną Ameryką Południową i południowym Atlantykiem, w pobliżu punktu antypodalnego Singapuru , pole magnetyczne jest stosunkowo słabe, co skutkuje mniejszym odpychaniem do uwięzionych tam cząstek pasów promieniowania, w wyniku czego cząstki te docierają głębiej do górnych warstw atmosfery, niż w innym przypadku.
Kształt SAA zmienia się w czasie. Od pierwszego odkrycia w 1958 r. południowe granice SAA pozostały mniej więcej stałe, podczas gdy długoterminową ekspansję mierzono na północny zachód, północ, północny wschód i wschód. Ponadto kształt i gęstość cząstek SAA zmienia się w ciągu dnia , przy czym największa gęstość cząstek odpowiada mniej więcej lokalnemu południu. Na wysokości około 500 km (310 mil) SAA rozciąga się od -50 ° do 0 ° szerokości geograficznej i od -90 ° do +40 ° długość geograficzna. Część SAA o największej intensywności dryfuje na zachód z prędkością około 0,3° rocznie i jest zauważalna w odnośnikach wymienionych poniżej. Szybkość dryfu SAA jest bardzo zbliżona do różnicy rotacji między jądrem Ziemi a jej powierzchnią, szacowanej na 0,3° do 0,5° rocznie.
Aktualna literatura sugeruje, że powolne osłabienie pola geomagnetycznego jest jedną z kilku przyczyn zmian granic SAA od czasu jego odkrycia. Gdy pole geomagnetyczne nadal słabnie, wewnętrzny pas Van Allena zbliża się do Ziemi, z proporcjonalnym powiększeniem SAA na danych wysokościach.
Intensywność i efekty
Anomalia południowoatlantycka ma ogromne znaczenie dla satelitów astronomicznych i innych statków kosmicznych krążących wokół Ziemi na wysokości kilkuset kilometrów; orbity te okresowo przenoszą satelity przez anomalię, wystawiając je na kilka minut silnego promieniowania jonizującego, spowodowanego przez uwięzione protony w wewnętrznym pasie Van Allena.
Pomiary przeprowadzone podczas lotu wahadłowca kosmicznego STS-94 wykazały, że dawki pochłonięte przez naładowane cząstki wzrosły ze 112 do 175 μGy/dzień, przy dawkach równoważnych w zakresie od 264,3 do 413 μSv/dzień.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna , krążąca po orbicie o nachyleniu 51,6°, wymaga dodatkowej osłony, aby poradzić sobie z tym problemem. Kosmiczny Teleskop Hubble'a nie prowadzi obserwacji podczas przechodzenia przez SAA. Przejście przez anomalię wywołało fałszywe alarmy w czujniku rozbłysków słonecznych Skylab Apollo Telescope Mount . Astronauci są również dotknięci tym regionem, który jest uważany za przyczynę osobliwych „spadających gwiazd” ( fosfenów ) widzianych w polu widzenia astronautów, efekt określany jako zjawiska wizualne promieniowania kosmicznego . Uważa się, że przejście przez anomalię południowoatlantycką było przyczyną awarii satelitów sieci Globalstar w 2007 roku.
Eksperyment PAMELA , przechodząc przez SAA, wykrył poziomy antyprotonów , które były o rząd wielkości wyższe niż oczekiwano. Sugeruje to, że pas Van Allena zawiera antycząstki wytwarzane w wyniku interakcji górnej atmosfery Ziemi z promieniami kosmicznymi .
NASA poinformowała, że nowoczesne laptopy ulegały awariom, gdy loty wahadłowców kosmicznych przelatywały przez anomalię.
W październiku 2012 roku statek kosmiczny SpaceX CRS-1 Dragon przymocowany do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej napotkał przejściowy problem podczas przechodzenia przez anomalię.
Uważa się, że SAA zapoczątkowało serię wydarzeń prowadzących do zniszczenia Hitomi , najpotężniejszego japońskiego obserwatorium rentgenowskiego. Anomalia przejściowo wyłączyła mechanizm namierzania kierunku, powodując, że satelita polegał wyłącznie na żyroskopach, które nie działały prawidłowo, po czym wymknął się spod kontroli, tracąc przy tym panele słoneczne.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- „Magnetyczne tajemnice jądra Ziemi” . wiadomości BBC . Sekcja „Magnetic flip” zawiera film pokazujący wzrost i ruch Anomalii Południowoatlantyckiej na przestrzeni ostatnich 400 lat.