Южно-Атлантическая аномалия
26 ° 37'ю.ш., 49 ° 04' з.д. / 26,61 ° ю.ш., 49,06 ° з.д.
Южно -Атлантическая аномалия ( ЮАА ) — это область, где , внутренний радиационный пояс Ван Аллена приближается к поверхности Земли опускаясь на высоту 200 километров (120 миль). Это приводит к увеличению потока энергичных частиц в этом регионе и подвергает орбитальные спутники (включая МКС ) более высоким, чем обычно, уровням ионизирующего излучения .
Эффект вызван неконцентричностью Земли и ее магнитного диполя , и в последнее время наблюдается усиление интенсивности. [ количественно ] ЮАР — это околоземная область, где магнитное поле Земли является самым слабым по сравнению с идеализированным дипольным полем, центрированным на Земле.
Определение
[ редактировать ]Область SAA ограничена напряженностью магнитного поля Земли менее 32 000 нанотесла на уровне моря. [1] что соответствует диполярному магнитному полю на высотах ионосферы . [2] Однако само поле меняется по интенсивности в виде градиента. [1] : Рисунок 1
Положение и форма
[ редактировать ]
Радиационные пояса Ван Аллена симметричны относительно магнитной оси Земли, которая наклонена относительно оси вращения Земли на угол примерно 11°. Пересечение магнитной оси и оси вращения Земли находится не в центре Земли, а на расстоянии примерно от 450 до 500 км (от 280 до 310 миль). Из-за этой асимметрии внутренний пояс Ван Аллена находится ближе всего к поверхности Земли над южной частью Атлантического океана, где он опускается на высоту до 200 км (120 миль), и дальше всего от поверхности Земли над северной частью Тихого океана. [3] [4]
Если магнетизм Земли представлен стержневым магнитом небольшого размера, но сильной напряженности (« магнитный диполь »), то изменение САА можно проиллюстрировать, поместив магнит не в плоскости экватора, а на некотором небольшом расстоянии к северу, более или менее смещенном в направлении Сингапура . В результате над северной частью Южной Америки и южной Атлантикой, вблизи антиподальной точки Сингапура , магнитное поле относительно слабое, что приводит к меньшему отталкиванию захваченных там частиц радиационных поясов, и в результате эти частицы проникают глубже в верхние слои атмосферы. атмосферу, чем в противном случае. [5]
Форма САА со временем меняется. С момента его первоначального открытия в 1958 году южные границы ЮАР оставались примерно постоянными, в то время как долгосрочное расширение наблюдалось на северо-запад, север, северо-восток и восток. [6] Кроме того, форма и плотность частиц SAA меняются в течение суток , при этом наибольшая плотность частиц соответствует примерно местному полудню. На высоте примерно 500 км (310 миль) SAA охватывает от -50° до 0° географической широты и от -90° до +40° долготы. [7] Самая интенсивная часть ЮАА дрейфует на запад со скоростью около 0,3° в год и заметна в ссылках, перечисленных ниже. Скорость дрейфа SAA очень близка к разнице вращения между ядром Земли и ее поверхностью, которая, по оценкам, составляет от 0,3° до 0,5° в год.
В современной литературе предполагается, что медленное ослабление геомагнитного поля является одной из нескольких причин изменения границ ЮАА с момента ее открытия. По мере того как геомагнитное поле продолжает ослабевать, внутренний пояс Ван Аллена приближается к Земле с соразмерным расширением ЮАА на заданных высотах. [8] В течение среднего голоцена магнитное поле Земли в регионе, занятом ЗРК, было относительно спокойным и неподвижным, что контрастировало с его современной активностью. [9]
Южно-Атлантическая аномалия, по-видимому, вызвана огромным резервуаром очень плотной породы внутри Земли, называемым большой африканской провинцией с низкой скоростью сдвига . [10]
Положение аномалии может быть положением максимального магнитного потока или положением центроида потока, которое менее чувствительно к шуму выборки и более репрезентативно для объекта в целом. В январе 2021 года центроид находился вблизи 26 ° 37'ю.ш., 49 ° 04' з.д. / 26,61 ° ю.ш., 49,06 ° з.д. и дрейфует около 0,23° ю.ш. и 0,34° з.д. в год. [11]
Интенсивность и эффекты
[ редактировать ]
Южно-Атлантическая аномалия имеет огромное значение для астрономических спутников и других космических аппаратов , вращающихся вокруг Земли на высоте нескольких сотен километров; эти орбиты периодически проводят спутники через аномалию, подвергая их воздействию сильного ионизирующего излучения в течение нескольких минут, вызванного захваченными протонами во внутреннем поясе Ван Аллена.
Измерения во время космического корабля "Шаттл" полета STS-94 показали, что мощность поглощенной дозы от заряженных частиц увеличилась со 112 до 175 мкГр/день, а мощности эквивалентной дозы варьировались от 264,3 до 413 мкЗв/день. [12]
Международная космическая станция , вращающаяся по орбите с наклоном 51,6°, требует дополнительной защиты для решения этой проблемы. не Космический телескоп Хаббл ведет наблюдения во время прохождения через ЮАА. [13] Прохождение через аномалию вызвало ложные срабатывания Skylab Apollo Telescope Mount датчика солнечной вспышки . [14] Эта область также влияет на астронавтов, что, как говорят, является причиной своеобразных «падающих звезд» ( фосфенов ), видимых в поле зрения астронавтов, эффект, названный визуальным явлением космических лучей . [15] Считается, что прохождение через Южно-Атлантическую аномалию стало причиной сбоев спутников сети Globalstar в 2007 году. [16]
Эксперимент PAMELA при прохождении через SAA обнаружил уровни антипротонов , которые были на порядки выше ожидаемых. Это предполагает, что пояс Ван Аллена удерживает античастицы, образующиеся в результате взаимодействия верхних слоев атмосферы Земли с космическими лучами . [17]
НАСА сообщило, что современные портативные компьютеры вышли из строя, когда полеты космических кораблей проходили через аномалию. [18]
В октябре 2012 года космический корабль SpaceX CRS-1 Dragon, прикрепленный к Международной космической станции, столкнулся с временной проблемой при прохождении через аномалию. [19]
Считается, что САА положила начало серии событий, приведших к разрушению Хитоми , самой мощной рентгеновской обсерватории Японии. Аномалия временно вывела из строя механизм пеленгации, заставив спутник полагаться исключительно на гироскопы, которые не работали должным образом, после чего он вышел из-под контроля, потеряв при этом свои солнечные панели. [20]
См. также
[ редактировать ]- Геомагнитный инверсия
- Геомагнитная буря
- Крупные провинции с низкой скоростью сдвига
- Операция Аргус
- Космическая погода
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Павон-Карраско, Ф. Хавьер; Де Сантис, Анджело (апрель 2016 г.). «Южно-Атлантическая аномалия: ключ к возможному развороту геомагнитного поля» . Границы в науках о Земле . 4 . 40. Бибкод : 2016FrEaS...4...40P . дои : 10.3389/feart.2016.00040 . hdl : 10261/184585 .
- ^ Рао, Г.С. (2010). Глобальные навигационные спутниковые системы: основы спутниковой связи . Нью-Дели: Тата МакГроу-Хилл. п. 125. ИСБН 978-0-07-070029-1 .
- ^ Стассинопулос, Эпаминонд Г.; Ксапсос, Майкл А.; Стауффер, Крейг А. (декабрь 2015 г.). Сорокалетний «дрейф» и смена САА (Отчет). Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. NASA/TM-2015-217547, GSFC-E-DAA-TN28435.
- ^ Кроттс, Арлин (2014). Новолуние: вода, исследования и будущее жилье . Издательство Кембриджского университета . п. 168. ИСБН 978-0-521-76224-3 .
- ^ «Часто задаваемые вопросы: «Великий Магнит, Земля» » . НАСА . Проверено 31 июля 2015 г.
- ^ Броуд, Уильям Дж. (5 июня 1990 г.). « Провал» на Земле — большая проблема в космосе» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 31 декабря 2009 г.
- ^ «Южноатлантическая аномалия» . Спросите астрофизика. НАСА. 4 октября 1996 года. Архивировано из оригинала 5 ноября 2007 года . Проверено 16 октября 2007 г.
- ^ Рой исследует ослабление магнитного поля Земли (Отчет). ЕКА. 20 мая 2020 г. Проверено 5 февраля 2023 г.
- ^ ЖАКЕТО, Плинио; ТРИНДАДЕ, Рикардо ИФ; Терра-Нова, Фелипе; Фейнберг, Джошуа М.; Новелло, Валдир Ф.; Стрикис, Николас М.; Шредль, Питер; АЗЕВЕДО, Витор; Штраус, Бек Э.; КРУЗ, Франциско В.; Ченг, Хай; Эдвардс, Р. Лоуренс (15 марта 2022 г.). «Сталагмитовая палеомагнитная запись спокойной полевой активности центрального голоцена в Центральной Америке» . Природные коммуникации . 13 (1): 1349. Бибкод : 2022NatCo..13.1349J . дои : 10.1038/s41467-022-28972-8 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 8924270 .
- ^ «Ученые начинают беспокоиться по поводу выбоины в космосе» . Яху Финанс . Архивировано из оригинала 1 апреля 2023 г. Проверено 1 апреля 2023 г.
- ^ Коварж, Павел; Соммер, Марек (январь 2021 г.). «Наблюдение CubeSat радиационного поля южноатлантической аномалии» . Дистанционное зондирование . 13 (7): 1274. Бибкод : 2021RemS...13.1274K . дои : 10.3390/rs13071274 . ISSN 2072-4292 .
- ^ Бадхвар, Г.Д.; Кушин В.В.; Акатов Ю А; Мыльцева, В. А (01.06.1999). «Влияние анизотропии потока захваченных протонов на мощность дозы на низкой околоземной орбите» . Измерения радиации . 30 (3): 415–426. Бибкод : 1999РадМ...30..415Б . дои : 10.1016/S1350-4487(99)00068-2 . ISSN 1350-4487 . ПМИД 11543145 .
- ^ «Хаббл достиг важной вехи: 100-тысячная экспозиция» . Научный институт космического телескопа . 18 июля 1996 года . Проверено 25 января 2009 г.
- ^ Старейшина, Дональд К. (1998). «Человеческое прикосновение: история программы Скайлэб» . В Маке, Памела Э. (ред.). От инженерной науки к большой науке: победители исследовательских проектов NACA и NASA Collier Trophy . Серия историй НАСА. НАСА. СП-4219.
- ^ «Что такое Южно-Атлантическая аномалия?» . Спросите астронома . Проверено 6 декабря 2009 г.
- ^ «Новости космической разведки» (PDF) . Поднимитесь. Март 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 14 февраля 2007 г.
- ^ Адриани, О.; Барбарино, GC; Базилевская, Г.А.; Беллотти, Р.; Боэзио, М.; и др. (август 2011 г.). «Открытие антипротонов космических лучей, захваченных в геомагнитных ловушках». Письма астрофизического журнала . 737 (2). Л29. arXiv : 1107.4882 . Бибкод : 2011ApJ...737L..29A . дои : 10.1088/2041-8205/737/2/L29 .
- ^ Сицелов, Стивен (28 июня 2010 г.). «Компьютеры-челноки установили рекорд надежности» . НАСА . Проверено 3 июля 2010 г.
- ^ Бергин, Крис (19 октября 2012 г.). «Дракон наслаждается пребыванием на МКС, несмотря на незначительные проблемы» . Космический полет НАСА . Проверено 20 октября 2012 г.
- ^ Мун, Мариэлла (29 апреля 2016 г.). «Самый мощный рентгеновский спутник Японии мертв» . Engadget . Проверено 29 апреля 2016 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Магнитные тайны ядра Земли» . Новости Би-би-си . Раздел «Магнитный флип» содержит видео, показывающее рост и движение Южно-Атлантической аномалии за последние 400 лет.