Используя 11-летние измерения магнитного поля, проводимые спутниковой группировкой Swarm Европейского космического агентства, ученые обнаружили, что слабая область магнитного поля Земли над Южной Атлантикой, известная как Южно-Атлантическая аномалия, с 2014 года расширилась на площадь, составляющую почти половину площади континентальной Европы.

Магнитное поле Земли жизненно важно для жизни на нашей планете. Это сложная и динамичная сила, которая защищает нас от космического излучения и заряженных частиц Солнца.

Его в значительной степени генерирует глобальный океан расплавленного, бурлящего жидкого железа, составляющий внешнее ядро ​​Земли на глубине около 3000 км под нашими ногами. Действуя подобно вращающемуся проводнику в велосипедной динамо-машине, он создаёт электрические токи, которые, в свою очередь, порождают наше постоянно меняющееся электромагнитное поле , но на самом деле процессы, порождающие это поле, гораздо сложнее.

Swarm — миссия Earth Explorer, разработанная в рамках программы Европейского космического агентства Earth Observation FutureEO, — состоит из созвездия из трех идентичных спутников, которые точно измеряют магнитные сигналы, исходящие от ядра, мантии, коры и океанов Земли, а также от ионосферы и магнитосферы.

Благодаря этой исключительной миссии ученые получают возможность глубже понять различные источники магнетизма, чтобы понять, как и почему магнитное поле ослабевает в одних местах и ​​усиливается в других.

Слабое магнитное поле Южно-Атлантической аномалии было впервые обнаружено к юго-востоку от Южной Америки еще в XIX веке.

Сегодня Южно-Атлантическая аномалия представляет особый интерес для космической безопасности, поскольку пролетающие над этим регионом спутники подвергаются повышенным дозам радиации. Это может привести к сбоям в работе, повреждению критически важного оборудования и даже к отключению электроэнергии.

Последние результаты миссии Swarm, опубликованные в журнале Physics of the Earth and Planetary Interiors, показывают, что в то время как Южно-Атлантическая аномалия неуклонно расширялась в период с 2014 по 2025 год, в регионе Атлантического океана к юго-западу от Африки с 2020 года наблюдается еще более быстрое ослабление магнитного поля Земли.

«Южно-Атлантическая аномалия — это не просто единый блок», — говорит ведущий автор Крис Финли, профессор геомагнетизма в Датском техническом университете. «Она меняется иначе в направлении Африки, чем в направлении Южной Америки. В этом регионе происходит нечто особенное, что приводит к более интенсивному ослаблению поля».

Такое поведение связано со странными закономерностями в магнитном поле на границе между жидким внешним ядром Земли и ее каменистой мантией, известными как пятна обратного потока.

Профессор Финли объясняет: «Обычно мы ожидаем увидеть линии магнитного поля , исходящие из ядра в южном полушарии . Но под Южно-Атлантической аномалией мы видим неожиданные области, где магнитное поле, вместо того чтобы исходить 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».

Рекордные 11 лет Swarm

Новейшая модель магнитного поля, генерируемого ядром Земли, знаменует собой новую веху для спутников Swarm Европейского космического агентства, которые на данный момент предоставили самую длительную непрерывную запись измерений магнитного поля из космоса.

Спутники были запущены 22 ноября 2013 года в рамках четвертой миссии Earth Explorer, став первыми спутниками, составляющими ключевой компонент перспективной программы FutureEO ЕКА.

Задуманные как демонстраторы инновационных технологий наблюдения за Землей, эти миссии давно пережили свой первоначальный проектный срок службы, стали неотъемлемой частью долгосрочных записей, предоставили данные для важнейших оперативных служб и проложили путь для будущих поколений спутников.

Данные Swarm лежат в основе глобальных магнитных моделей, используемых для навигации, мониторинга опасностей космической погоды и позволяют получить беспрецедентную информацию о нашей земной системе — от ее ядра до внешних слоев земной атмосферы.

Магнитное поле Земли усиливается над Сибирью

Последние результаты Swarm подчеркивают динамическую природу земного магнетизма. Например, в южном полушарии есть одна точка с особенно сильным магнитным полем, а в северном — две: одна вокруг Канады и другая вокруг Сибири.

«Когда вы пытаетесь понять магнитное поле Земли, важно помнить, что это не просто диполь, как стержневой магнит. Только с помощью таких спутников, как Swarm, мы можем полностью картировать эту структуру и наблюдать её изменения», — сказал профессор Финли.

Однако с момента выхода Swarm на орбиту магнитное поле над Сибирью усилилось, а над Канадой ослабло. Канадская область сильного поля сократилась на 0,65% площади земной поверхности, что почти равно площади Индии, в то время как сибирская область увеличилась на 0,42% площади земной поверхности, что сопоставимо с площадью Гренландии.

Это смещение, вызванное сложными процессами, происходящими в турбулентном ядре Земли, связано с перемещением северного магнитного полюса в сторону Сибири в последние годы. Это смещение важно для навигации, на которую влияет взаимодействие этих двух областей сильного магнитного поля.

Руководитель миссии Swarm Европейского космического агентства Аня Штромме отметила: «Поистине замечательно видеть общую картину нашей динамичной Земли благодаря расширенному временному ряду Swarm. Все спутники исправны и предоставляют отличные данные, так что мы надеемся продлить этот рекорд и после 2030 года, когда солнечный минимум позволит получить более подробную информацию о нашей планете».