熟悉航天和地理的朋友都知道大西洋有一個巨大的磁異常區(qū)域,一直以來它就在那里,航天器路過都會受到影響!不過最近數(shù)十年來,南大西洋東部又出現(xiàn)了一個新的極小值區(qū)域,而且每年正在以20千米的速度擴大,非洲南部已經有部分地區(qū)陷落! 南大西洋磁異常區(qū)域地球上磁場最弱的一片區(qū)域,覆蓋范圍在南美洲南部到南大西洋海域,1958年柯策(Pieter Kotze)發(fā)現(xiàn)這個異常區(qū)域,科學家研究后發(fā)現(xiàn),這里的異?,F(xiàn)象在很久以前就存在了,此前盡管磁場強度異常且偏低,但一直以來不太變化! 從1590年以來都非常平穩(wěn),但在1750年之后地磁強度逐年下降,從1850~1860年開始,全球磁場強度也開始下降,科學家認為是“磁異常區(qū)域內磁場下降,帶動了全球磁場進一步下降”! 對航天器的影響 磁場變化對航天器影響挺大,地球磁氣圈中有一個范艾倫輻射帶。1958年1月31日,美國第一顆人造衛(wèi)星“探險者一號”升空,其攜帶的改革計數(shù)器突然下降到0,1958年3月26日探險者三號升空時,又發(fā)生了同樣的狀況,當時科學家非常不解! 物理學家詹姆斯·范·艾倫認為這是地球磁場作用下形成了一個帶電粒子捕獲區(qū),它是地球磁場俘獲太陽風中的帶電粒子所形成的,后來將此區(qū)域命名為范艾倫輻射帶!這個輻射帶分為內外兩層,外帶捕獲的電子比較多,內輻射帶則高能質子更多一些。 盡管范艾倫輻射帶保護了地表免受大量高能粒子的轟擊,但對于航天器影響可就大了,輻射帶的內帶在2000~5000千米高度,外帶在60000~100000千米,對航天器影響最大的是內帶,敏感的星載電子元件會被其轟擊產生誤動作,重啟甚至失靈! 2011年11月俄羅斯“福布斯·土壤”火星探測器載著中國的“螢火一號”在近地軌道上變軌到地火轉移軌道時,因為芯片抗輻射設計不足,點火時重啟,導致變軌失敗,此后數(shù)次都出現(xiàn)故障,最終在次年1月15日墜入太平洋! 因此人造衛(wèi)星軌道設計時都會避免運行在范艾倫輻射帶內,如果要穿越范艾倫輻射帶的航天器都要加固設計,當然載人航天器要避免在此軌道內運行,當然另一個原因是為了補給方便運行在低軌道(國際空間站高度:400千米左右,基本為圓形的軌道)。 磁異常區(qū)域的范艾倫輻射帶偏低 上文說明了范艾倫輻射帶在正常情況下大約是2000~5000米,但在日冕物質拋射時(太陽異?;钴S期間),其高度邊界可能會被壓縮至南大西洋上方200千米,縮減為原來的1/10!這是一個可怕的數(shù)據(jù),屆時大量的衛(wèi)星和國際空間站都將暴露在太陽高能輻射之下,眼冒金星可能就會真的發(fā)生! 南大西洋異常區(qū):不止磁場減弱,范圍更逐漸擴大德國地球科學研究中心的尤爾根·馬茨卡稱在過去的十年中,南大西洋異常東部出現(xiàn)了新的磁場極小值,每年以20千米速度急速擴張,并且還有加速趨勢,據(jù)此估計到2240年,整個南半球將會處在磁異常區(qū)域的擴張之下! ESA的數(shù)據(jù)表明,磁異常區(qū)域內的磁場在1970年至2020年之間,最低強度從24,000納米特斯拉下降至22,000,未來南半球恐將半暴露在太陽高能粒子的威脅之下,特別是太陽活動的高峰期,范艾倫輻射帶可能壓縮至更低,不過有另一個副產品將會產生: 2200年后南半球極光更常見 極光是帶電粒子轟擊大氣層的氮原子和氧原子,激發(fā)到高能態(tài)后的輻射,氮原子激發(fā)后發(fā)射紅色或者紫色極光,氧原子被電子激發(fā)發(fā)出綠色或者褐紅色光。但這種美麗的極光伴隨的可能是高輻射環(huán)境,動植物可能死亡率可能會大幅增加! NASA(美國宇航局)和ESA(歐洲航天局)正密切監(jiān)視 NASA正利用ESA的Swarm衛(wèi)星取得的數(shù)據(jù),正在密切監(jiān)視南大西洋的此異常區(qū)域變化狀況,Swarm(蜂群)衛(wèi)星是2013年11月22日發(fā)射,運行在500千米高度,主要檢測對象是太陽風中帶電粒子與地球磁場! 該“蜂群”衛(wèi)星由三個組成部分,兩顆衛(wèi)星在460km高度軌道進行編隊飛行,以測量地球磁場的東-西梯度,而第三顆衛(wèi)星部署在高度為530km的軌道,星載設備包括矢量場磁強計,絕對標量磁強計、電場裝置、加速度計、GPS接收機、星敏感器和激光反射器等! 但除了檢測和預警,我們什么都做不了,現(xiàn)在能知道的是磁異??赡軐⒎至殉蓛蓚€區(qū)域,但未來仍將繼續(xù)擴大,地球內核肯定發(fā)生了什么事件,但對于人類來說,地球內部仍然隱藏了太多的秘密! |
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