地核的构造
地球磁场是保护人类免遭外太空各种致命辐射的生死屏障
新浪科技讯 北京时间6月29日消息,据美国太空网报道,地球强大的磁场是保护人类免遭外太空各种致命辐射的生死屏障,然而,科学家的最新研究发现,地球内部的地核正在改变为地球提供保护的磁场,这可能使卫星和其他航天器易于遭受高能辐射的破坏。
该研究发现,整个磁场的衰弱过程可能持续数百年,乃至数千年,但持续几个月的更小、更快速的波动可能会使卫星失去磁场的保护,这已经引起科学家的警惕。最新模型利用过去9年的卫星数据,试图发现地核内突然的流体活动如何改变地球周围的磁场。这是研究人员首次观测到磁场在几个月内发生如此剧烈的变化。
德国地球科学研究中心的地球物理学家米奥拉·曼蒂(Mioara Mandea)表示:“南大西洋已经出现了这些变化,这一地区的磁场最弱,仅为普通磁场的三分之一。”事实上,在发现新的变化前,南大西洋地磁异常区(SAA)的磁场就已经出现了减弱的情况——保护地球的气泡出现了塌陷。
地球磁场向太空延伸约3.6万英里(约合5.8万公里),是由导电地核的旋转效应产生的,此时地核就像一个巨大的电磁体。地球磁场形成一个泪珠形的气泡,保护地球生命免遭太阳高能辐射的危害。距离现在最近的一次磁场大规模变化发生在78万年前,当时地球出现磁性逆转(magnetic reversal)现象,尽管这种逆转经常发生。
南极和北极的磁性逆转一般涉及磁场的衰弱,而只有在过了一段时间之后,相反极性的磁性才能得到恢复和重组。近年来的一些研究表明,下一次磁性逆转可能迫在眉睫。测试磁场和地核深处1864英里(3000千米)区域之间的相互作用在过去非常困难,但随着CHAMP 和Orsted等卫星不断发回新的观测数据,研究人员开始对这种现象进行集中研究。
曼蒂这次同丹麦哥本哈根大学地球物理学家尼尔斯·奥尔森(Nils Olsen)合作,设计了一个地核流体模型,模型模拟结果同CHAMP等卫星观测到的地球磁场变化一致。但是,南大西洋地磁异常区磁场快速削弱可能预示着此类卫星未来的运转将遇到麻烦。由于失去快速变化的地球磁场的保护,卫星的电子装置将被太阳的辐射风暴烤焦。
曼蒂在接受太空网采访时表示:“对于卫星来说,这给它们构成了严峻挑战。如果遭到太阳辐射风暴和高能粒子的袭击,卫星的信号将受到影响,它们将失去同地面的联系。”通过太阳风,太阳持续对地球发动“辐射轰击”,但在这里它遭到地球磁场的顽强阻击。这种影响形成了泪珠形状的磁气圈气泡,但即便是强大的磁场,也不能阻止所有高能粒子的轰击。2006年,大量太阳黑子形成了一次规模庞大的辐射风暴,使几颗恰好面对太阳的卫星暂时“失明”。
身在国际空间站的宇航员被迫撤回到保护区,以免暴露于核辐射之下。过去150年里,地球磁场的磁性至少衰弱了10%,这种状况还将影响到即将发生的磁性逆转。曼蒂和奥尔森希望依据不断更新的观测数据,继续对他们的模型进行修正,也许他们的研究最终有助于预测地球磁场的未来变化。《自然地球科学》(Nature Geoscience)杂志的网站曾对这项研究结果做了详细描述。(孝文)
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美科学家发现迄今最大地球磁场缺口
新浪科技讯 北京时间2008年12月18日消息,据国外媒体报道,美国研究人员16日报告说,最新的卫星观测结果显示,保护地球免受绝大多数太阳猛烈爆发活动侵害的磁场出现一个前所未有的巨大裂口。这一惊人发现是由5颗小卫星组成的美国宇航局Themis卫星组于2007年夏季得出的。
长久以来,科学家便已知道保护地球免受恶劣太空天气影响的磁场就像是一座四处漏风的老房子,有时难免让太阳带电粒子的猛烈爆发有可趁之机。类似这样的裂口能够制造壮观的极光,但同时也会破坏卫星与地面的通信。Themis卫星组的观测结果显示,地球磁场有时会出现两条裂缝,致使太阳风——太阳喷射的带电粒子流,速度可达到每小时100万英里(约合每小时160万公里)——刺破地球高层大气层。
2007年夏季,Themis卫星组对一层太阳粒子进行了计算,其在地球磁气圈最外部的厚度至少在4000英里(约合6437公里)以上,这是迄今为止在地球磁场这个防护盾发现的最大裂口。在美国地球物理学联合会于旧金山举行的会议上,加利福尼亚州大学Themis卫星组项目科学家马里特·奥列罗塞特(Marit Oieroset)表示:“裂口的扩大速度非常快。”但他也指出,类似的裂口只是暂时的,2007年发现的这个裂口只持续了大约一个小时。太阳耀斑对在轨道活动的宇航员构成潜在威胁,但通常不会威胁到地面上的人的安全。
此次研究获得宇航局和国家科学基金会的资助。科学家最初认为,这一史上最大裂口是地球和太阳磁场处于相反方向时出现的,但Themis卫星组获得的数据显示事实恰好相反。奥列罗塞特说,在两个磁场方向相同时,太阳风刺破地球防护盾的次数是方向相反时的20倍。Themis卫星组的观测结果将帮助科学家预测太阳风暴强度以及对电网、航空与军事通信和卫星信号的影响。发射Themis卫星组的目的是寻找地球大气层中出现的短暂而强烈的地磁扰动来源。(孝文)
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