الشذوذ المغناطيسي للأرض

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

يحمي المجال المغناطيسي للأرض سطحها وسكانها - بما في ذلك جميع الأشخاص بأجسامهم الهشة ، وكذلك الأجهزة الإلكترونية الحساسة - من الأشعة الكونية القاتلة والجسيمات المشحونة التي تتطاير من الشمس. ومع ذلك ، في بعض الأماكن ، يضعف هذا الدرع غير المرئي وتتزايد الفجوات. لذلك ، يقوم العلماء من جميع أنحاء العالم بدراسة هذه الحالات الشاذة بعناية فائقة من أجل فهم أفضل لميكانيكا الدينامو المغنطيسي الهيدروديناميكي في أحشاء الكوكب ، وكذلك للتنبؤ بالتغيرات في المجال المغناطيسي.

الشذوذ المغناطيسي هو ضعف كبير في المجال المغناطيسي للأرض في منطقة معينة على سطح الكوكب. كما يوحي الاسم ، يقع جنوب المحيط الأطلسي (SAA) فوق الجزء الجنوبي من البحر الأطلسي ، "يغطي" جزئيًا أمريكا الجنوبية و "يتشبث بذيله" في أقصى جنوب إفريقيا.

هذا التكوين له أكبر حجم على ارتفاع حوالي 500-600 كيلومتر. عند مستوى سطح البحر ، يكون "إسقاطه" أقل نوعًا ما ويتجلى في حجم المجال المغناطيسي - فهو يساوي ذلك على ارتفاع حوالي ألف كيلومتر فوق تلك المناطق من سطح الأرض حيث لا توجد شذوذ.

مثل هذا الانخفاض في المجال المغناطيسي ليس خطيرًا بعد على سكان كوكبنا ، لكنه يخلق بالفعل مشاكل خطيرة للمهندسين الذين يصممون المركبات الفضائية ويتحكمون في مهامهم. على سبيل المثال ، يدور تلسكوب هابل الأسطوري الذي يدور حول الأرض بالضبط على ارتفاع حوالي 540 كيلومترًا - أي عدة مرات في اليوم يطير بالضبط عبر الشذوذ. في هذه الدقائق ، يتم تعليق عمل معمل الفضاء بسبب زيادة مستوى الإشعاع.

تكمن المشكلة في أنه حيث يضعف المجال المغناطيسي للأرض ، يتم تقليل حماية الفضاء بأكمله حول الكوكب من الرياح الشمسية والأشعة المجرية. تتمتع الجسيمات المشحونة بفرصة الاندفاع تقريبًا دون الانحراف عن سطح الأرض ، وبطبيعة الحال ، تصطدم بكل ما يأتي في طريقها.

علاوة على ذلك ، بالنسبة للمركبات الفضائية ، فإن الوضع مع الشذوذ في جنوب المحيط الأطلسي يزداد تعقيدًا بسبب بنية الأحزمة الإشعاعية. في هذه المنطقة من المحيط الأطلسي ينحدر حزام فان ألين الداخلي تقريبًا إلى سطح الكوكب.

إن أحزمة Van Allen الإشعاعية عبارة عن بطانيتين من الأرض تتكونان من جسيمات مشحونة (بروتونات وإلكترونات) محصورة بين خطوط المجال المغناطيسي لكوكبنا.

عادة ، تقع معظم الأقمار الصناعية أسفل الحزام الداخلي (تدور حتى 1000 كم في الأوج) ولا تتعرض تقريبًا للتأثيرات المدمرة للإشعاع المؤين. لكن شذوذ جنوب المحيط الأطلسي لا يزال يفسد أعصاب رواد الفضاء والمهندسين في صناعة الصواريخ والفضاء.

بالإضافة إلى هابل ، الذي يتعين عليه إيقاف العمل العلمي بشكل دوري ، فإن العديد من المركبات الأخرى هي ضحايا هذه المنطقة في الفضاء القريب من الأرض: تحمل محطة الفضاء الدولية حماية متزايدة من الإشعاع ، نظرًا لأنها تطير أيضًا عبر هذا الشذوذ ، ومن المفترض أن العديد من أقمار غلوبال ستار الصناعية قد تضررت ، وعلى المكوكات كانت أجهزة الكمبيوتر المحمولة العادية تغلق.

بالنسبة للأشخاص ، فإن الرحلة عبر الشذوذ على ارتفاع 400 كيلومتر فوق الأرض لا تمر مرور الكرام - فمعظم الفوسفين (ومضات خلف عيون مغلقة تسبب جسيمات أولية عالية الطاقة) يتم ملاحظتها من قبل رواد الفضاء ورواد الفضاء فوق المحيط الأطلسي.

ما سبب هذا السلوك غير السار للمجال المغناطيسي - السؤال ليس مغلقًا تمامًا. وفقًا للنظرية المقبولة والمثبتة جيدًا ، فإن جوهر المعدن السائل للأرض ، أثناء دورانه وخلطه المستمر لتيارات الحمل الحراري ، يعمل مثل الدينامو.

ولكن نظرًا لأن هيكلها غير متجانس ، فإن كتلًا مختلفة من المادة تتحرك في أحشاء الكوكب بسرعات مختلفة قليلاً.يتم فرض هذه التقلبات على محاذاة المحور المغناطيسي مع محور دوران الكوكب و "تؤدي" إلى إضعاف المجال المغناطيسي فوق جنوب المحيط الأطلسي.

تظهر الأبحاث الحديثة أن شذوذ جنوب المحيط الأطلسي كان مستقرًا إلى حد ما لمدة 8 ملايين سنة على الأقل وأنه ينجرف بسلاسة غربًا بسرعة حوالي 0.3 درجة في السنة.

يتزامن هذا مع الاختلاف في سرعة دوران سطح الأرض والطبقات الخارجية من قلب الكوكب. ولكن الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن UAA يغير شكله وينقسم تدريجيًا إلى قسمين. استمرت هذه العملية لفترة طويلة وفي عدد من المصادر تم النظر في نوعين مختلفين من الحالات الشاذة - البرازيلية وكيب تاون.

على الصحة العامة للكوكب ، هذه التغييرات ، بقدر ما يمكن الحكم عليها ، ليس لها تأثير خطير. تظهر المشاكل فقط عندما يصعد الشخص أعلى السطح - هناك المزيد من الأقمار الصناعية في المدار ، ويستخدم تصميمها بشكل متزايد المكونات الشائعة المتاحة تجارياً.

ما مدى خطورة تأثير زيادة الإشعاع على تلك الأجهزة التي تقع في حالة الشذوذ أثناء أو بعد عاصفة شمسية قوية ، فقط الوقت يمكن أن يخبرنا.