Південно-атлантична аномалія

Південно-атлантична аномалія (англ. South Atlantic Anomaly, ПАА) — територія, де внутрішній радіаційний пояс Ван Аллена найближче підходить до поверхні Землі, спускаючись до висоти 200 км. Це призводить до зростання густини енергетичних часточок на цій ділянці та піддає штучні супутники Землі до вищих, ніж звичайні на цій висоті, рівнів радіації. Ефект спричинений неконцентричністю Землі та її магнітного диполю, а ПАА є ділянкою, де магнітне поле Землі є найслабшим у порівнянні з ідеальним дипольним полем з Землею у центрі.

Південно-атлантична аномалія на висоті бл. 560 км[1]

Розташування та форма

Радіаційні пояси Ван Аллена є симетричними до магнітної осі Землі, яка в свою чергу нахилена відносно осі обертання приблизно на 11 градусів. Перетин між магнітною та обертальною віссю розташований не в центрі Землі, а у ~500 км на північ від центру. Через цю асиметрію, внутрішній пояс Ван Аллена найближче підходить до поверхні Землі над південною Атлантикою (спускається до 200 км над поверхнею), а найдалі розташований над північним Тихим океаном[2].

Перетин радіаційних поясів Ван Аллена з зазначенням точки, де виникає Південно-атлантична аномалія

Якщо представити магнетизм Землі як «магнітний диполь» (невеликий сильний магніт), то він буде розміщений не в центрі Землі, в у напрямку Сінгапура. В результаті над Південною Америкою та південною Атлантикою, поблизу антиподної точки до Сінгапура, магнітне поле відносно слабше, що веде до нижчого рівня відкидання захоплених радіаційними поясами частинок, а тому вони проникають нижче в атмосферу, ніж в інших місцях[3].

Форма ПАА з часом змінюється. З дати її відкриття у 1958 році[4] південні кордони аномалії залишились майже незмінними, а у північно-західному, північному, північно-східному та східному напрямках зафіксоване довготривале розширення. Крім того, форма та густина часточок ПАА змінюється у добовому ритмі, і найбільша густина відповідає приблизно місцевому полудню. На висоті приблизно 500 км, аномалія простягається від −50° до 0° географічної широти та від −90° до +40° широти[5]. Зона найвищої інтенсивності ПАА дрейфує в західному напрямку зі швидкістю ~0,3° на рік; цей показник дуже близький до показника обертального диференціала між ядром Землі та її поверхнею, який оцінюється у 0,3-0,5° на рік.

Слабше геомагнітне поле в місці ПАА

Сучасні наукові теорії припускають, що повільне слабшання геомагнітного поля є однією з причин зміни кордонів Південно-атлантичної аномалії, зафіксованих з часу її відкриття. Коли геомагнітне поле слабшає, внутрішній радіаційний пояс спускається ближче до поверхні, з відповідним збільшенням площі аномалії на відповідних висотах.

Прояви

Південно-атлантична аномалія важлива для астрономiчних супутників та інших космічних апаратів, орбіта яких розташована на висоті декількох сотень кілометрів; такі орбіти періодично проходять через ПАА, і космічні апарати декілька хвилин піддаються сильній радіації від протонів, захоплених внутрішнім поясом Ван Аллена. Міжнародна космічна станція, орбіта якої має нахил 51,6°, потребує додаткового захисту для протидії цій проблемі. Телескоп Габбл при проходженні ПАА не здійснює спостережень за космосом[6]. Космонавти також відчувають вплив ПАА — крім додаткової радіації, вважається, що проходження аномалії є причиною т. зв. «падаючих зірок» (фосфенів), які деколи бачать космонавти в цей час[7]. Проходження через аномалію також вважається[8] причиною початкових невдач з супутниками мережі Globalstar.

Експеримент PAMELA при проходженні через аномалію зафіксував кількості антипротонів в рази більше очікуваних. Це може свідчити про те, що пояс Ван Аллена утримує античастинки, які утворюються при взаємодії верхніх шарів атмосфери Землі з космічними променями[9].

NASA повідомляло, що сучасні лептопи виходили з ладу, коли маршрут космічних човників перетинав ПАА[10]. У жовтні 2012 космічний апарат SpaceX CRS-1 Dragon, приєднаний до МКС, мав тимчасові проблеми при проході через аномалію[11].

Розпочата 2013 року супутникова місія Swarm ЄКА з вивчення магнітного поля Землі більш докладно вивчить та виміряє і ПАА[12].

Див. також

Примітки
  1. ROSAT SAA. Процитовано 16 жовтня 2007.
  2. Stassinopoulos, E.G.; Staffer, C.A. (2007). Forty-Year Drift and Change of the SAA. NASA Goddard Spaceflight Center.
  3. FAQ: "The Great Magnet, the Earth". nasa.gov. Процитовано 31 липня 2015.
  4. Broad, William J. (5 червня 1990). 'Dip' on Earth Is Big Trouble In Space. New York Times. Процитовано 31 грудня 2009.
  5. The South Atlantic Anomaly. Ask an Astrophysicist. Процитовано 16 жовтня 2007.
  6. Hubble Achieves Milestone: 100,000th Exposure. STScI. 18 липня 1996. Процитовано 25 січня 2009.
  7. What is the South Atlantic Anomaly?. Ask the Astronomer. Процитовано 6 грудня 2009.
  8. Space Intelligence News (PDF). Ascend. March 2007. Архів оригіналу за 14 лютого 2007. Процитовано 21 березня 2016.
  9. Adriani, O.; Barbarino, G. C.; Bazilevskaya, G. A.; Bellotti, R.; Boezio, M.; Bogomolov, E. A.; Bongi, M.; Bonvicini, V. та ін. (2011). The Discovery of Geomagnetically Trapped Cosmic-Ray Antiprotons. The Astrophysical Journal Letters 737 (2). с. L29. Bibcode:2011ApJ...737L..29A. arXiv:1107.4882v1. doi:10.1088/2041-8205/737/2/L29.
  10. Siceloff, Steven (28 червня 2010). Shuttle Computers Navigate Record of Reliability. NASA.gov. Процитовано 3 липня 2010.
  11. Bergin, Chris (19 жовтня 2012). Dragon enjoying ISS stay, despite minor issues. NASA Spaceflight. Процитовано 20 жовтня 2012.
  12. SWARM - прес-реліз ЄКА.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.