Các dị thường về từ trường của Trái đất

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Từ trường của Trái đất bảo vệ bề mặt và cư dân của nó - bao gồm tất cả những người có cơ thể mỏng manh, cũng như các thiết bị điện tử nhạy cảm - khỏi các tia vũ trụ chết người và các hạt tích điện bay từ mặt trời. Tuy nhiên, ở một số nơi, con giáp vô hình này đang yếu đi và những lỗ hổng ngày càng lớn. Do đó, các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới đang nghiên cứu rất kỹ lưỡng những dị thường đó để hiểu rõ hơn về cơ học của động lực từ thủy động lực trong ruột của hành tinh, cũng như để dự đoán những thay đổi trong từ trường.

Dị thường từ là sự suy yếu đáng kể của từ trường Trái đất đối với một vùng nhất định trên bề mặt hành tinh. Như tên cho thấy, Nam Đại Tây Dương (SAA) nằm trên phần phía nam của Biển Đại Tây Dương, một phần “bao phủ” Nam Mỹ và “bám đuôi” ở phía nam của Châu Phi.

Hệ tầng này có kích thước lớn nhất ở độ cao khoảng 500-600 km. Ở mực nước biển, "hình chiếu" của nó có phần ít hơn và thể hiện ở độ lớn của từ trường - nó bằng ở độ cao khoảng một nghìn km so với những khu vực không có dị thường trên bề mặt trái đất.

Sự sụt giảm từ trường như vậy chưa gây nguy hiểm cho cư dân trên hành tinh của chúng ta, nhưng nó đã gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho các kỹ sư thiết kế tàu vũ trụ và điều khiển sứ mệnh của họ. Ví dụ, kính thiên văn quỹ đạo Hubble huyền thoại quay quanh Trái đất chính xác ở độ cao khoảng 540 km - tức là vài lần trong ngày nó bay chính xác qua điểm dị thường. Vào những phút này, công việc của phòng thí nghiệm vũ trụ bị đình chỉ do mức độ bức xạ tăng lên.

Vấn đề là, khi từ trường Trái đất suy yếu, khả năng bảo vệ toàn bộ không gian xung quanh hành tinh khỏi gió Mặt trời và các tia thiên hà bị giảm đi. Các hạt tích điện có cơ hội lao tới gần như không chệch khỏi bề mặt trái đất và theo lẽ tự nhiên, va chạm với mọi thứ đi theo hướng của chúng.

Hơn nữa, đối với tàu vũ trụ, tình hình với vùng dị thường Nam Đại Tây Dương còn phức tạp hơn do cấu trúc của các vành đai bức xạ. Chính trong khu vực này của Đại Tây Dương, vành đai Van Allen bên trong đi xuống gần như bề mặt của hành tinh.

Các vành đai bức xạ Van Allen là hai lớp phủ của Trái đất được hình thành từ các hạt mang điện (proton và electron) bị mắc kẹt giữa các đường sức từ của hành tinh chúng ta.

Thông thường, hầu hết các vệ tinh đều nằm bên dưới vành đai bên trong (quỹ đạo lên đến 1000 km tại apogee) và hầu như không chịu tác động hủy diệt của bức xạ ion hóa. Nhưng sự bất thường ở Nam Đại Tây Dương vẫn khiến thần kinh của các phi hành gia và kỹ sư trong ngành tên lửa và vũ trụ suy yếu.

Ngoài Hubble, nơi phải dừng công việc khoa học theo định kỳ, nhiều phương tiện khác cũng là nạn nhân của khu vực này trong không gian gần trái đất: ISS mang khả năng bảo vệ bức xạ tăng cường, vì nó cũng bay qua điểm dị thường này, có lẽ một số vệ tinh Globalstar đã bị hỏng, và trên con thoi, chúng là những chiếc máy tính xách tay hoàn toàn bình thường đang tắt.

Đối với con người, chuyến bay qua vùng dị thường ở độ cao 400 km so với Trái đất cũng không được chú ý - hầu hết các photpho (nhấp nháy sau đôi mắt nhắm nghiền tạo ra các hạt cơ bản năng lượng cao) đều được các phi hành gia và nhà du hành vũ trụ trên Đại Tây Dương quan sát được.

Điều gì đã gây ra hành vi khó chịu này của từ trường - câu hỏi vẫn chưa hoàn toàn khép lại. Theo lý thuyết được chấp nhận rộng rãi và đã được chứng minh rõ ràng, lõi kim loại lỏng của Trái đất, trong quá trình quay và liên tục trộn lẫn các dòng đối lưu, hoạt động giống như một máy phát điện.

Tuy nhiên, vì cấu trúc của nó không đồng nhất, các khối lượng vật chất khác nhau di chuyển trong ruột của hành tinh với tốc độ hơi khác nhau. Những dao động này chồng chất lên sự sai lệch của trục từ trường với trục quay của hành tinh và "kết quả" là sự suy yếu của từ trường ở phía nam Đại Tây Dương.

Nghiên cứu hiện đại cho thấy Dị thường Nam Đại Tây Dương đã ít nhiều ổn định trong ít nhất 8 triệu năm và đang trôi êm đềm về phía tây với tốc độ khoảng 0,3 độ mỗi năm.

Điều này trùng khớp với sự khác biệt về tốc độ quay của bề mặt trái đất và các lớp bên ngoài của lõi hành tinh. Nhưng điều thú vị nhất là UAA thay đổi hình dạng và dần dần tách thành hai phần. Quá trình này đã diễn ra trong một thời gian dài và trong một số nguồn tin, hai điểm dị thường riêng biệt ban đầu được xem xét - Brazil và Cape Town.

Về sức khỏe chung của hành tinh, những thay đổi như vậy, theo như có thể được đánh giá, không có tác động nghiêm trọng. Các vấn đề chỉ nảy sinh khi một người leo lên cao hơn bề mặt - có nhiều vệ tinh hơn trên quỹ đạo và thiết kế của họ ngày càng sử dụng các thành phần thương mại phổ biến.

Ảnh hưởng của việc gia tăng bức xạ đối với những thiết bị rơi vào trạng thái bất thường trong hoặc sau một cơn bão mặt trời mạnh sẽ nghiêm trọng như thế nào, chỉ có thời gian mới có thể trả lời được.