NASA跟踪在地球磁场中慢慢分裂“凹痕” - 可能导致卫星的大头痛

这种立体可视化显示了地球磁场的简单模型。磁场部分地将地球屏蔽来自太阳源的有害带电粒子。

地球磁场中的一个小但不断发展的凹痕可能导致卫星的大头痛。

地球磁场就像行星周围的防护罩一样，排斥并捕获了来自太阳的带电粒子。但是在南美洲和南大西洋上空，该地区一个异常脆弱的地方-称为南大西洋异常区（SAA）-使这些颗粒比正常情况下更靠近地面。该地区的粒子辐射可以敲掉船上计算机并干扰通过它的卫星的数据收集 - 美国宇航局科学家想要跟踪和研究异常的关键原因。

南大西洋异常也有兴趣的是NASA的地球科学家，他们在那里监测磁场强度的变化，这两种变化如何影响地球的氛围，作为地球内部的地球磁场发生的情况的指标。

目前，SAA对表面的日常生活没有任何可见的影响。但是，最近的观察和预测表明，该地区正在向西扩展，强度在继续减弱。它也在分裂–最新数据显示，异常谷或最小场强区域已分裂为两个瓣，给卫星任务带来了更多挑战。

一系列NASA科学家在地磁，地球物理学和升降物学习群体观察和模拟SAA，监测和预测未来的变化 - 并帮助为未来对太空中的卫星和人类的挑战做好准备。

地球磁场就像行星周围的防护罩一样，排斥并捕获了来自太阳的带电粒子。但是在南美洲和南大西洋上空，该地区一个异常脆弱的地方-称为南大西洋异常区（SAA）-使这些颗粒比正常情况下更靠近地面。目前，SAA对表面的日常生活没有任何可见的影响。但是，最近的观察和预测表明，该地区正在向西扩展，强度在继续减弱。美国国家航空航天局的地球科学家也对南大西洋异常感兴趣，他们监视那里的磁场强度变化，既研究这种变化如何影响地球大气，也可以指示地球深处的地球磁场发生了什么。

南大西洋异常产生地球核心的两个特征：其磁轴的倾斜，以及其外芯内的熔融金属流动。

地球有点像一个酒吧磁铁，北极和南极代表相反的磁极极和环绕之间的行星的无形磁场线。但与杆磁铁不同，芯磁场不完全通过全球对齐，也不是完全稳定的。这是因为该领域源于地球的外核：熔化，富含铁，在表面下方1800英里的动作中。这些搅拌金属像一个称为Geodynamo的大量发电机一样，产生产生磁场的电流。

随着核心运动随时间的变化，由于核心内​​的复杂地球动力学条件以及与上面的固体罩的边界，磁场也在空间和时间下波动。这些动态过程在核心向外波纹到周围的磁场，在近地面环境中产生SAA和其他特征 - 包括磁极的倾斜和漂移，这随着时间的推移而移动。这些领域的演变，它发生在与外部核心的金属相似的类似时间尺度上，为科学家提供了新的线索，以帮助他们解开驱动Geodynamo的核心动态。

“磁场实际上是从马里兰州Greenbelt，马里兰州Greenbelt的Goddard飞行中心的地理物理学家Terry Sabaka的叠加。”固体地球外面的区域也有助于观察到的磁场。然而，他说，大部分领域来自核心。

芯中的力和磁性轴的倾斜一起产生异常，弱磁区域 - 允许被捕获在地球磁场中的带电粒子倾斜靠近表面。

当太阳能材料流击中地球磁层时，它可能会被困并在一个叫做van allen皮带的星球上的两个甜甜圈形状。皮带抑制了沿地球磁场线行进的颗粒，连续地从杆子来回弹跳。

太阳驱逐出称为太阳风的颗粒和磁场的恒定流出，以及称为冠状大量喷射的巨大的热等离子体和辐射。当这种太阳能材料跨越空间并撞击地球磁层时，地球磁场占据的空间，它可以被困在一个叫做van艾伦布尔茨的星球上的两个甜甜圈形皮带中。皮带抑制了沿地球磁场线行进的颗粒，连续地从杆子来回弹跳。最内带距离地球表面约400英里，使其粒子辐射远离地球及其轨道卫星的健康距离。

然而，当从太阳到地球到达的颗粒特别强烈的颗粒风暴时，van艾伦布尔茨会变得高度通电，并且磁场可以变形，允许带电粒子穿透大气。

“观察到的SAA也可以解释为该地区偶极领域的偏弱弱势，”戈迪德的大地奇道和地球物理实验室的地球物理主义者和数学家。“更具体地，具有反向极性的局部场在SAA区域中强烈地生长，从而使场强度非常弱，弱于周围区域的弱势。”

空间的坑洞

虽然南大西洋异常从地球内的过程中出现，但它具有远远超过地球表面的影响。该地区对于通过它旅行的低地轨道卫星可能是危险的。如果卫星被高能量质子击中，它可以短路并导致一个名为单事件的事件或SEU。这可能会导致卫星功能暂时故障，或者如果击中关键组件，则可能会导致永久性损坏。为了避免丢失仪器或整个卫星，运营商通常在穿过SAA时常用的非必需组件。事实上，美国宇航局的电离层连接探险家经常通过该地区行进，因此任务在SAA的位置保持恒定的标签。

在低地球轨道上的国际空间站也通过SAA。它受到良好的保护，宇航员在内部造成伤害。然而，ISS有其他受辐射水平影响的其他乘客：像全球生态系统动力学调查任务或GEDI等乐器，收集来自IS外部的各种职位的数据。SAA在GEDI的探测器上导致“削减”并将仪器的电力板收到一次每月一次，该特派团的副主席和仪器科学家和戈达德的激光乐仪仪器科学家。

太阳驱逐出称为太阳风的颗粒和磁场的恒定流出，以及称为冠状大量喷射的巨大的热等离子体和辐射。这种太阳能材料跨越空间并撞击地球磁层，地球磁场占据的空间，它像在行星周围的保护罩一样动作。

“这些事件对GEDI没有伤害，”布莱尔说。“与激光镜头的数量相比，探测器漏洞 - 大约一百万次拍摄，并且重置线事件导致几个小时的丢失数据，但它只发生在每月左右。”

除了测量SAA的磁场强度外，美国宇航局还研究了该地区的粒子辐射，与太阳能，异常，磁体粒子探险家，或萨普克斯的普通州的小型资源管理员任务，于1992年推出，并提供观察2012年。一项研究，由美国国家航空航天局爱国航空航天州北极星·科学家阿什利格里利作为她的博士论文的一部分，使用了来自Sampex的二十年数据，表明Saa正在缓慢但在北京斯科斯方向上稳步漂移。结果帮助确认从地磁测量创建的模型，并显示SAA的位置如何随着地磁场演变而变化。

“这些颗粒与磁场密切相关，磁场引导了它们的运动，”美国宇航局戈达德的赫斯瓦尔科物理实验室的研究员Shri Kanekal说。“因此，任何对粒子的知识都会为您提供有关地磁场的信息。”

在日志空间天气中发表的Greeley的结果也能够在通过SAA时提供清晰的粒子辐射卫星的类型和数量，这强调了在该地区继续监测的需求。

Greeley和她的合作者从Sampex的原位测量获得的信息也适用于卫星设计。卫星低地轨道或狮子座的工程师使用的结果来设计系统，这些系统可以防止闩锁事件导致航天器的失败或丢失。

为卫星建模更安全的未来

为了了解Saa如何变化，并为未来对卫星和仪器的威胁做好准备，萨巴卡，匡及其同事使用观察和物理来促进地球磁场的全球模型。

该团队使用来自世界各地的欧洲航天局的群体群体的数据，从世界各地的机构以及地面测量，使用来自欧洲航天局的群体的数据和地面测量的数据评估当前的磁场状态。Sabaka的团队将观察数据分开，以分离它的来源，然后将其传递给匡的团队。它们将Sabaka团队的分类数据与其核心动力学模型结合起来，以预测地磁世俗变化（磁场的快速变化）到未来。

Andrew Tanging表示，Geodynamo模型在他们使用核心物理学中使用核心物理来创造近期预测的能力，是戈达德的行星地球结构实验室的数学家。

“这类似于天气预报的产生，但我们正在使用更长的时间尺度，”他说。“这是我们在戈达德和大多数其他研究群体在地球磁场的变化中所做的根本区别。”

萨巴卡和匡作出贡献的一种这样的应用是国际地磁参考领域或IGRF。用于从核心到大气界限的各种研究，IGRF是全球研究团队制作的候选模型的集合，描述了地球磁场并跟踪其及时变化。

“即使Saa正在缓慢移动，它也经历了形态的一些变化，因此我们通过持续的任务继续观察它也很重要，”Sabaka说。“因为这就是帮助我们制定模型和预测的原因。”

匡作响，改变Saa为研究人员提供了了解地球核心的新机会，以及其动态如何影响地球系统的其他方面。通过跟踪磁场中慢慢发展的“凹痕”，研究人员可以更好地了解我们的星球正在发生变化，并帮助为卫星进行更安全的未来做好准备。