Магнитный переполох. ЮВ прислал

Магнитное поле Земли можно представить как огромный кокон, защищающий нас от космического излучения и заряженных частиц, которые бомбардируют планету в виде солнечного ветра. Без этого поля жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы.

Большая часть поля образуется на глубине более 3000 км за счет движения расплавленного железа во внешнем ядре. Остальные 6 % частично связаны с электрическими токами в пространстве, окружающем Землю, и частично с намагниченными породами в верхней литосфере — твердой оболочке Земли, состоящей из коры и верхней мантии.

Поскольку это «литосферное магнитное поле» очень слабое, его трудно обнаружить из космоса. Но трио спутников ЕКА под названием Swarm способно отображать его магнитные сигналы. На основе данных, собранных с их помощью, была выпущена новая карта магнитного поля самого высокого разрешения.

«Объединив данные Swarm с историческими данными с немецкого спутника CHAMP и используя новый метод моделирования, удалось зафиксировать крошечные магнитные сигналы земной коры», — объяснил Нильс Олсен из Технического университета Дании, один из ученых, работавших над созданием карты.

«Понять кору нашей родной планеты нелегко. Мы не можем просто пробурить ее, чтобы узнать структуру, состав и историю. Поэтому наблюдения из космоса имеют большую ценность. Они дают четкий глобальный взгляд на магнитную структуру жесткой внешней оболочки Земли», — добавил руководитель миссии Swarm Руне Флобергаген.

Презентация новой карты состоялась на этой неделе на конференции Swarm Science Meeting в Канаде. Она позволяет детально увидеть вариации магнитного поля, обусловленные геологическими структурами земной коры.

Одна из таких аномалий происходит в Центральноафриканской Республике, сосредоточенной вокруг города Банги, где магнитное поле значительно сильнее и отчетливее. Причина этой аномалии до сих пор неизвестна, но некоторые ученые предполагают, что она может быть результатом воздействия метеорита более 540 миллионов лет назад.

Магнитное поле находится в постоянном движении. Каждые несколько сотен тысяч лет полярность переворачивается так, что магнитный север становится югом, и наоборот.

Когда благодаря вулканической активности формируется новая кора, главным образом вдоль дна океана, богатые железом минералы в затвердевающей магме ориентированы на магнитный север. Так получается «моментальный снимок» состояния магнитного поля, в котором оно находилось, когда остывали породы.

Магнитные полюса со временем меняют полярность, и затвердевшие минералы образуют «полосы» на морском дне, обеспечивающие летопись магнитной истории Земли. Новая карта предоставляет беспрецедентный глобальный взгляд на эти полосы, связанные с тектоникой плит, отраженной в срединно-океанических хребтах.

«Эти магнитные отпечатки свидетельствуют о развороте полюсов, позволяют восстановить прошлые изменения основного поля и исследовать движения тектонических плит. Полученная карта определяет характеристики магнитного поля примерно до 250 км и поможет исследовать геологию и температуры в земной литосфере», — отметил Дхананджай Рават из Университета Кентукки в США.

Магнитное поле Земли — есть видоизменение ее гравитационного поля.

Да и гравитационное поле является не совсем тем, чем мы его представляем.

1. Гравитационное поле

Чтобы разобраться в природе магнитного поля Земли, нам придется сначала разобраться в природе энергии. И,как увидит читатель, мир устроен гнораздо проще, чем мы его себе представляем…

Гравитационное поле

В конце девятнадцатого века в науке царствовала «теория эфира». Суть теории: все пространство вселенной заполняет некая субстанция — «эфир». Которая является посредником в передаче всех взаимодействий. И ядерных и сильных, и слабых, и электромагнитных…. и так далее. Затем на смену ей пришла теория относительности. И о теории эфира потихонечку забыли.

Но что поражает: опираясь на теорию эфира, было сделано достаточно много серьезных научных открытий. В первую очередь это касается электричества и электромагнетизма. Максвелл вывел законы электродинамики, свято веря в существование эфира. А чего достиг гениальный Тесла…

Возникает вопрос: если, основываясь на «неправильной» теории были сделаны «правильные» открытия, такой ли «неправильной» она была? Не получилось ли, что «вместе с водой, из люльки выплеснули и младенца»? Ведь и у господствующей ныне теории Эйнштейна столько несуразностей и нестыковок с действительностью…

Если бы, в начале двадцатого века, нашелся человек, который «слегка подправил бы» теорию эфира — взамен теории относительности, наука и вместе с ней — социум человека — имели бы сейчас совершенно иной вид.

Концепция четырех субстанций исходит из того, что все пространство вселенной действительно заполнено некой субстанцией. Только не «эфиром», а «энергией». Той самой пресловутой энергией, которая движет вокруг всё и вся, кипятит воду в чайнике, взрывает бомбы… Но о которой наука не знает ровным счётом ничего: ни её пространственных характеристик, ни массы, ни формы ни прочее, прочее, прочее…

Элементарная частица материи представляет собой диполь (на рисунке — в виде стрелки).

Элементарная частица материи и зоны действия ее сил притяжения и отталкивания.

(Диполь)

Элементарная частица обладает как , так и . При этом, силы притяжения элементарной частицы действуют в передней полусфере (по ходу движения) элементарной частицы, а силы отталкивания — в задней полусфере.

Как образуются эти силы?

Представим себе субстанцию «энергия» в виде жидкости или газа. А элементарную частицу — в виде стержня, на переднем конце которого находится насос, с раструбом впереди. Таким образом, элементарная частица — стержень -«плавает» в «океане» субстанции энергия.

Этим своим раструбом наш стержень всасывает окружающую «жидкость». Разумеется, в точке, где раньше находилась поглощенная жидкость, образуется пустота — вакуум. В которую немедленно хлынет жидкость из окружающего пространства. Возикает движение этой самой «жидкости». Со всех сторон пространства — к «раструбу». Это мы видим в виде пунктирных стрелок на рисунке.

При этом,движущиеся потоки энергии «захватывают» в свои потоки и другие элементарные частицы. Которые тащат за собой. То есть — в направлении «раструба» нашего «стержня». Так образуется сила притяжения элементарной частицы материи.

Более того: благодаря непрерывно движущимся потокам энергии, элементарные частицы объединяются в атомы, атомы — в молекулы, молекулы — в физические тела…

Силы отталкивания также образуются благодаря движущимся — к элементарной частице — потокам субстанции энергия. Эти потоки формируют область уплотнения субстанции энергия непосредственно позади непрерывно движущейся элементарной частицы. Такой расклад подтвердит любой специалист по аэрогидродинамике.

Движущиеся потоки энергии огибают эти уплотнения субстанции энергия. Если в этих потоках находятся другие элементарные частицы, атомы, то, естественно, они также огибают область уплотнения энергии позади нашей элементарной частицы. Весь этот процесс истолковывается как сила отталкивания элементарной частицы.

Элементарная частица непрерывно движется в пространстве вселенной, непрерывно поглощая субстанцию «энергия». В результате этого поглощения, в пространстве возникают потоки энергии, направленные к элементарной частице. Эти потоки и формируют силы притяжения: и атомов, и молекул, и физических тел. В том числе и силы гравитационного притяжения.

Сила прияжения — есть действие потоков энергии, направленных к элементарной частице, которые «тащат» за собой, благодаря , частицы материи, попавшие в эти потоки .

Гравитационное поле физического тела – есть потоки энергии, создаваемые этим физическим телом, направленные к нему, возникающие в результате непрерывного поглощения энергии этим физическим телом .

Абсолютно все физические тела состоят из элементарных частиц и непрерывно движутся в пространстве вселенной. А, значит, непрерывно поглощают энергию из пространства. То есть — создают непрерывные потоки энергии в пространстве, по направлению к себе.

Эти потоки энергии и создают силу притяжения, которую принято называть физических тел. Отсюда понятно, что гравитационным полем обладают абсолютно все физические тела во вселенной .

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли – по нашему определению – есть видоизменение ее гравитационного поля . И представляет собой поляризацию гравитационных потоков энергии. Магнитного поля — как самостоятельного явления мироздания — не существует .

Чуть подробнее:

Земля, как физическое тело – большое физическое тело – создает непрерывные потоки энергии по направлению к себе из пространства. Эти потоки — есть гравитационное поле Земли.

В идеале, эти потоки субстанции «энергия» одинаково равномерно падают вертикально на всю поверхность земли.

Но все меняется с возникновением вращения Земли вокруг своей оси и с наклоном земной оси к плокости ее орбиты. Здесь возникают соответствующие процессы: центробежные и центростремительные силы, поступательное движение в пространстве, подчиняющееся «правилу буравчика».

В результате, происходит перераспределение потоков энергии, направленных к Земле. То есть — сил гравитационного притяжения Земли.

• Центробежные силы ведут к тому, что гравитационные потоки энергии на полюсах более мощные, чем на экваторе. В результате получаем бóльшую силу гравитационного притяжения на полюсах, чем на экваторе.
• Согласно правилу буравчика, сила гравитационного притяжения на южном магнитном полюсе будет слабее силы гравитационного притяжения на северном магнитном полюсе.

В результате получаем «диполь» — поляризованное магнитное поле.

Теперь о главных загадках магнитного поля:

1. Почему магнитные полюса не совпадают с географическими?
2. Почему магнитные полюса непрерывно «дрейфуют»?

Земля является структурной единицей галактики – ее составной частью. В галактике – как цельном объекте — существуют непрерывные, направленные потоки энергии. Для Земли господствуют два направления:

1. Потоки «в лоб» галактики . Галактика движется поступательно в пространстве вселенной. Направление движения – совпадает с осью вращения галактики. Вспомним, что свободная энергия заполняет собой все пространство вселенной. Получаем первое господствующее направление потоков энергии в галактике: встречное — направлению движения галактики (подобно встречному ветру при движении на скорости). В первую очередь, потоки энергии, для любой звезды и планеты галактики, поступают извне, с встречного направления движения галактики.
2. Земля вращается вокруг солнца. Солнце вращается вокруг оси галактики. Согласно закономерностям поступательно — вращательного движения, плокость орбиты вращения Земли перпендикулярна оси поступательного движения галактики. Проще говоря: плоскость орбиты Земли движется вокруг оси вращения галактики. Таким образом, второе господствующее направление потоков энергии в галактике для Земли: навстречу Земле, в плоскости спирали галактики.

Получаем приблизительно такую картину:

схематическое изображение галактики, Земли, орбиты Земли

и господствующи х потоков энергии в галактике

На рисунке мы видим плокость галактики, направление движения галактики. Видим главные потоки энергии для галактики — встречные направлению ее поступательного движения. Видим Землю и плоскость ее орбиты. Видим направление встречных потоков свободной энергии для Земли, в её движении в плоскости галактики.

Чуть изменим ракурс:

схематическое изображение Земли, орбиты Земли в галактике

и направление потоков энергии к Земле внутри галактики

Комбинация этих двух главных потоков энергии для Земли и создает их общее направление, которое встречает Землю в ее непрерывном движении в просторах вселенной. Здесь самой жирной стрелкой показано это общее направление потоков энергии.

В конце концов, получаем такую картинку:

схематическое изображение Земли и потоков энергии к ней в галактике

Здесь показана Земля, ось ее вращения и потоки свободной энергии, которые встречают Землю в ее непрерывном движении в просторах вселенной.

Как видим, направление этих потоков энергии не совпадает ни с осью вращения Земли, ни с плоскостью экватора. Но именно эти потоки энергии поглощает Земля, создавая гравитационное поле Земли .

В результате получаем видоизменение гравитационного поля, которое в науке принято называть «магнитным полем Земли».

Такое направление встречных потоков свободной энергии ведет к нескольким последствиям:

1. Магнитные полюса Земли никоим образом не могут совпадать с полюсами географическими.
2. Учитывая непрерывное движение Земли вокруг солнца и непрерывное движение солнечной системы в галактике, получаем непрерывно «дрейфующие» магнитные полюса.

Скачкообразный и непредсказуемый «дрейф» магнитных полюсов обусловлен непрерывным изменением соотношения двух главных потоков энергии для Земли. Это то, что лежит за пределами наших знаний о вселенной.

А как же с защитной функцией магнитного поля? Ведь именно оно, согласно науке, спасает нас от губительного действия солнечной радиации.

Все очень просто: Землю защищает от губительного солнечного излучения атмосфера Земли .

Таким образом, защитником нашей планеты от губительной солнечной радиации является атмосфера Земли. «Магнитное поле» Земли здесь абсолютно ни причем.

«Магнитное поле Земли защищает нас от космического излучения и заряженных частиц солнечного ветра, бомбардирующих Землю. Без магнитного поля наша планета имела бы совсем другую атмосферу, и не исключено, что на ней не было бы и жизни.

Исследования магнитного «щита» Земли - главная задача спутниковой группировки Swarm Европейского космического агентства, которая выведена на орбиту в ноябре 2013 года. В ходе миссии Swarm предполагается построить высокоточные карты долговременного изменения магнитного поля Земли. На основе таких карт можно получить новые знания о природных процессах, происходящих в океане, ионосфере, магнитосфере и глубоко внутри планеты - в ядре, мантии, коре.

В июне 2014 года в Копенгагене состоялась специальная конференция, на которой участники проекта Swarm обсудили данные, полученные за шесть месяцев. Результаты наблюдений вызывают озабоченность: геомагнитное поле ослабевает и меняет свою конфигурацию .

Группировка Swarm состоит из трёх идентичных спутников, которые находятся на низкой орбите, проходящей через полярные области Земли. Такие параметры орбиты обусловлены конфигурацией магнитного поля Земли, близкой полю эквивалентного магнитного диполя. Два спутника летят на высоте 450 км параллельно друг другу на расстоянии около 100 км. Третий находится на высоте 530 км, и его орбита лежит в другой азимутальной плоскости. Когда спутники движутся по орбите, каждый последующий виток немного смещается по долготе, что позволяет постепенно покрыть орбитами весь земной шар и получить глобальную картину распределения вектора магнитного поля. Каждый аппарат Swarm оснащён высокочувствительными магнитометрами для измерения величины, направления и вариаций магнитного поля, акселерометром - для определения неоднородности скорости движения среды, электростатическим анализатором и приборами для точной ориентации в пространстве.

(Эквивалентный магнитный диполь - виртуальный постоянный магнит, поле которого наилучшим образом соответствует наблюдаемому крупномасштабному магнитному полю Земли. Ось эквивалентного диполя соответствует геомагнитной оси.

Азимутальная плоскость - плоскость сечения, проходящая через один из меридианов и оба полюса Земли.

Ортогональные компоненты вектора геомагнитного поля - три компоненты разложения вектора, направленные на север, восток и вертикально к земной поверхности).

Swarm - четвёртый космический проект исследования геомагнитного поля. Первые магнитные измерения из космоса произведены в 1980 году американским спутником Magsat, который проработал всего девять месяцев. Затем был довольно длительный период, когда на орбите не было ни одного специализированного геомагнитного спутника. Лишь в 1999 году запустили спутник Oersted и ещё через год - спутник CHAMP. Обе миссии оказались весьма успешными. Первоначально рассчитанный срок их жизни был превышен в несколько раз, - они проработали более десяти лет и дали чрезвычайно большое количество информации. Теперь на смену одиночным космическим аппаратам пришла группировка Swarm.

Что же происходит?

К началу конференции в Копенгагене спутники сделали более двух тысяч оборотов вокруг Земли, и орбиты, постепенно смещаясь по долготе, постепенно покрыли все долготные сектора. Первые измерения Swarm показывают, что за период около 15 лет в магнитном поле Земли произошли значительные изменения. Напряжённость геомагнитного поля падает, причём неравномерно. В среднем она уменьшилась на 1,5%, а в некоторых регионах, например в южной части Атлантического океана, - на 10%. В ряде мест напряжённость поля, вопреки общей тенденции, несколько возросла.

Спутниковые данные о постепенном ослаблении магнитного поля земного диполя подтверждаются измерениями наземных геомагнитных обсерваторий, которые имеют гораздо более длинные ряды наблюдений. Отдельные обсерватории проводят измерения геомагнитного поля в точках своего расположения уже в течение ста лет и более. Ещё один источник информации об эволюции магнитного поля Земли - палеомагнитные исследования, основанные на изменении намагниченности породы в кернах, - позволяет сделать оценки величины поля в далёком прошлом.

В целом, как и положено, в геомагнитном поле доминирует дипольная составляющая, на которую накладывается поле крупномасштабных и локальных магнитных аномалий. Мелкомасштабные вариации магнитного поля наблюдаются при пересечении высокоширотных областей Северного и Южного полушарий. Амплитуда этих вариаций сейчас сравнительно невелика, что указывает на слабую интенсивность геомагнитных бурь. Это вполне ожидаемо, поскольку мы сейчас находимся на спаде 11-летнего цикла солнечной активности и Солнце было очень спокойным.

Полученные данные будут включены в самую последнюю версию крупномасштабной модели геомагнитного поля, по которой можно определить величину напряжённости поля в любой географической точке.

Спутники Swarm подтвердили предыдущие данные о том, что заметно смещаются магнитные полюса Земли . Северный магнитный полюс дрейфует из канадского сектора Арктики в сторону восточносибирского побережья. Южный полюс сместился с континентальной части Антарктиды в Южный океан, в сторону Новой Зеландии.

Наземные, а затем спутниковые измерения показывают, что скорость дрейфа северного магнитного полюса в направлении географического полюса в 1990-х годах резко увеличилась и достигла 50 км/год, тогда как в начале ХХ века она составляла всего 10 км/год. Если полюс сохранит скорость и направление смещения, то приблизительно через 50 лет он придёт к северным сибирским островам. По данным предшествующего Swarm спутника CHAMP, скорость движения северного магнитного полюса, достигнув значения примерно 60 км/год в 2003 году, затем стала замедляться и в 2009 году уменьшилась до значения около 45 км/год. При этом полюс стал немного разворачиваться в сторону Канады, двигаясь по-прежнему в северо-западном направлении.

Что происходит с магнитными полюсами и магнитным полем в районе Бразильской аномалии в настоящий момент, покажут наблюдения Swarm.

Полюса наоборот

Наблюдения векового хода геомагнитного поля с наземных магнитных обсерваторий показывают, что величина всех трёх ортогональных компонентов вектора геомагнитного поля медленно меняется год от года. Вековая вариация для каждой компоненты может иметь различную форму и достигать нескольких процентов от полной измеряемой величины. Вековые вариации свойственны и дипольной, и недипольной составляющим геомагнитного поля. За последнее столетие дипольное поле уменьшалось примерно на 0,05% в год . Относительная величина годового изменения недипольного поля в среднем больше, но меняется от региона к региону, где напряжённость поля может как уменьшаться, так и увеличиваться. Довольно часто, иногда раз в несколько лет, происходят события ускорения векового хода - так называемые геомагнитные джерки.

Полный магнитный момент земного диполя уменьшается в течение года при-близительно на одну тысячную своего значения. Следовательно, короткий (в геологическом отношении) отрезок времени достаточен, чтобы полностью изменить всю картину геомагнитного поля, включая переход его через ноль и смену полярности. Оценки, сделанные по палеомагнитным данным, показывают, что действительно в далёком прошлом происходили переполюсовки, или инверсии, магнитного поля Земли. Северный и южный полюса менялись местами .

Во время переполюсовок, которые происходили постепенно, магнитное поле Земли теряло дипольную структуру. Перед инверсией поле ослабевало, а после неё постепенно возрастало до прежних значений. В прошлом инверсии в среднем происходили примерно каждые 250 000 лет. Но со времени последней прошло уже 780 000 лет. Объяснения столь длительного периода стабильности пока нет, а корректность интерпретации палеомагнитных данных периодически подвергается критике. Однако то, что в настоящее время главное магнитное поле Земли довольно интенсивно уменьшается, неоспоримый факт . Это может быть признаком начала глобальных процессов в недрах Земли .

Механизм смены магнитных полюсов и сама природа магнитного поля Земли по сей день точно неизвестны, и существует несколько теорий, объясняющих его происхождение. Нет и достаточных знаний для точного предсказания эволюции геомагнитного поля.

Исчезновение магнитного щита и озоновая дыра

Сейчас напряжённость магнитного поля Земли составляет около 30 000 нТл на экваторе (где вектор поля направлен по горизонтали) и 60 000 нТл на полюсах (где вектор направлен вертикально). Это значение на несколько порядков меньше значения магнитного поля, создаваемого медицинскими приборами для магнитной томографии. Так что живые организмы достаточно адаптированы к изменениям величины магнитного поля Земли. Мы также не испытываем дискомфорта, перемещаясь из Северного полушария в Южное, где магнитное поле земного диполя направлено в противоположную сторону. Тем не менее уменьшение дипольного момента, которое мы сейчас определённо наблюдаем, вызывает беспокойство. Оно указывает на повышение вероятности переполюсовки - самого драматичного глобального изменения магнитного поля Земли. Если уменьшение дипольной компоненты поля со скоростью 0,5% в год продолжится, то эта основная составляющая поля исчезнет уже в четвёртом тысячелетии. А квадрупольная и тетрапольная составляющие будут играть всё более существенную роль, что приведёт к сложной, многополярной топологии поля. Палеомагнитные исследования указывают, что такая конфигурация всегда предшествовала переполюсовке . Фактически Земля в этот период лишается своего прочного магнитного щита .

Ослабление геомагнитного поля определённо отразится на земной атмосфере. Магнитное поле экранирует Землю от энергичных заряженных частиц, приходящих из космоса и от Солнца. Увеличение потоков частиц приводит к увеличению оксидов азота в средней атмосфере. Эти частицы, постепенно оседая, активно разрушают стратосферный озон. В результате уменьшения концентрации озона увеличивается вредная УФ [ультрафиолетовая]-радиация.

Сейчас уменьшение содержания озона фиксируется на всех широтах , и особенно заметно на высоких, несмотря на активные меры, принятые в рамках Монреальского протокола о защите озонового слоя Земли. Наиболее драматические потери озона происходят в Южном полушарии над Антарктикой. В весенний период здесь развивается самая большая озоновая дыра. Однако в 2012 году рекордно малая концентрация озона была зафиксирована и в Арктике, хотя атмосферная циркуляция такова, что значительных озоновых дыр там образовываться не должно.

Моделирование показывает, что при нулевом геомагнитном поле концентрация озона в атмосфере уменьшится на 50% . Такое сокращение содержания озона и появление многочисленных озоновых дыр приведут к катастрофическим последствиям для биосферы. Изменение спектра солнечного излучения, проходящего через земную атмосферу к поверхности Земли, нарушит всю биологическую цепочку. В первую очередь это повлияет на микроорганизмы, обитающие в океане и создающие основную биомассу на Земле. Степень их приспособляемости к изменению спектра солнечной радиации определит дальнейшие биологические и климатические последствия ослабления магнитного щита Земли.

Отметим, что при переполюсовке наступят сложные времена и для высокоорганизованных организмов, способных ориентироваться по магнитному полю, например перелётных птиц и морских животных.

Изменения магнитного поля скажутся и на технике. Если главное магнитное поле Земли ослабнет и перестанет быть дипольным, традиционные технические средства ориентации, которые человек использует на протяжении тысячелетий, перестанут работать. Стрелка компаса не найдёт ни севера, ни юга.

При ослаблении магнитного поля Земли низкоорбитальные космические аппараты подвергаются повышенному радиационному облучению и бомбардировке частицами больших энергий . Во время солнечных вспышек выходят из строя приборы. Космонавты, а также пассажиры и экипажи трансконтинентальных авиарейсов могут получить опасную дозу радиации. Так, при пролёте над Бразильской магнитной аномалией, которая проявляется до высот 600 км, на обитаемой космической станции принимаются специальные меры защиты. Плотность потока заряженных частиц в районе аномалии превышает аналогичную величину, измеренную в удалённых районах, на несколько порядков.

От Канады до России

Если полюс продолжит своё движение в том же направлении, что и сейчас, то зона максимальных геомагнитных вариаций, опасных для технологических систем, будет постепенно покрывать северные территории России. Именно те территории, где предполагается развивать новые энергетические проекты.

Чем поможет Swarm?

Космическая миссия Swarm рассчитана на четыре-пять лет. Данные, полученные европейскими спутниками, могут использоваться не только непосредственными участниками проекта, но и научными организациями мира, подавшими соответствующую заявку в ЕКА. Шесть заявок было подано от России. Геофизический центр РАН также принимает участие в анализе результатов наблюдений Swarm. Спутниковые данные будут открыты и для тех исследователей, которые присоединятся к программе в будущем.

Наибольший интерес вызывают данные о поведении внутреннего магнитного поля Земли. На базе измерений Swarm будет построена новая модель главного поля, которая должна отражать его современное состояние. Эта модель останется актуальной на протяжении следующих пяти лет для определения вектора геомагнитного поля в любой точке земного шара. Сравнение интенсивности поля, измеряемой спутником в настоящее время, с интенсивностью прошлых десятилетий покажет, насколько изменилась структура геомагнитного поля в различных регионах Земли и в целом на планете. Эти изменения отражают эволюцию глубинных земных слоёв: жидкого ядра, коры и мантии, а их изучение позволит продвинуться в построении непротиворечивой физической теории генерации магнитного поля в недрах Земли - теории геодинамо.

На основе показаний спутниковых магнитометров можно вычислить вариации магнитного поля литосферного происхождения. Построение детальных карт литосферного поля имеет большое практическое значение для изучения геологии и тектоники, так как эта часть геомагнитного поля связана с геологическими структурами.

Модельное представление главного магнитного поля Земли в его современном состоянии (слева) и в процессе переполюсовки (справа) . Со временем магнитное поле Земли из дипольного может превратиться в мультипольное, а затем опять сформируется стабильная дипольная структура. Однако направление поля изменится на противоположное: северный геомагнитный полюс окажется на месте южного, а южный переедет в Северное полушарие. Такие события переполюсовки уже неоднократно происходили в геологическом прошлом нашей планеты

В отличие от предыдущих - одноаппаратных - миссий Swarm даёт возможность выделять структуры разных масштабов и оценивать пространственные градиенты магнитного поля. Новые карты распределения геомагнитного поля будут иметь пространственно-временнόе разрешение, недостижимое ранее. Если за время работы спутниковой группировки на орбите наземные обсерватории зафиксируют события глобального или локального ускорения вековых вариаций геомагнитного поля (джерки), спутниковые наблюдения помогут понять их природу, которая до сих пор до конца не выяснена.

Особое внимание предполагается уделить изучению Бразильской магнитной аномалии, где наблюдается наибольшее падение напряжённости магнитного поля.

В задачи Swarm входят также уточнение положения и мониторинг дрейфа северного и южного магнитных полюсов. Это тем более важно, что оба полюса в настоящее время находятся в океане и определить их точное положение с помощью наземных экспедиционных исследований достаточно непросто.

Есть ещё одна интересная проблема, для решения которой будут использоваться наблюдения Swarm. Предварительные оценки показывают, что высокочувствительные магнитометры, установленные на борту Swarm, могут детектировать магнитное поле, индуцируемое океанскими течениями. Изучение океанского магнитного сигнала из космоса и анализ спутниковых данных при пролётах Swarm над океанами позволят не только оценить параметры самих течений, но и рассчитать электропроводность верхней мантии Земли.

Задачи, перечисленные выше, относятся к изучению источников внутреннего магнитного поля Земли. Однако данные наблюдений Swarm помогут и в изучении электродинамического взаимодействия в системе солнечный ветер -магнитосфера - ионосфера. Среди задач солнечно-земной физики, которые предполагается решить, - определение структуры электрических токов, текущих между магнитосферой и ионосферой вдоль силовых линий геомагнитного поля, связь этих токов с полярными сияниями, ионосферные электрические поля и токи во время спокойных условий и геомагнитных бурь, волновые движения и передача энергии в верхней атмосфере Земли, вариации плотности атмосферы». http://www.nkj.ru/archive/articles/24756/

Магнитное поле Земли можно представить как огромный кокон, защищающий нас от космического излучения и заряженных частиц, которые бомбардируют планету в виде солнечного ветра. Без этого поля жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы.

Большая часть поля образуется на глубине более 3000 км за счет движения расплавленного железа во внешнем ядре. Остальные 6 % частично связаны с электрическими токами в пространстве, окружающем Землю, и частично с намагниченными породами в верхней литосфере - твердой оболочке Земли, состоящей из коры и верхней мантии.

Поскольку это «литосферное магнитное поле» очень слабое, его трудно обнаружить из космоса. Но трио спутников ЕКА под названием Swarm способно отображать его магнитные сигналы. На основе данных, собранных с их помощью, была выпущена новая карта магнитного поля самого высокого разрешения.

«Объединив данные Swarm с историческими данными с немецкого спутника CHAMP и используя новый метод моделирования, удалось зафиксировать крошечные магнитные сигналы земной коры», - объяснил Нильс Олсен из Технического университета Дании, один из ученых, работавших над созданием карты.

«Понять кору нашей родной планеты нелегко. Мы не можем просто пробурить ее, чтобы узнать структуру, состав и историю. Поэтому наблюдения из космоса имеют большую ценность. Они дают четкий глобальный взгляд на магнитную структуру жесткой внешней оболочки Земли», - добавил руководитель миссии Swarm Руне Флобергаген.

Презентация новой карты состоялась на этой неделе на конференции Swarm Science Meeting в Канаде. Она позволяет детально увидеть вариации магнитного поля, обусловленные геологическими структурами земной коры.

Одна из таких аномалий происходит в Центральноафриканской Республике, сосредоточенной вокруг города Банги, где магнитное поле значительно сильнее и отчетливее. Причина этой аномалии до сих пор неизвестна, но некоторые ученые предполагают, что она может быть результатом воздействия метеорита более 540 миллионов лет назад.

Магнитное поле находится в постоянном движении. Каждые несколько сотен тысяч лет полярность переворачивается так, что магнитный север становится югом, и наоборот.

Когда благодаря вулканической активности формируется новая кора, главным образом вдоль дна океана, богатые железом минералы в затвердевающей магме ориентированы на магнитный север. Так получается «моментальный снимок» состояния магнитного поля, в котором оно находилось, когда остывали породы.

Магнитные полюса со временем меняют полярность, и затвердевшие минералы образуют «полосы» на морском дне, обеспечивающие летопись магнитной истории Земли. Новая карта предоставляет беспрецедентный глобальный взгляд на эти полосы, связанные с тектоникой плит, отраженной в срединно-океанических хребтах.

«Эти магнитные отпечатки свидетельствуют о развороте полюсов, позволяют восстановить прошлые изменения основного поля и исследовать движения тектонических плит. Полученная карта определяет характеристики магнитного поля примерно до 250 км и поможет исследовать геологию и температуры в земной литосфере», - отметил Дхананджай Рават из Университета Кентукки в США.