Dwa lata obserwacji zmian pola magnetycznego Ziemi przez satelity Swarm
Na co dzień nie dostrzegamy wpływu pola magnetycznego Ziemi na nasze życie, jednak naukowcy nie mają w tej kwestii wątpliwości. W ogromnym stopniu determinuje ono bowiem zachowanie wielu zwierząt, a tym samym całe ekosystemy, które rozpadłyby się, gdyby nie działające nieustannie pole magnetyczne naszej planety.
Konstelacja satelitów Swarm. Źródło: ESA
Zmienność pola magnetycznego Ziemi
Współcześnie powszechnie akceptowaną teorią opisującą powstawanie ziemskiego pola magnetycznego jest teoria dynama magnetohydrodynamicznego. W dużym skrócie łączy ona ruchy konwekcyjne w płynnym jądrze Ziemi z powstawaniem prądów wirowych oraz obrotem jądra względem płaszcza Ziemi. Konsekwencją tych procesów jest powstanie pola magnetycznego. W wyniku wielu czynników, takich jak promieniowanie słoneczne czy wpływ Księżyca ulega ono nieustannym zmianom. Aktualnie tempo przesuwania się biegunów ziemskiego pola magnetycznego szacuje się na około 15 km rocznie. W rzeczywistości nie tylko układ linii pola ulega zmianie, ale również jego natężenie. Zmiany te sklasyfikowane są na krótko- i długookresowe, które z pewnym przybliżeniem możemy przewidzieć, oraz na zmiany nieokresowe. Duży wpływ na ziemskie pole magnetyczne mają również zaburzenia lokalne, jak na przykład anomalia południowoatlantycka. Szacuje się, że co kilkaset tysięcy lat następuje przebiegunowanie, jednak brak aktualnie niepodważalnego wyjaśnienia tego zjawiska.
Jak je zrozumieć?
W 2013 roku Europejska Agencja Kosmiczna umieściła na orbicie konstelację satelitów Swarm. W maju bieżącego roku zostały opublikowane wyniki obserwacji przeprowadzonych przez trzy satelity, które pokazują bardzo dokładnie, jak słabnie i wzmacnia się chroniące nas pole, a także jak szybko te zmiany następują. Dane zebrane przez ostatnie dwa lata zostały połączone z obserwacjami satelitów CHAMP i Ørsted, dzięki czemu powstały szczegółowe mapy intensywności i tempa zmian pola magnetycznego Ziemi od początku XXI w.
Konstelacja satelitów Swarm składa się z trzech identycznych urządzeń o nietypowym trapezoidalnym kształcie. Po umieszczeniu na orbicie każde z nich otworzyło długi maszt, na końcu którego znajdują się bardzo czułe magnetometry i inne instrumenty pozwalające mierzyć wpływ jądra Ziemi, oceanów czy wyładowań atmosferycznych na pole magnetyczne.
Animacja pokazująca zmiany intensywności pola magnetycznego Ziemi:
Animacje pokazują, że natężenie pola magnetycznego spadło o około 3.5% na dużych szerokościach geograficznych, natomiast wzmocniło się o około 2% nad Azją. Anomalia południowoatlantycka, gdzie natężenie jest najniższe, przesunęła się na zachód i osłabła o około 2%. Ponadto północny biegun magnetyczny wędruje na wschód w kierunku Syberii.
Przypuszcza się, że wpływ na tempo zmian pola magnetycznego ma m.in. ruch płynnego żelaza w jądrze Ziemi. Obserwacje takie jak te są bardzo ważnym źródłem, pozwalającym lepiej zrozumieć ciągle niejasne procesy mające miejsce głęboko pod powierzchnią Ziemi oraz innych planet Układu Słonecznego.