歐空局Swarm衛星繪製地球磁場變化圖:迄今最精細

2020-11-26 cnBeta

北京時間4月28日消息,據國外媒體報導,從太空中對地球磁場進行繪圖已經達到了驚人的細節程度。一段新公布的視頻揭示了數千個地球磁信號的微小變動,這些都是由海洋潮汐和地球剛性外層——稱為巖石圈——所引起的。

紅色和粉色線條代表了強磁場波動,藍色和黃色線條則揭示了較微弱的變化。

歐洲空間局利用3顆衛星繪製了這張地圖,並宣稱這是目前對地球表面磁場波動刻畫得最為詳細的地圖。

歐洲空間局利用3顆衛星繪製了這張地圖,並宣稱這是目前對地球表面磁場波動刻畫得最為詳細的地圖。磁場可以說是圍繞在我們星球周圍的一層電荷,能夠使來自太陽風的帶電粒子發生偏轉。如果沒有這一保護層,高能的太陽粒子將摧毀臭氧層,使地球生命暴露在有害的紫外線輻射中。

科學家正利用這張地圖來了解更多有關地球地理歷史的信息。該地圖的完成,要歸功於歐洲空間局的3顆Swarm衛星。科學家將這些衛星獲得的圖像與此前德國Champ衛星的歷史數據,以及從船隻和飛行器上獲得的觀測數據進行了整合。

「這是有史以來最高解析度的巖石圈磁場模型,」項目科學家、法國南特大學的Erwan Thebault博士說,「在250公裡的尺度上,我們可以看到以往無法看到的結構。」

「而且,我們已經在地殼的某些部分,例如澳大利亞下方,獲得了更為精細的細節,那裡的測量結果已經達到了50公裡的解析度,」Erwan Thebault博士補充道,「這種衛星和近地表測量的結合,使我們對腳下的地殼有了新的了解,這將對科學產生巨大的價值。」

歐洲空間局利用三顆Swarm衛星來研究地球的磁場(藝術想像圖)。

科學家將這些衛星獲得的圖像與此前德國Champ衛星的歷史數據,以及從船隻和飛行器上獲得的觀測數據進行了整合。

這個繪圖項目是非常了不起的成就,因為觀測到的地磁波動非常之小。丹麥技術大學的尼爾斯·奧森(Nils Olsen)說:「這是一個非常小的磁場,在衛星高度上只有約2~2.5納特斯拉(nanotesla),比地球的全球磁場弱了大約2萬倍。」在奧地利維也納舉行的「歐洲地球科學聯盟大會」上,奧森教授做了相關發言。當時大會還公布了一批新的Swarm衛星觀測結果。

環繞地球軌道的Swarm衛星於2013年發射,其目標是更多地了解地球的磁場特徵。Swarm衛星由三顆一模一樣的衛星組成,每顆衛星都裝有能持續測量地球磁場強度、量級和方向的傳感器。

地球磁場的產生可以用「發電機原理」來解釋,即地球外核中超高溫的熔融鐵、鎳對流,以及整個行星自轉的科裡奧利力作用造成了地球磁場。類似的磁場在太陽、金星等天體上也存在。

地球磁場中,有一小部分來自上巖石圈的磁化巖石,其中包括地球的剛性地殼和上地幔。巖石圈的磁場非常弱,因此很難從太空中探測到。由於新的海洋地殼是通過水下火山的噴發形成的,富含鐵的礦物質隨巖漿噴湧而出,而這些礦物質在火山噴發時會朝向磁北極,並隨著巖漿冷卻而凝固下來。

由於地球磁極會隨著時間推移而來回翻轉,因此這些凝固的巖漿在海底形成了交替的「條紋」,為我們提供了地球磁場歷史的記錄。海床上的這些磁性印記可以作為一種時間機器,用來重建過去的磁場變化,並顯示地球構造板塊從幾億年前到現在的運動。

「磁場是了解地球亞表面的關鍵之一,還可以和其他信息,比如重力和地震測量數據等結合起來分析,」歐洲空間局Swarm任務負責人Rune Floberghagen博士說,「最終,這將使我們能夠確定關於地球上層的最好模型。非常明顯,這正是Swarm任務發誓要達成的雄心。」

磁場可以說是圍繞在我們星球周圍的一層電荷,能夠使來自太陽風的帶電粒子發生偏轉。如果沒有這一保護層,高能的太陽粒子將摧毀臭氧層,使地球生命暴露在有害的紫外線輻射中。

這個繪圖項目是非常了不起的成就,因為觀測到的地磁波動非常之小。

歐洲空間局的Swarm衛星

歐洲空間局利用三顆Swarm衛星來研究地球的磁場。儘管我們看不到磁場和進出地球的電流,但它們會產生複雜的作用力,對我們的日常生活產生巨大的影響。我們可以把磁場想像成一個巨大的泡泡,能保護我們免受宇宙輻射和太陽風中帶電粒子的侵害。

不過,磁場並不是永恆不變的,而是處於不斷的變化之中。磁北極會偏移,而且每過幾十萬年,南、北磁極就會互換。此外,磁場強度也在不斷變化。研究顯示,目前地球磁場正出現顯著變弱的跡象。

Swarm衛星於2013年11月發射升空,能測量源於地核、地幔、地殼和海洋的磁信號。這三顆一模一樣的衛星都裝有能持續測量地球磁場強度、量級和方向的傳感器。(任天)

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