自然科普:欧空局Swarm卫星绘制迄今最精细地球磁场变化图
来源:新浪科技
发布时间:2020-11-21
浏览次数:1388

据国外媒体报道,从太空中对地球磁场进行绘图已经达到了惊人的细节程度。一段新公布的视频揭示了数千个地球磁信号的微小变动,这些都是由海洋潮汐和地球刚性外层——称为岩石圈——所引起的。

  红色和粉色线条代表了强磁场波动,蓝色和黄色线条则揭示了较微弱的变化。

  

 

欧洲空间局利用3颗卫星绘制了这张地图,并宣称这是目前对地球表面磁场波动刻画得最为详细的地图。

  欧洲空间局利用3颗卫星绘制了这张地图,并宣称这是目前对地球表面磁场波动刻画得最为详细的地图。磁场可以说是围绕在我们星球周围的一层电荷,能够使来自太阳风的带电粒子发生偏转。如果没有这一保护层,高能的太阳粒子将摧毁臭氧层,使地球生命暴露在有害的紫外线辐射中。

  科学家正利用这张地图来了解更多有关地球地理历史的信息。该地图的完成,要归功于欧洲空间局的3颗Swarm卫星。科学家将这些卫星获得的图像与此前德国Champ卫星的历史数据,以及从船只和飞行器上获得的观测数据进行了整合。

  “这是有史以来最高分辨率的岩石圈磁场模型,”项目科学家、法国南特大学的Erwan Thebault博士说,“在250公里的尺度上,我们可以看到以往无法看到的结构。”

  “而且,我们已经在地壳的某些部分,例如澳大利亚下方,获得了更为精细的细节,那里的测量结果已经达到了50公里的分辨率,”Erwan Thebault博士补充道,“这种卫星和近地表测量的结合,使我们对脚下的地壳有了新的了解,这将对科学产生巨大的价值。”

 

  欧洲空间局利用三颗Swarm卫星来研究地球的磁场(艺术想象图)。

  科学家将这些卫星获得的图像与此前德国Champ卫星的历史数据,以及从船只和飞行器上获得的观测数据进行了整合。

  这个绘图项目是非常了不起的成就,因为观测到的地磁波动非常之小。丹麦技术大学的尼尔斯·奥森(Nils Olsen)说:“这是一个非常小的磁场,在卫星高度上只有约2~2.5纳特斯拉(nanotesla),比地球的全球磁场弱了大约2万倍。”在奥地利维也纳举行的“欧洲地球科学联盟大会”上,奥森教授做了相关发言。当时大会还公布了一批新的Swarm卫星观测结果。

  环绕地球轨道的Swarm卫星于2013年发射,其目标是更多地了解地球的磁场特征。Swarm卫星由三颗一模一样的卫星组成,每颗卫星都装有能持续测量地球磁场强度、量级和方向的传感器。

  地球磁场的产生可以用“发电机原理”来解释,即地球外核中超高温的熔融铁、镍对流,以及整个行星自转的科里奥利力作用造成了地球磁场。类似的磁场在太阳、金星等天体上也存在。

  地球磁场中,有一小部分来自上岩石圈的磁化岩石,其中包括地球的刚性地壳和上地幔。岩石圈的磁场非常弱,因此很难从太空中探测到。由于新的海洋地壳是通过水下火山的喷发形成的,富含铁的矿物质随岩浆喷涌而出,而这些矿物质在火山喷发时会朝向磁北极,并随着岩浆冷却而凝固下来。

  由于地球磁极会随着时间推移而来回翻转,因此这些凝固的岩浆在海底形成了交替的“条纹”,为我们提供了地球磁场历史的记录。海床上的这些磁性印记可以作为一种时间机器,用来重建过去的磁场变化,并显示地球构造板块从几亿年前到现在的运动。

  “磁场是了解地球亚表面的关键之一,还可以和其他信息,比如重力和地震测量数据等结合起来分析,”欧洲空间局Swarm任务负责人Rune Floberghagen博士说,“最终,这将使我们能够确定关于地球上层的最好模型。非常明显,这正是Swarm任务发誓要达成的雄心。”

  磁场可以说是围绕在我们星球周围的一层电荷,能够使来自太阳风的带电粒子发生偏转。如果没有这一保护层,高能的太阳粒子将摧毁臭氧层,使地球生命暴露在有害的紫外线辐射中。

  这个绘图项目是非常了不起的成就,因为观测到的地磁波动非常之小。

  欧洲空间局的Swarm卫星

  欧洲空间局利用三颗Swarm卫星来研究地球的磁场。尽管我们看不到磁场和进出地球的电流,但它们会产生复杂的作用力,对我们的日常生活产生巨大的影响。我们可以把磁场想象成一个巨大的泡泡,能保护我们免受宇宙辐射和太阳风中带电粒子的侵害。

  不过,磁场并不是永恒不变的,而是处于不断的变化之中。磁北极会偏移,而且每过几十万年,南、北磁极就会互换。此外,磁场强度也在不断变化。研究显示,目前地球磁场正出现显著变弱的迹象。

  Swarm卫星于2013年11月发射升空,能测量源于地核、地幔、地壳和海洋的磁信号。这三颗一模一样的卫星都装有能持续测量地球磁场强度、量级和方向的传感器。(任天)

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