Gyengül a Föld egyik fő védőpajzsa

2014.06.25. 07:51

Minden eddiginél pontosabb adatokat tettek közzé a Föld mágneses terének változásairól. Az adatokat az Európai Űrügynökség (ESA) Swarm műholdcsaládjának köszönhetjük.

A Swarm műholdak pályára állítása óta eltelt fél év alatt összességében gyengült a Föld mágneses tere, a tendencia a nyugati féltekén erőteljesebb. Más területeken, például az Indiai-óceán vidékén viszont január óta a mágneses tér erősödését mutatták ki. A legújabb mérések azt is megerősítik, hogy a mágneses pólus folytatta vándorlását Szibéria irányába.

A változások alapvetően a Föld magjából erednek. Az elkövetkező hónapokban a kutatók részletesen is elemzik az adatokat, mert kíváncsiak arra, milyen hatással vannak a mágneses tér ingadozásaira egyéb tényezők, például a földköpeny, a földkéreg, az óceánok, a magnetoszféra és az ionoszféra.

A Swarm műholdak egymással pontosan összehangolt pályán keringenek a Föld körül, innen ered a műholdcsalád neve is (swarm = raj). Bonyolult műszereikkel pontosan feltérképezik a Föld mágneses terét, annak időbeli és térbeli változásaival együtt. A műholdak tavaly november óta keringnek bolygónk körül

A Swarm műholdcsalád három tagját tavaly november 22-én az oroszországi Pleszeckből állították Föld körüli pályára. A Swarm az Európai Űrügynökség (ESA) földmegfigyelési programjának legújabb vállalkozása. A három műhold felépítéséről, műszereiről, különleges pályájukról és a küldetésük tudományos céljairól korábbi cikkünkben részletesen beszámoltunk. A három azonos felépítésű, egyszerre indított műhold közül kettő 460 km magasan, a harmadik 530 km magasan kezdett keringeni a Föld körül. (Az ilyen magasságban is kimutatható légköri fékeződés hatására a keringési magasságuk fokozatosan csökken.) A pályákat úgy tervezték meg, hogy a mágneses tér térbeli és időbeli változásait a lehető legpontosabban tudják feltérképezni. A műholdak a Egyenlítőre nagyjából merőleges síkban keringenek.

A három azonos felépítésű, egyszerre indított Swarm műhold közül kettő 460 km magasan, a harmadik 530 km magasan kezdett keringeni a Föld körül. A pályákat úgy tervezték meg, hogy a mágneses tér térbeli és időbeli változásait a lehető legpontosabban tudják feltérképezniForrás: ESA/AOES Medialab

A most bejelentett eredmények alapján úgy tűnik, a küldetés beváltja a hozzá fűzött reményeket, minden korábbinál pontosabb adatokat kaptak a kutatók a földi mágneses tér viselkedéséről. A Swarm műholdak érzékeny műszereinek köszönhetően néhány hónap alatt annyi adatot gyűjtöttek, mint a korábbi küldetések egy évtized alatt. Műszereikkel első ízben adnak 3D térképet a földköpeny vezetőképességéről. Az eredmények a lemeztektonika működésének pontosabb megértéséhez is hozzájárulhatnak.

A videó elején a Föld mágneses terének 2014 első félévében bekövetkezett változása látható (kék = gyengülés; piros = erősödés). A második rész magát a térerősséget ábrázolja a forgó Földön. A harmadik részben a mágneses pólus lassú vándorlása követhető. Végül az utolsó részben a fehér jelek azt mutatják, hogy ahol gyenge a mágneses tér, ott gyakran következtek be ugrásszerű változások („csuklások”)

A mágneses tér vizsgálata azért különösen fontos, mert ez a tér véd meg bennünket a kozmikus sugárzástól: a világűrből, pontosabban részben a Napból, részben a Naprendszeren kívüli, távoli forrásokból érkező sugárzásoktól. A kozmikus részecskesugárzást jórészt elektromos töltésű részecskék alkotják. A mozgó töltött részecskék az elektrodinamika törvényeinek megfelelően kölcsönhatásba lépnek a földi mágneses térrel, a tér eltéríti a részecskéket. Az első mérési adatokat az ESA május közepén bocsátotta a tudományos közösség rendelkezésére.

Pillanatfelvétel a Föld mágneses terének a felszínen mérhető erősségéről, 2014 júniusában. A mágneses térhez 95%-ban a Föld magja járul hozzá, a fennmaradó 5% a földköpeny, a földkéreg, az óceánok, a magnetoszféra és az ionoszféra járuléka. A pirossal jelzett területeken a mágneses tér erősebb, a kék részeken gyengébb, az alsó színskálán a térerősség értéke nanoteslában van megadvaForrás: ESA/DTU Space

A mágneses tér jelentőségét tudva ijesztően hangzik, hogy gyengül a bennünket a kozmikus hatásoktól megvédő mágneses tér. A Swarm mérései alapján készített legújabb ábrákat összehasonlítva azonban látható, hogy a gyengülés roppant csekély mértékű. A fenti ábráról leolvasható, hogy a mágneses tér erőssége 20 000 és 60 000 nanotesla között változik a Föld különböző helyein. Ugyanakkor a lenti ábrán látható, hogy a legerősebb változás is 100 nanotesla alatt marad, tehát a csökkenés (vagy kisebb területeken a növekedés) néhány ezreléket tesz csak ki. Az ábrázolt változások fél év alatt következtek be, de azt csak a Swarmok további mérései dönthetik el, hogy a tendencia folytatódik-e, vagy esetleg periodikus változásról vagy szabálytalan ingadozásról van-e szó. A műholdak aktív élettartamát négy évre tervezik.

A Föld mágneses térerősségének változása 2014 első félévében. A kékkel színezett területeken, elsősorban a nyugati félgömbön a térerősség gyengül, ugyanakkor az Indiai-óceán vidékén erősödött (piros)Forrás: ESA/DTU Space

Az első eredményeket a június 19-20-án Koppenhágában rendezett harmadik Swarm tudományos konferencián jelentették be. Azért éppen Koppenhágában, mert a dán tudósok jelentős részt vállaltak a Swarm küldetés létrehozásában, természetesen az ESA keretein belül, 10 különböző európai és kanadai kutatóintézettel együttműködve. A konferencián a kutatók elismeréssel nyilatkoztak a mérési eredmények pontosságáról. Sofie Carsten Nielsen dán tudományos miniszter köszöntőjében kiemelte, hogy a dán űrkutatók korábban is jelentős eredményeket értek el a Föld mágneses terének vizsgálatában, a dán Ørsted műhold révén. A Swarm műholdak kulcsfontosságú műszerét, a vektortér magnetométert a Dán Műszaki Egyetem mérnökei készítették.

A Swarm mérései megerősítik, hogy a Föld mágneses terének leírására a geofizikusok által készített modellek meglehetősen pontosak. Mindamellett, a modell adatai és a mérési eredmények között a Swarm érzékeny mérései alapján kimutathatók az eltérések, bár ezek mindenütt csekélyek. A zöld vonalak a főbb kéreglemezek határvonalaiForrás: ESA/DTU Space–N. Olsen

A Föld mágneses terét legnagyobbrészt a mintegy 3000 km mélyen örvénylő, olvadt vasból álló külső földmag hozza létre. A forgó és áramló fémtömeg óriás dinamóként kelti a mágneses teret, legalábbis annak 95%-át. A mágneses tér apró változásai a földmag legkülső rétegeinek folyamataiba is betekintést nyújtanak. Nemcsak a Föld belseje felé remélnek a tudósok további érdekes felfedezéseket, hanem kifelé is, a mágneses tér változásaiból a Napból érkező részecskékkel való kölcsönhatásra, így az űridőjárás jelenségeire is következtetni tudnak.

A földi mágneses tér legfőbb forrása a földköpeny, de bonyolult szerkezetéhez más geofizikai tényezők is hozzájárulnak. Utóbbiak vizsgálata, ezzel együtt a mágneses tér eredetének pontos megértése a Swarm küldetés egyik fő feladataForrás: ESA/ATG Medialab