Magnetische anomalieën van de aarde

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Het magnetisch veld van de aarde beschermt het aardoppervlak en zijn bewoners - inclusief alle mensen met hun fragiele lichamen, evenals gevoelige elektronica - tegen dodelijke kosmische straling en geladen deeltjes die van de zon vliegen. Op sommige plaatsen verzwakt dit onzichtbare pantser echter en worden de gaten groter. Daarom bestuderen wetenschappers van over de hele wereld dergelijke anomalieën zeer zorgvuldig om de mechanica van de magnetohydrodynamische dynamo in de ingewanden van de planeet beter te begrijpen en om veranderingen in het magnetische veld te voorspellen.

Een magnetische anomalie is een significante verzwakking van het aardmagnetisch veld over een bepaald gebied op het aardoppervlak. Zoals de naam al doet vermoeden, bevindt de Zuid-Atlantische Oceaan (SAA) zich boven het zuidelijke deel van de Atlantische Zee, gedeeltelijk "bedekt" Zuid-Amerika en "klampt zich met zijn staart vast" aan het uiterste zuiden van Afrika.

Deze formatie heeft de grootste afmeting op een hoogte van ongeveer 500-600 kilometer. Op zeeniveau is zijn "projectie" iets minder en manifesteert zich in de grootte van het magnetische veld - het is gelijk aan die op een hoogte van ongeveer duizend kilometer boven die delen van het aardoppervlak waar er geen anomalieën zijn.

Een dergelijke afname van het magnetische veld is nog niet gevaarlijk voor de bewoners van onze planeet, maar het zorgt al voor ernstige problemen voor de ingenieurs die ruimtevaartuigen ontwerpen en hun missies besturen. De legendarische Hubble-telescoop draait bijvoorbeeld om de aarde precies op een hoogte van ongeveer 540 kilometer - dat wil zeggen, meerdere keren per dag vliegt hij precies door de anomalie. Op deze minuten wordt het werk van het ruimtelaboratorium opgeschort vanwege het verhoogde stralingsniveau.

Het probleem is dat waar het magnetisch veld van de aarde verzwakt, de bescherming van de hele ruimte rond de planeet tegen de zonnewind en galactische stralen wordt verminderd. Geladen deeltjes krijgen de kans om bijna zonder af te wijken naar het aardoppervlak te snellen en natuurlijk in botsing te komen met alles wat op hun pad komt.

Bovendien wordt voor ruimtevaartuigen de situatie met de Zuid-Atlantische anomalie verder gecompliceerd door de structuur van de stralingsgordels. Het is in dit deel van de Atlantische Oceaan dat de binnenste Van Allen-gordel bijna naar de oppervlakte van de planeet afdaalt.

De Van Allen-stralingsgordels zijn twee dekens van de aarde, gevormd uit geladen deeltjes (protonen en elektronen) die gevangen zitten tussen de magnetische veldlijnen van onze planeet.

Meestal bevinden de meeste satellieten zich onder de binnenste gordel (omwentelingen tot 1000 km op het hoogtepunt) en worden ze bijna niet blootgesteld aan de destructieve effecten van ioniserende straling. Maar de Zuid-Atlantische anomalie bederft nog steeds de zenuwen van astronauten en ingenieurs in de raket- en ruimtevaartindustrie.

Naast de Hubble, die periodiek wetenschappelijk werk moet stopzetten, zijn veel andere voertuigen het slachtoffer van dit gebied in de ruimte nabij de aarde: het ISS heeft een verhoogde stralingsbescherming, omdat het ook door deze anomalie vliegt, vermoedelijk zijn verschillende Globalstar-satellieten beschadigd, en op de shuttles waren het volkomen gewone laptops die aan het afsluiten waren.

Voor mensen gaat de vlucht door de anomalie op een hoogte van 400 kilometer boven de aarde ook niet onopgemerkt voorbij - de meeste fosfenen (flitsen achter gesloten ogen die hoogenergetische elementaire deeltjes veroorzaken) worden waargenomen door astronauten en kosmonauten boven de Atlantische Oceaan.

Wat veroorzaakte dit onaangename gedrag van het magnetische veld - de vraag is niet helemaal gesloten. Volgens de algemeen aanvaarde en bewezen theorie werkt de vloeibare metalen kern van de aarde, tijdens zijn rotatie en constante vermenging van convectiestromen, als een dynamo.

Maar omdat de structuur heterogeen is, bewegen verschillende massa's materie zich met enigszins verschillende snelheden in de ingewanden van de planeet. Deze fluctuaties worden gesuperponeerd op de verkeerde uitlijning van de magnetische as met de rotatie-as van de planeet en "resulteren" in een verzwakking van het magnetische veld boven het zuiden van de Atlantische Oceaan.

Modern onderzoek toont aan dat de Zuid-Atlantische Anomalie al minstens 8 miljoen jaar min of meer stabiel is en soepel naar het westen drijft met een snelheid van ongeveer 0,3 graden per jaar.

Dit valt samen met het verschil in de rotatiesnelheid van het aardoppervlak en de buitenste lagen van de planeetkern. Maar het meest interessante is dat de UAA van vorm verandert en zich geleidelijk in twee delen splitst. Dit proces is al lang aan de gang en in een aantal bronnen worden aanvankelijk twee afzonderlijke anomalieën beschouwd - Braziliaans en Kaapstad.

Op de algemene gezondheid van de planeet hebben dergelijke veranderingen, voor zover kan worden beoordeeld, geen ernstige gevolgen. Problemen ontstaan alleen wanneer een persoon hoger boven het oppervlak klimt - er zijn meer satellieten in een baan om de aarde en hun ontwerp maakt steeds meer gebruik van algemeen verkrijgbare componenten.

Hoe ernstig het effect zal zijn van verhoogde straling op die apparaten die tijdens of na een sterke zonnestorm in de anomalie vallen, kan alleen de tijd leren.