Proměnlivé a nepravidelné magnetické pole Země způsobuje bolesti hlavy polární navigaci

Tekuté, roztavené vnější jádro Země, složené převážně ze železa a niklu, vyvíjí elektromagnetické pole rozprostírající se od severního a jižního pólu, které chrání planetu před škodlivým slunečním zářením částic.

kolísání v Síla magnetického pole Země– Způsobené každodenními změnami ve struktuře slunečního větru a občasnými slunečními bouřemi – mohou ovlivnit použití modelů geomagnetického pole, které jsou nezbytné pro navigaci v satelitech, letadlech, lodích a autech.

Modely magnetického pole se liší v závislosti na místě sběru dat, buď na povrchu Země nebo v jeho blízkosti, nebo na družicích na nízké oběžné dráze Země. Předchozí výzkum připisoval nesrovnalosti modelů úrovním aktivity kosmického počasí, ale nedávná analýza šestiletých modelů zemského a satelitního magnetického pole zjistila, že modelové nesrovnalosti jsou také způsobeny chybami v modelování a nikoli samotnými geofyzikálními jevy. Výsledky jsou zveřejněno V Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Výzkumný tým University of Michigan vyhodnotil rozdíly mezi pozorováními z roj Satelit mise na nízké oběžné dráze a model zemského magnetického pole, satelit 13. generace Mezinárodní geomagnetické referenční pole nebo IGRF-13. Zaměřili se na změny během nízkých až středních geomagnetických podmínek pokrývajících 98,1 % času mezi lety 2014 a 2020.

Družicová pozorování shromážděná na různých místech nad Zemí jsou citlivá na kolísání magnetického pole, zatímco modely magnetického pole Země využívají pozorování k odhadu vnitřního magnetického pole Země bez zohlednění vlivu slunečních bouří. Používají se modely vnitřního magnetického pole, jako je IGRF-13 Sledujte změny magnetických pólů Zemětakže severní pól se každý rok posune asi o 45 km ze severu na severozápad.

Pochopení těchto velkých rozdílů je důležité pro provoz družice při použití IGRF-13 jako reference a pro výzkum fyziky zemské magnetosféry, ionosféry a termosféry.

Nejistota modelu byla nejvyšší v arktických a antarktických oblastech a statistická analýza odhalila, že asymetrie mezi arktickými a antarktickými oblastmi byla hlavním faktorem rozdílů v modelech.

„Často předpokládáme, že mezi severními a jižními polárními oblastmi existuje téměř identické magnetické pole, ale ve skutečnosti jsou velmi odlišné,“ řekl Yining Shi, asistent výzkumu na University of Michigan pro vesmír a klimatickou vědu a inženýrství. odpovídající autor studie. .

Dva geografické póly vymezují různé magnetické souřadnice. Severní pól je vymezen přibližně 84° magnetickou šířkou (MLAT) a 169° magnetickou délkou (MLON) a jižní pól je vymezen přibližně -74° MLAT a 19° MLON.

Polární orbitální dráha satelitů Swarm vytváří vzorkování s vysokou koncentrací měření kolem geografických pólů, což zhoršuje modelové variace.

„Pochopení, že to, co je připisováno geofyzikálním poruchám, je ve skutečnosti způsobeno asymetrií zemského magnetického pole, nám pomůže vytvořit lepší modely zemského magnetického pole a také nám pomůže při satelitní navigaci a letu,“ řekl Mark Muldwin, Arthur F. Thurnau. Profesor. Climate and Space Science and Engineering na UM a autor studie.

Dalším problémem, který se týká navigační komunity, je to, že polární magnetické pole se za posledních zhruba deset let rychle změnilo.

„To přidává na složitosti vytváření přesných modelů magnetického pole,“ řekl Muldwyn.