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地球磁场主题，是我一直想做的。现在，把该领域近几年最新科研成果展示给大家。本系列共三部分，这是结束篇。本文只适合科普，感兴趣的专业童鞋可去原文网站浏览。
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磁场被认为主要是由过热的、旋转的液态铁海洋产生的，这些液态铁构成了我们脚下 3000 公里处的地球外核。就像自行车发电机中的旋转导体一样，它会产生电流，从而产生不断变化的电磁场。其他磁性来源来自地幔和地壳中的矿物质，而电离层、磁层和海洋也发挥作用。ESA 的三颗 Swarm 卫星旨在精确识别和测量这些不同的磁信号。这将带来对许多自然过程的新见解，从发生在地球深处的自然过程到由太阳活动引起的太空天气。图片来源：ESA/ATG Medialab
Swarm探测出地球磁场减弱
欧洲航天局 2020 年 5 月 20 日
在从非洲延伸到南美洲的地区，地球磁场正在逐渐减弱。这种奇怪的行为让地球物理学家感到困惑，并正在对围绕地球运行的卫星造成技术干扰。科学家们正在使用来自 ESA 的 Swarm 卫星的数据来提高我们对这个被称为“南大西洋异常区”的区域的了解。
地球磁场对我们星球上的生命至关重要。它是一种复杂而动态的力量，可以保护我们免受宇宙辐射和来自太阳的带电粒子的伤害。磁场主要是由过热的、旋转的液态铁海洋产生的，这些液态铁构成了我们脚下约 3000 公里处的外核。作为自行发电机中的旋转导体，它会产生电流，进而产生我们不断变化的电磁场。
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这个领域远非静态，在强度和方向上都有所不同。例如，最近的研究表明，北磁极的位置正在迅速变化。
在过去的 200 年中，磁场强度在全球平均下降了约 9%。在非洲和南美洲之间形成了大片磁场强度减弱的区域，被称为南大西洋异常区。
从 1970 年到 2020 年，该区域的最小场强从大约 24 000 纳特斯拉下降到 22 000 纳特斯拉，同时异常区域以每年大约 20 公里的速度增长并向西移动。在过去的五年里，第二个最小强度中心出现在非洲西南部——这表明南大西洋异常可能分裂成两个独立的单元。
南大西洋异常指的是我们的防护罩薄弱的区域。该动画根据 Swarm 卫星星座收集的数据显示了 2014 年至 2020 年地球表面的磁场强度。图片来源：DTU 空间地磁学部
地球磁场通常被想象成一个位于行星中心的强大偶极条形磁铁，与自转轴倾斜约 11°。然而，南大西洋异常区的增长表明产生该场的过程要复杂得多。简单的偶极模型无法解释最近的第二个最小值的发展。
来自 Swarm 数据、创新和科学集群 (DISC) 的科学家正在使用来自 ESA 的 Swarm卫星星座的数据来更好地了解这种异常情况。卫星群旨在识别和精确测量构成地球磁场的不同磁信号。
来自德国地球科学研究中心的尤尔根·马兹卡 说：“南大西洋异常的新的东部最小值在过去十年中出现，并且近年来正在蓬勃发展。我们非常幸运能够将 Swarm 卫星送入轨道调查南大西洋异常的发展。现在的挑战是了解地球核心驱动这些变化的过程。”
据推测，当前磁场的减弱是否表明地球正走向显着的磁极反转——南北磁极交换位置。此类事件在地球历史上已多次发生，尽管我们早就应该了解这些逆转发生的平均速度（大约每 25 万年一次），但现在发生在南大西洋的下降强度完全在我们认为正常水平的波动范围内。
南大西洋异常指的是我们的防护罩薄弱的区域。地图上的白点表示 2014 年 4 月至 2019 年 8 月 Swarm 仪器记录辐射影响时的个别事件。背景是卫星高度 450 公里处的磁场强度。图片来源：DTU 空间地磁学部
在地表水平上，南大西洋异常没有引起恐慌。但是，由于该地区的磁场较弱，因此飞越该地区的卫星和其他航天器更容易出现技术故障，因此带电粒子可以穿透低地球轨道卫星的高度。
南大西洋异常的起源之谜尚未解开。然而，有一件事是肯定的：来自 Swarm 的磁场观测为地球内部几乎不为人知的过程提供了令人兴奋的新见解。
附：
地球磁场保护我们免受宇宙辐射和带电粒子轰击，但它是在不断变化的永久状态。磁北漂移，每隔几十万年，磁极就会翻转一次，这样指南针就会指向南方而不是北方。此外，磁场强度不断变化——目前显示出明显减弱的迹象。
该磁场在南大西洋上空特别弱 - 被称为南大西洋异常。由于卫星暴露在该区域的强辐射下，这种弱磁场间接导致了许多临时卫星“打嗝”（称为单次事件翻转）。
该动画显示了由 ESA 的 Swarm 三颗卫星测量的地球磁场从 2014 年 1 月到 2014 年 6 月的变化。地球不断变化的磁场。来源：欧空局/Dot2Dot
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