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南緯26°37′ 西経49°04′ / 南緯26.61° 西経49.06° / -26.61; -49.06
南大西洋異常域（SAA ）は、地球の内側のヴァン・アレン放射線帯が地表に最も接近し、高度200キロメートル（120マイル）まで下がっている領域です。これにより、この地域のエネルギー粒子の流量が増加し、軌道を周回する衛星（ISSを含む）が通常よりも高いレベルの電離放射線にさらされることになります。
この効果は、地球と磁気双極子の非同心性によって引き起こされ、最近その強度が増していることが観測されています。[定量化] SAA は、地球中心の理想的な双極子場に比べて 地球の磁場が最も弱い地球近傍領域です。
意味
SAAの領域は、海面での地球の磁場の強度が32,000ナノテスラ未満に制限されており、 [1]これは電離層高度の双極 磁場に相当します。[2]しかし、磁場自体の強度は勾配として変化します。[1] ：図1
位置と形状
ヴァン・アレン帯は地球の磁軸を中心に対称で、磁軸は地球の自転軸に対して約11°傾いています。地球の磁軸と自転軸の交点は地球の中心ではなく、約450～500 km（280～310マイル）離れたところにあります。この非対称性のため、内側のヴァン・アレン帯は南大西洋上で地球の表面に最も近く、高度200 km（120マイル）まで下がり、北太平洋上で地球の表面から最も遠くなります。[3] [4]
地球の磁気を、小さいが強度の強い棒磁石（「磁気双極子」）で表すと、磁石を赤道面ではなく、シンガポールの方向に少し北にずらして置くことで、SAAの変化を説明できます。その結果、南アメリカ北部と南大西洋のシンガポールの反対側の点付近では、磁場が比較的弱くなり、そこに閉じ込められた放射線帯の粒子に対する反発力が低下し、その結果、これらの粒子は通常よりも上層大気の奥深くまで到達します。[5]
SAA の形状は時間とともに変化します。1958 年に最初に発見されて以来、SAA の南限はほぼ一定のままですが、北西、北、北東、東への長期的な拡大が測定されています。[6]さらに、SAA の形状と粒子密度は日周ベースで変化し、粒子密度が最大になるのはほぼ現地の正午です。高度約 500 km (310 マイル) で、SAA は地理的緯度-50° から 0°、経度-90° から +40° に広がっています。 [7] SAA の最も強度が高い部分は、年間約 0.3° の速度で西に移動しており、以下に挙げる参考文献で顕著です。SAA の移動速度は、地球の核と表面の自転差に非常に近く、年間 0.3° から 0.5° と推定されています。
現在の文献によると、SAAの発見以来、地磁気の緩やかな弱化がSAAの境界の変化の原因の一つとなっている。地磁気が弱まり続けると、ヴァン・アレン帯の内側が地球に近づき、特定の高度でSAAがそれに応じて拡大する。[8]中期完新世の間、SAAが占める地域の地球の磁場は、現在の活動とは対照的に、比較的穏やかで静止していた。[9]
南大西洋異常は、アフリカ大低せん断速度地域と呼ばれる地球内部の非常に密度の高い岩石の巨大な貯留層によって引き起こされると思われます。[10]
異常の位置は、最大磁束の位置か磁束の重心の位置である可能性があり、後者はサンプリングノイズの影響を受けにくく、全体としての特徴をよりよく表しています。2021年1月、重心は26°37′S 49°04′W / 26.61°S 49.06°W / -26.61; -49.06付近にあり、年間約0.23°S 0.34°W移動しています。[11]
強度と効果
南大西洋異常帯は、数百キロメートルの高度で地球を周回する天文衛星やその他の宇宙船にとって大きな意味を持ちます。これらの軌道は、衛星を定期的に異常帯に通し、ヴァン・アレン帯の内側に閉じ込められた陽子によって引き起こされる強力な電離放射線に数分間さらします。
スペースシャトルSTS-94飛行時の測定では、荷電粒子からの吸収線量率が112～175μGy/日に広がり、線量当量率が264.3～413μSv/日に及んだことが確認されている。[12]
国際宇宙ステーションは、 51.6°の傾斜角で軌道を回っており、この問題に対処するために追加の遮蔽が必要である。ハッブル宇宙望遠鏡は、 SAAを通過する間、感度の高い紫外線検出器で観測を行わない。[13]この異常域を通過すると、スカイラブ ・アポロ望遠鏡マウントの太陽フレアセンサーに誤報が発生した。 [14]宇宙飛行士もこの領域の影響を受け、宇宙飛行士の視野に見られる特異な「流れ星」（閃光）の原因と言われている。これは宇宙線視覚現象と呼ばれる効果である。[15]南大西洋異常域を通過したことが、 2007年にグローバルスターネットワークの衛星が故障した原因であると考えられている。[16]
PAMELA実験はSAAを通過する際に、予想よりも桁違いに高い反陽子レベルを検出した。これはヴァン・アレン帯が地球の上層大気と宇宙線の相互作用によって生成された反粒子を閉じ込めていることを示唆している。[17]
NASAは、スペースシャトルの飛行中にこの異常現象が起こった際に、現代のノートパソコンがクラッシュしたと報告している。 [18]
2012年10月、国際宇宙ステーションに接続されたSpaceX CRS-1 Dragon宇宙船は、異常現象を通過した際に一時的な問題を経験しました。[19]
SAAは、日本で最も強力なX線観測衛星である「ひとみ」の破壊につながる一連の出来事を引き起こしたと考えられている。この異常により、一時的に方向探知機構が機能しなくなり、衛星は正常に機能していないジャイロスコープのみに頼らざるを得なくなり、その後、制御不能に陥り、その過程で太陽電池パネルを失った。[20]
参照
参考文献
- ^ ab Pavón-Carrasco, F. Javier; De Santis, Angelo (2016年4月). 「南大西洋異常帯：地磁気逆転の可能性の鍵」. Frontiers in Earth Science . 4. 40. Bibcode :2016FrEaS...4...40P. doi : 10.3389/feart.2016.00040 . hdl : 10261/184585 .
- ^ ラオ、GS (2010)。グローバルナビゲーション衛星システム：衛星通信の基本。ニューデリー：タタ・マグロウヒル。p. 125。ISBN 978-0-07-070029-1。
- ^ スタシノプロス、エパミノンダス G.;ザプソス、マイケル A.シュタウファー、クレイグ A. (2015 年 12 月)。 40 年間の「漂流」と SAA の変化 (報告書)。 NASAゴダード宇宙飛行センター。 NASA/TM-2015-217547、GSFC-E-DAA-TN28435。
- ^ Crotts, Arlin (2014). 『新月：水、探査、そして未来の居住』ケンブリッジ大学出版局168 ページISBN 978-0-521-76224-3。
- ^ 「FAQ: 「偉大な磁石、地球」」NASA . 2015年7月31日閲覧。
- ^ ブロード、ウィリアム・J. (1990 年 6 月 5 日)。「地球の『沈み』は宇宙では大きな問題」ニューヨーク・タイムズ。2009年12 月 31 日閲覧。
- ^ 「南大西洋異常現象」。天体物理学者に聞く。NASA。1996年10月4日。2007年11月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年10月16日閲覧。
- ^ スウォーム探査機が地球の磁場の弱まりを調査（レポート）。ESA。2020年5月20日。 2023年2月5日閲覧。
- ^ ジャケト、プリニオ;トリンダーデ、リカルド IF;テラノヴァ、フィリペ。ファインバーグ、ジョシュア M.ノヴェッロ、ヴァルディール F.ストライキス、ニコラス M.シュレードル、ピーター。アゼベド、ヴィトール。シュトラウス、ベック E.クルーズ、フランシスコ W.チェン、ハイ。エドワーズ、R. ローレンス（2022 年 3 月 15 日）。 「南アメリカ中央部における完新世中期から後期の静かな野外活動を示す石筍の古地磁気記録」。ネイチャーコミュニケーションズ。13 (1): 1349. Bibcode :2022NatCo..13.1349J。土井: 10.1038/s41467-022-28972-8。ISSN 2041-1723。PMC 8924270。
- ^ 「科学者たちは宇宙の穴について少し不安になっている」Yahoo Finance。2023年4月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年4月1日閲覧。
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- ^ Badhwar, G. D; Kushin, V. V; Akatov, Yu A; Myltseva, V. A (1999-06-01). 「低軌道における捕捉陽子フラックス異方性による線量率への影響」.放射線測定. 30 (3): 415–426. Bibcode :1999RadM...30..415B. doi :10.1016/S1350-4487(99)00068-2. ISSN 1350-4487. PMID 11543145.
- ^ 「ハッブル宇宙望遠鏡、10万回目の撮影という節目を達成」。宇宙望遠鏡科学研究所。1996年7月18日。 2009年1月25日閲覧。
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- ^ 「Space Intelligence News」(PDF)。Ascend。2007年3月。2007年2月14日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ Adriani, O.; Barbarino, GC; Bazilevskaya, GA; Bellotti, R.; Boezio, M.; et al. (2011年8月). 「地磁気捕捉宇宙線反陽子の発見」. The Astrophysical Journal Letters . 737 (2). L29. arXiv : 1107.4882 . Bibcode :2011ApJ...737L..29A. doi :10.1088/2041-8205/737/2/L29.
- ^ シセロフ、スティーブン (2010 年 6 月 28 日)。「シャトル コンピューターが信頼性の記録をナビゲート」NASA。2010年7 月 3 日閲覧。
- ^ Bergin, Chris (2012年10月19日). 「ドラゴン、小さな問題にも関わらずISS滞在を楽しむ」NASA Spaceflight . 2012年10月20日閲覧。
- ^ Moon, Mariella (2016年4月29日). 「日本の最も強力なX線衛星は死んだ」. Engadget . 2016年4月29日閲覧。
外部リンク
- 「地球の中心核の磁気の謎」BBCニュース。「磁気反転」セクションには、過去 400 年間にわたる南大西洋異常帯の成長と動きを示すビデオが含まれています。