شذوذ جنوب المحيط الأطلسي

26°37′ جنوبًا 49°04′ غربًا / 26.61° جنوبًا 49.06° غربًا / -26.61؛ -49.06

تُعرف منطقة شذوذ جنوب المحيط الأطلسي ( SAA ) بأنها المنطقة التي يقترب فيها حزام فان ألين الإشعاعي الداخلي للأرض من سطحها ، حيث ينخفض ​​إلى ارتفاع 200 كيلومتر (120 ميلاً) . ويؤدي هذا إلى زيادة تدفق الجسيمات النشطة في هذه المنطقة، مما يعرض الأقمار الصناعية التي تدور في مداراتها (بما في ذلك محطة الفضاء الدولية ) لمستويات أعلى من المعتاد من الإشعاع المؤين . 

ينتج هذا التأثير عن عدم تمركز الأرض حول محورها المغناطيسي . وتُعرف منطقة الشذوذ المغناطيسي الجنوبي (SAA) بأنها المنطقة القريبة من الأرض حيث يكون المجال المغناطيسي للأرض في أضعف حالاته مقارنةً بمجال مغناطيسي مثالي مركزه الأرض.

تُحدَّد منطقة الشذوذ المغناطيسي الجنوبي بشدة المجال المغناطيسي للأرض التي تقل عن 32000 نانوتسلا عند مستوى سطح البحر، ^{[ 2 ]} وهو ما يتوافق مع المجال المغناطيسي ثنائي القطب على ارتفاعات الغلاف الأيوني . ^{[ 3 ]} ومع ذلك، يتغير المجال نفسه في شدته على شكل تدرج. ^{[ 2 ] : الشكل 1}

تتميز أحزمة فان ألين الإشعاعية بتناظرها حول المحور المغناطيسي للأرض، والذي يميل بزاوية تقارب 11 درجة بالنسبة لمحور دوران الأرض. ولا يقع تقاطع المحورين المغناطيسي والدوراني للأرض في مركزها، بل على بُعد يتراوح بين 450 و500 كيلومتر (280 إلى 310 أميال) . وبسبب هذا التناظر، يكون حزام فان ألين الداخلي أقرب ما يكون إلى سطح الأرض فوق جنوب المحيط الأطلسي، حيث ينخفض ​​إلى ارتفاع 200 كيلومتر (120 ميلاً) ، وأبعد ما يكون عن سطح الأرض فوق شمال المحيط الهادئ. ^{[ 4 ] [ 5 ]}    

شدة المجال المغناطيسي في مركز شذوذ جنوب المحيط الأطلسي، من عام 1840 إلى عام 2020.

منطقة الشذوذ في جنوب المحيط الأطلسي، من عام 1840 إلى عام 2020.

إذا ما تم تمثيل مغناطيسية الأرض بمغناطيس قضيب صغير الحجم ولكنه قوي الشدة (" ثنائي القطب المغناطيسي ")، فيمكن توضيح تغيرات منطقة الشذوذ المغناطيسي الجنوبي (SAA) بوضع المغناطيس ليس في مستوى خط الاستواء، بل على مسافة صغيرة شمالاً، مُزاحاً تقريباً باتجاه سنغافورة . ونتيجة لذلك، فوق شمال أمريكا الجنوبية وجنوب المحيط الأطلسي، بالقرب من النقطة المقابلة لسنغافورة ، يكون المجال المغناطيسي ضعيفاً نسبياً، مما يؤدي إلى انخفاض قوة التنافر مع الجسيمات المحصورة في أحزمة الإشعاع هناك، وبالتالي تصل هذه الجسيمات إلى أعماق أكبر في الغلاف الجوي العلوي مما كانت ستصل إليه لولا ذلك. ^{[ 6 ]}

يتغير شكل منطقة الشذوذ الجنوبي (SAA) بمرور الوقت. فمنذ اكتشافها الأولي عام 1958، ظلت حدودها الجنوبية ثابتة تقريبًا، بينما لوحظ توسع طويل الأمد باتجاه الشمال الغربي والشمال والشمال الشرقي والشرق. ^{[ 7 ]} بالإضافة إلى ذلك، يتغير شكل منطقة الشذوذ الجنوبي وكثافة جسيماتها يوميًا ، حيث تبلغ أعلى كثافة للجسيمات تقريبًا وقت الظهيرة المحلي. وعلى ارتفاع حوالي 500 كيلومتر (310 أميال) ، تمتد منطقة الشذوذ الجنوبي من خط عرض جغرافي -50° إلى 0° ، ومن خط طول -90° إلى +40° . ^{[ 8 ]} وينجرف الجزء الأكثر كثافة من منطقة الشذوذ الجنوبي غربًا بسرعة 0.3° تقريبًا سنويًا، وهو ما يمكن ملاحظته في المراجع المذكورة أدناه. ويقترب معدل انجراف منطقة الشذوذ الجنوبي من فرق الدوران بين لب الأرض وسطحها، والذي يُقدر بين 0.2° و0.5° سنويًا. ^{[ 9 ]}  

تشير الدراسات الحديثة إلى أن الضعف التدريجي للمجال المغناطيسي الأرضي يُعدّ أحد الأسباب العديدة لتغير حدود منطقة الشذوذ المغناطيسي الجنوبي منذ اكتشافها. ومع استمرار ضعف المجال المغناطيسي الأرضي، يقترب حزام فان ألين الداخلي من الأرض، مصحوبًا بتوسع مماثل لمنطقة الشذوذ المغناطيسي الجنوبي عند ارتفاعات معينة. ^{[ 10 ]} خلال العصر الهولوسيني الأوسط ، كان المجال المغناطيسي للأرض في المنطقة التي تشغلها منطقة الشذوذ المغناطيسي الجنوبي هادئًا نسبيًا، على عكس نشاطه الحالي. ^{[ 11 ]}

يبدو أن شذوذ جنوب المحيط الأطلسي ناتج عن خزان ضخم من الصخور الكثيفة للغاية داخل الأرض يسمى مقاطعة السرعة المنخفضة الكبيرة الأفريقية . ^{[ 12 ]}

يمكن أن يكون موقع الشذوذ هو موقع أقصى تدفق مغناطيسي أو موقع مركز التدفق، وهو أقل تأثرًا بضوضاء أخذ العينات وأكثر تمثيلًا للخاصية ككل. في يناير 2021، كان مركز التدفق يقع بالقرب من 26°37′ جنوبًا 49°04′ غربًا / 26.61° جنوبًا 49.06° غربًا / -26.61؛ -49.06 ، وكان ينجرف بمقدار 0.23° جنوبًا و0.34° غربًا سنويًا. ^{[ 13 ]}

تُعد ظاهرة الشذوذ في جنوب المحيط الأطلسي ذات أهمية كبيرة للأقمار الصناعية الفلكية والمركبات الفضائية الأخرى التي تدور حول الأرض على ارتفاع عدة مئات من الكيلومترات؛ حيث تأخذ هذه المدارات الأقمار الصناعية عبر الشذوذ بشكل دوري، مما يعرضها لعدة دقائق من الإشعاع المؤين القوي، الناتج عن البروتونات المحتجزة في حزام فان ألين الداخلي.

أكدت القياسات التي أجريت على متن مكوك الفضاء STS-94 أن معدلات الجرعة الممتصة من الجسيمات المشحونة قد امتدت من 112 إلى 175 ميكروغراي/يوم، مع معدلات مكافئة للجرعة تتراوح من 264.3 إلى 413 ميكروسيفرت/يوم. ^{[ 14 ]}

تتطلب محطة الفضاء الدولية ، التي تدور في مدار مائل بزاوية 51.6 درجة، حماية إضافية لمواجهة هذه المشكلة. ولا يقوم تلسكوب هابل الفضائي بإجراء عمليات رصد باستخدام كاشفات الأشعة فوق البنفسجية الحساسة أثناء مروره عبر منطقة شذوذ جنوب المحيط الأطلسي. ^{[ 15 ]} وقد تسبب المرور عبر هذه المنطقة في إنذارات خاطئة على مستشعر التوهجات الشمسية في حامل تلسكوب أبولو سكايلاب . [ ^{16 ] كما} يتأثر رواد الفضاء بهذه المنطقة، والتي يُعتقد أنها سبب ظهور ظاهرة "الشهب" الغريبة ( الفوسفينات ) في مجال رؤيتهم، وهي ظاهرة تُعرف باسم الظواهر البصرية للأشعة الكونية . ^{[ 17 ]} ويُعتقد أن المرور عبر شذوذ جنوب المحيط الأطلسي هو سبب تعطل أقمار شبكة غلوبال ستار الصناعية في عام 2007. ^{[ 18 ]}

رصدت تجربة باميلا ، أثناء مرورها عبر منطقة الشذوذ الجنوبي، مستويات من البروتونات المضادة أعلى بكثير من المتوقع. يشير هذا إلى أن حزام فان ألين يحصر الجسيمات المضادة الناتجة عن تفاعل الغلاف الجوي العلوي للأرض مع الأشعة الكونية . ^{[ 19 ]}

أفادت وكالة ناسا بأن أجهزة الكمبيوتر المحمولة الحديثة قد تعطلت عندما مرت رحلات مكوك الفضاء عبر هذه الظاهرة الغريبة. ^{[ 20 ]}

في أكتوبر 2012، واجهت مركبة الفضاء دراغون التابعة لشركة سبيس إكس CRS-1 والمتصلة بمحطة الفضاء الدولية مشكلة عابرة أثناء مرورها عبر الشذوذ. ^{[ 21 ]}

يُعتقد أن الشذوذ الشمسي قد بدأ سلسلة من الأحداث التي أدت إلى تدمير مرصد هيتومي ، أقوى مرصد للأشعة السينية في اليابان. تسبب هذا الشذوذ في تعطيل مؤقت لآلية تحديد الاتجاه، مما جعل القمر الصناعي يعتمد كليًا على الجيروسكوبات التي لم تكن تعمل بشكل صحيح، وبعد ذلك فقد السيطرة عليه، وفقد ألواحه الشمسية في هذه العملية. ^{[ 22 ]}

• انعكاس المجال المغناطيسي الأرضي
• عاصفة مغناطيسية أرضية
• مناطق كبيرة ذات سرعة قص منخفضة
• عملية أرجوس
• الطقس الفضائي

• "الألغاز المغناطيسية في لب الأرض" . بي بي سي نيوز .يحتوي قسم "الانقلاب المغناطيسي" على فيديو يوضح نمو وحركة الشذوذ في جنوب المحيط الأطلسي على مدى السنوات الـ 400 الماضية.