Аннотация:
Глобальное магнитное поле Земли, существующее благодаря работе внутреннего динамо-механизма, подвержено с момента своего формирования непрерывным изменениям, происходящим на различных масштабах времени. Палеоданные свидетельствуют о том, что сравнительно длительные периоды эволюционных изменений сменяются быстрыми инверсиями. Согласно наблюдениям современное магнитное поле Земли ослабевает, а магнитные полюсы смещаются, что может говорить о начале процесса инверсии. В работе проведена аппроксимация коэффициентами Гаусса компонент земного магнитного поля за последние 100 лет. Методом экстраполяции оценено, что магнитная дипольная компонента обратится в нуль к 3600 г., при этом геомагнитное поле будет определяться меньшей по величине квадрупольной магнитной составляющей. Развита численная модель, позволяющая оценить и провести сравнение потоков галактических и солнечных космических лучей в магнитосфере Земли, а также на её поверхности в периоды доминирования дипольного или квадрупольного полей. Принята во внимание роль атмосферы, поглощающей частицы космических лучей. Оценена величина радиационной опасности для людей на Земле и на высоте ∼400 км, соответствующей орбите Международной космической станции. Показано, что в максимально неблагоприятный для человечества период инверсии, когда магнитное поле Земли достигнет минимума, поток галактических космических лучей на Земле может возрасти не более чем в три раза, а радиационная опасность не превысит предельно допустимой дозы. Таким образом, опасность периодов магнитной инверсии для людей и природы в целом не может привести к фатальному исходу, несмотря на то что в период инверсии структура магнитосферы должна кардинально измениться.
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (гранты 16-02-00479, 16-52-16009-НЦНИЛ-а и 17-29-01022), а также Российским научным фондом (грант 16-17-10097).
Поступила:27 июня 2017 г. Доработана: 27 июля 2017 г. Одобрена в печать: 28 июля 2017 г.
Образец цитирования:
О. О. Царёва, Л. М. Зелёный, Х. В. Малова, М. В. Подзолко, Е. П. Попова, В. Ю. Попов, “Что ожидает человечество при инверсии магнитного поля Земли: угрозы мнимые и подлинные”, УФН, 188:2 (2018), 207–220; Phys. Usp., 61:2 (2018), 191–202
А. В. Богомолов, В. В. Богомолов, А. Ф. Июдин, В. В. Калегаев, М. В. Коржик, В. И. Оседло, М. В. Подзолко, В. В. Сазонов, С. И. Свертилов, “Высотный ход потоков суб-релятивистских электронов в области Южно-Атлантической аномалии по данным измерений на спутнике формата кубсат “СириусСат-1””, Письма в ЖЭТФ, 119:4 (2024), 310–316; A. V. Bogomolov, V. V. Bogomolov, A. F. Iyudin, V. V. Kalegaev, M. V. Korzhik, V. I. Osedlo, M. V. Podzolko, V. V. Sazonov, S. I. Svertilov, “Altitude behavior of subrelativistic electron fluxes in the region of the south atlantic anomaly according to measurements on the SiriusSat-1 satellite”, JETP Letters, 119:4 (2024), 324–329
M. Yu. Reshetnyak, “Behaviour of the Geomagnetic Field during Reversals and Excursions”, Moscow Univ. Phys., 79:1 (2024), 107
Daniil Tolmachev, Roman Chertovskih, Simon Ranjith Jeyabalan, Vladislav Zheligovsky, “Predictability of Magnetic Field Reversals”, Mathematics, 12:3 (2024), 490
В. В. Кузнецов, “Об особенностях очередной инверсии геомагнитного поля”, Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 37:4 (2021), 131–140
O. O. Tsareva, V. Yu. Popov, H. V. Malova, L. M. Zelenyi, “An analytical two-dimensional model of the planet's magnetosphere”, Mosc. Univ. Phys. Bull., 76:5 (2021), 392–397
O. O. Tsareva, E. M. Dubinin, H. V. Malova, V. Yu. Popov, L. M. Zelenyi, “Atmospheric escape from the earth during geomagnetic reversal”, Ann. Geophys., 63:2 (2020), PA222
O. O. Tsareva, L. M. Zelenyi, Kh. V. Malova, V. Yu. Popov, “Radiation belts during a magnetic field reversal”, Cosmic Res., 58:4 (2020), 227–233
O. O. Tsareva, “Generalization of stormer theory for an axisymmetric superposition or dipole and quadrupole fields”, J. Geophys. Res-Space Phys., 124:4 (2019), 2844–2853
O.O. Tsareva, V.Yu. Popov, H.V. Malova, E.P. Popova, M.V. Podzolko, L.M. Zelenyi, “RADIATION HAZARD ON EARTH AND IN NEAR-EARTH SPACE DURING MAGNETIC FIELD INVERSION”, JOR, 47:1 (2019), 129