RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2018

 / 

Февраль

←  →

1000-й номер журнала "Успехи физических наук". Физика наших дней


Что ожидает человечество при инверсии магнитного поля Земли: угрозы мнимые и подлинные

 а,  а,  б, а,  б,  б, в,  г, д
а Институт космических исследований РАН, ул. Профсоюзная 84/32, Москва, 117997, Российская Федерация
б Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
в Институт физики земли им. О.Ю. Шмидта РАН, ул. Большая Грузинская 10, Москва, 123995, Российская Федерация
г Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
д Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация

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.

Текст pdf (927 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2017.07.038190
Ключевые слова: геомагнитное динамо, инверсия магнитного поля, геомагнитное поле, моделирование, галактические космические лучи, солнечные космические лучи, радиационная безопасность
PACS: 91.25.Cw, 91.25.Mf, 94.20.wq (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.07.038190
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/2/e/
000435333700004
2-s2.0-85047548826
2018PhyU...61..191T
Цитата: Царёва О О, Зелёный Л М, Малова Х В, Подзолко М В, Попова Е П, Попов В Ю "Что ожидает человечество при инверсии магнитного поля Земли: угрозы мнимые и подлинные" УФН 188 207–220 (2018)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 27 июня 2017, доработана: 27 июля 2017, 28 июля 2017

English citation: Tsareva O O, Zelenyi L M, Malova H V, Podlozko M V, Popova E P, Popov V Yu “What expects humankind during the inversion of the Earth's magnetic field: threats imagined and real” Phys. Usp. 61 191–202 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2017.07.038190

Список литературы (67) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (8) Похожие статьи (5)

  1. Vine F J, Matthews D H Nature 199 947 (1963)
  2. Gubbins D Rev. Geophys. 32 61 (1994)
  3. Korte M, Mandea M Earth Planets Space 60 937 (2008)
  4. Jacobs J A Reversals of the Earth's Magnetic Field (New York: Cambridge Univ. Press, 1994)
  5. Gubbins D, Kelly P J. Geophys. Res. 100 14955 (1995)
  6. Soler-Arechalde A M et al. Front. Earth Sci. 3 11 (2015)
  7. Sagnotti L et al. Geophys. J. Int. 199 1110 (2014)
  8. Glassmeier K-H et al. Int. J. Astrobiol. 8 147 (2009)
  9. Glaßmeier K-H, Soffel H, Negendank J F W Geomagnetic Field Variations (Advances in Geophysical and Environmental Mechanics and Mathematics, Eds K-H Glaßmeier, H Soffel, J F W Negendank) (Berli: Springer-Verlag, 2009) p. 1
  10. Glassmeier K-H, Vogt J Space Sci. Rev. 155 387 (2010)
  11. Hoffman K A Nature 359 789 (1992)
  12. Kida S, Araki K, Kitauchi H J. Phys. Soc. Jpn. 66 2194 (1997)
  13. Olson P, Driscoll P, Amit H Phys. Earth Planet. Inter. 173 121 (2009)
  14. Sheyko A, Finlay С С, Jackson A Nature 539 551 (2016)
  15. Vogt J et al. J. Geophys. Res. 109 A12221 (2004)
  16. Glassmeier K-H et al. Ann. Geophys. 22 3669 (2004)
  17. Stadelmann A et al. Earth Planets Space 62 333 (2010)
  18. Максимочкин В И, Целебровский А Н, Шрейдер А А Уч. зап. физ. фак. МГУ 3 1631910 (2016)
  19. Schmidt A Gerlands Beiträge Geophys. 41 346 (1934)
  20. Merrill R T, McFadden P L Rev. Geophys. 37 201 (1999)
  21. Valet J, Meynadier L Nature 366 234 (1993)
  22. Williams I, Fuller M J. Geophys. Res. 86 11657 (1981)
  23. Clement B M, Kent D V Phys. Earth Planet. Inter. 39 301 (1985)
  24. Clement B M Earth Planet. Sci. Lett. 104 48 (1991)
  25. Bradford M C, Kent D V J. Geophys. Res. 89 1049 (1984)
  26. Popova H J. Phys. Conf. Ser. 681 012021 (2016)
  27. Попова Е П УФН 186 577 (2016); Popova E P Phys. Usp. 59 513 (2016)
  28. Ruzmaikin A A Comm. Astrophys. 9 85 (1981)
  29. Kitiashvili I, Kosovichev A G Astrophys. J. 688 L49 (2008)
  30. Kitiashvili I, Kosovichev A G Geophys. Astrophys. Fluid Dyn. 103 53 (2009)
  31. Соколов Д Д, Нефедов С Н Вычислительные методы и программирование 8 195 (2007)
  32. Нефедов С Н, Соколов Д Д Астрон. журн. 87 278 (2010); Nefedov S N, Sokoloff D D Astron. Rep. 54 247 (2010)
  33. Соколов Д Д и др. Письма в Астрон. журн. 34 842 (2008); Sokoloff D D et al. Astron. Lett. 34 761 (2008)
  34. Собко Г С и др. Геомагнетизм и аэрономия 52 271 (2012); Sobko G S et al. Geomagn. Aeronom. 52 254 (2012)
  35. Popova H Magnetohydrodynamics 49 59 (2013)
  36. Hoyng P Astron. Astrophys. 272 321 (1993)
  37. ISO 15390:2004. Space environment (natural and artificial) — Galactic cosmic ray model, https://www.iso.org/standard/37095.html
  38. Ныммик Р А Космические исследования 31 51 (1993)
  39. Thébault E, Finlay C C, Toh H Earth Planets Space 67 158 (2015)
  40. Thébault E et al. Earth Planets Space 67 79 (2015)
  41. Гальпер A M Космические лучи (М.: МИФИ, 2002)
  42. Калмыков Н Н, Куликов Г В, Роганова Т М Модель космоса Т. 1 (Под ред. М И Панасюка) (М.: КДУ, 2007) с. 62
  43. Sato T et al. Radiat. Res. 170 244 (2008)
  44. Sato T PLoS ONE 10 e0144679 (2015)
  45. Dietze G Proc. of the IRPA-10, 10th Intern. Congress of the Intern. Radiation Protection Association, 14 - 19 May 2000, Hiroshima, Japan (Hiroshima: IRPA, 2000) p. EO-3
  46. Антонов Р А Модель космоса Т. 1 (Под ред. М И Панасюка) (М.: КДУ, 2007)
  47. Siscoe G L, Chen C-K J. Geophys. Res. 80 4675 (1975)
  48. Saito T, Sakurai T, Yumoto K Planet. Space Sci. 26 413 (1978)
  49. Uffen R J Nature 198 143 (1963)
  50. Sagan C Nature 206 448 (1965)
  51. Kirkby J Surv. Geophys. 28 333 (2007)
  52. Kirkby M J et al. Hydrol. Earth Syst. Sci. 15 3741 (2011)
  53. Sinnhuber B-M et al. Geophys. Res. Lett. 30 1580 (2003)
  54. Melott A L et al. Geophys. Res. Lett. 32 L14808 (2005)
  55. Vogt J et al. J. Geophys. Res. 112 6216 (2007)
  56. Winkler H et al. J. Geophys. Res. 113 2302 (2008)
  57. Svensmark H, Friis-Christensen E J. Atmos. Solar Terr. Phys. 59 1225 (1997)
  58. Lemair J F, Singer S F Dynamics of the Earth's Radiation Belts and Inner Magnetosphere (Geophysical Monograph) Vol. 199 (Eds D Summers et al.) (Washington, DC: American Geophysical Union, 2012) p. 355
  59. Doake C S M Nature 267 415 (1977)
  60. Simpson J F Geol. Soc. Am. Bull. 77 197 (1966)
  61. Doake C S M Earth Planet. Sci. Lett. 38 313 (1978)
  62. Opdyke N D Int. J. Bioclimat. Biometeorol. 3 253 (1959)
  63. Watkins N D, Goodell H G Science 156 1083 (1967)
  64. Black D I Earth Planet. Sci. Lett. 3 225 (1967)
  65. Harrison C G A, Somayajulu B L K Nature 212 1193 (1966)
  66. Zarrouk N, Bennaceur R Int. J. Astrobiol. 8 (3) 169 (2009)
  67. Ponert J, Príhoda P Bioastronomy 2007, Molecules, Microbes and Extraterrestrial Life, Proc. of a Workshop, 16 - 20 July 2007, San Juan, Puerto Rico (ASP Conf. Ser.) Vol. 420 (Eds K J Meech et al.) (San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2009) p. 259
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение