МАГНІТОСФЕРА ЗЕМЛІ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, БУДОВА, ГАЗИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Магнітосфера Землі магнітна оболонка планети проти течії заряджених частинок , що Сонце безперервно випромінює. Це викликано взаємодією власного магнітного поля з сонячним вітром.

Це не унікальна властивість Землі, оскільки існує багато інших планет у Сонячній системі, які мають власне магнітне поле, такі як: Юпітер, Меркурій, Нептун, Сатурн або Уран.

Рисунок 1. Магнітосфера Землі та її взаємодія із сонячним вітром. Джерело: Wikimedia Commons.

Цей потік речовини, що витікає із зовнішніх шарів нашої зірки, робить це у вигляді розрідженої речовини, званої плазмою. Це вважається четвертим станом речовини, схожим на газоподібний стан, але в якому високі температури забезпечили частинку електричний заряд. Він складається в основному з протонів і вільних електронів.

Сонячна корона випромінює ці частинки з такою кількістю енергії, що вони можуть уникнути сили тяжіння в безперервному потоці. Це так званий сонячний вітер, який має власне магнітне поле. Його вплив поширюється на всю Сонячну систему.

Завдяки взаємодії між сонячним вітром та геомагнітним полем утворюється перехідна зона, яка огороджує магнітосферу Землі.

Сонячний вітер, який має високу електричну провідність, відповідає за спотворення магнітного поля Землі і стискає його на стороні, зверненій до Сонця. Ця сторона називається стороною дня. На протилежному або нічному боці поле відходить від Сонця і його лінії розтягуються, утворюючи своєрідний хвіст.

характеристики

- Області магнітного впливу

Сонячний вітер модифікує лінії магнітного поля Землі. Якби не він, лінії розширилися б до нескінченності, ніби це барний магніт. Взаємодія між сонячним вітром і магнітним полем Землі породжує три регіони:

1) Міжпланетна зона, де вплив магнітного поля Землі не відчутний.

2) Магнітофунда або магнітопровідна оболонка, являючи собою область, де відбувається взаємодія між земним полем і сонячним вітром.

3) Магнітосфера - область простору, яка містить магнітне поле Землі.

Магніто-чохол обмежений двома дуже важливими поверхнями: магнітопауза і ударний фронт.

Малюнок 2. Будова магнітосфери. Джерело: Wikimedia Commons.

Магнітопауза - це гранична поверхня магнітосфери, приблизно 10 радіусів Землі на денній стороні, але її можна додатково стиснути, особливо коли велика кількість маси проливається з сонячної корони.

Зі свого боку ударна передня або ударна дуга - це поверхня, яка відокремлює магнітову оболонку від міжпланетної зони. Саме на цьому краї магнітний тиск починає уповільнювати частинки сонячного вітру.

- Внутрішня частина магнітосфери

На схемі на малюнку 2 в магнітосфері або порожнині, що містить магнітне поле Землі, виділяються добре диференційовані ділянки:

- Плазмасфера

- Плазмовий лист

- Магнето-клей або магнітний клей

- Нейтральна точка

Плазмова сфера

Плазмасфера - область, утворена плазмою частинок іоносфери. Частинки, що надходять безпосередньо з сонячної корони, які вдалося прокрастися, також зупиняться на цьому.

Усі вони утворюють плазму, не настільки енергійну, як сонячний вітер.

Цей регіон починається на 60 км над земною поверхнею і простягається до 3 або 4 разів більше радіусу Землі, включаючи іоносферу. Плазмасфера обертається поряд із Землею і частково перекривається знаменитими радіаційними поясами Ван-Аллена.

Магніто клей і плазмовий лист

Зміна напрямку земного поля внаслідок сонячного вітру зароджує магнітотейл, а також обмежену зону між лініями магнітного поля з протилежними напрямками: плазмовий лист, також відомий як поточний лист, товщиною декількох наземних радіусів. .

Нейтральна точка

Нарешті, нейтральна точка - це місце, де інтенсивність магнітної сили повністю скасовується. Один з них показаний на малюнку 2, але їх більше.

Між денною та нічною частиною магнітопаузи виникає розрив, який називається куссером, де лінії магнітної сили сходяться до полюсів.

Це є причиною виникнення північного сяйва, оскільки частинки сонячного вітру обертаються по спіралі за магнітними лініями. Таким чином їм вдається дістатися до верхньої атмосфери полюсів, іонізуючи повітря і утворюючи плазми, які випромінюють яскраво забарвлене світло і рентген.

Гази

Магнітосфера містить помітні кількості плазми: іонізований газ низької щільності, що складається з позитивних іонів та негативних електронів, у таких пропорціях, що ціле майже нейтральне.

Щільність плазми сильно змінюється, коливається від 1 до 4000 частинок на кубічний сантиметр, залежно від площі.

Гази, які походять із плазми магнітосфери, надходять із двох джерел: сонячного вітру та наземної іоносфери. Ці гази утворюють у магнітосфері плазму, що складається з:

- Електрони

- протони і 4%

- альфа-частинки (іони гелію)

Всередині цих газів створюються складні електричні струми. Інтенсивність струму плазми в магнітосфері становить приблизно 2 х 10 ²⁶ іонів в секунду.

Таким же чином, це дуже динамічна структура. Наприклад, всередині плазмосфери період напіввиведення плазми становить кілька днів, і її рух є головним чином обертальним.

Навпаки, у більшості зовнішніх областей плазмового листа період напіввиведення становить години, а його рух залежить від сонячного вітру.

Гази сонячного вітру

Сонячний вітер походить від сонячної корони, зовнішнього шару нашої зірки, який знаходиться при температурі в кілька мільйонів Кельвінів. Струми іонів і електронів стріляють звідти і розсіюються по простору зі швидкістю 10 ⁹ кг / с або 10 ³⁶ частинок в секунду.

Дуже гарячі гази, що надходять від сонячного вітру, розпізнаються за вмістом іонів водню та гелію. Однією частиною вдається ввійти в магнітосферу через магнітопаузу, через явище, яке називається магнітним відновленням.

Сонячний вітер являє собою джерело втрати речовини і імпульс кута Сонця, що є частиною його еволюції як зірки.

Гази з іоносфери

Основним джерелом плазми в магнітосфері є іоносфера. Там переважають гази - кисень і водень, які надходять із земної атмосфери.

В іоносфері вони проходять процес іонізації за рахунок ультрафіолетового випромінювання та іншого високоенергетичного випромінювання, переважно від Сонця.

Плазма іоносфери холодніша, ніж у сонячного вітру, однак невелика частка її швидких частинок здатна долати гравітацію та магнітне поле, а також потрапляти в магнітосферу.

Список літератури

1. Цифрова бібліотека ILCE. Сонце і Земля. Бурхливі стосунки. Відновлено з: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. POT. Хвіст магнітосфери. Відновлено з: spof.gsfc.nasa.gov.
3. POT. Магнітопауза. Отримано з: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Остер, Л. 1984. Сучасна астрономія. Редакційна реверте.
5. Вікіпедія. Магнітосфера. Відновлено з: en.wikipedia.org.
6. Вікіпедія. Сонячний вітер. Відновлено з: es.wikipedia.org.