Magnosfera otacza każde ciało polem magnetycznym. Wynika to z faktu, że cząstki z ładunkami odchylają się od pierwotnej linii ruchu pod wpływem magnetyzmu wewnętrznego. Miejsce spotkania energii słonecznej i pola magnetycznego tworzy plazmę pokrywającą powłokę magnetosferyczną.
Wpływ Słońca na Ziemię
Słońce emituje dużą ilość energii, która stale się rozszerza i „odparowuje” na zewnątrz. Ta ekspansja nazywa się wiatrem słonecznym.
Wiatr słoneczny rozprzestrzenia się we wszystkich kierunkach, wypełniając całą przestrzeń międzyplanetarną. Z tego powodu w obszarze międzygwiazdowym powstaje plazma zwana plazmą wiatru słonecznego.
Plazma słoneczna porusza się spiralnie, średnio w ciągu 4 dni pokonuje odstęp między Słońcem a Ziemią.
Słońce uwalnia energię, dzięki której życie toczy się dalej na Ziemi. Jednak niebezpieczne promieniowanie pochodzi również ze Słońca, które jest destrukcyjne dla wszystkich żywych istot na naszej planecie. Kiedy Ziemia porusza się wokół Słońca, promieniowanie rozkłada się nierównomiernie w ciągu roku. Z tego powodu zmieniają się pory roku.
Co chroni Ziemię?
Naturalna struktura planety Ziemi chroni ją przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym. Ziemia otoczona jest kilkoma muszlami:
- magnetosfera, która chroni przed promieniowaniem strumienia słonecznego;
- jonosfera pochłaniająca promieniowanie rentgenowskie i ultrafioletowe;
- warstwa ozonowa, która powstrzymuje szczątkowe ilości promieniowania ultrafioletowego.
W rezultacie biosfera Ziemi (siedlisko żywych organizmów) jest całkowicie chroniona.
Magnetosfera Ziemi jest warstwą ochronną, najdalej od centrum planety. Stanowi barierę dla plazmy wiatru słonecznego. Z tego powodu plazma słoneczna opływa Ziemię, tworząc wnękę, w której ukryte jest pole geomagnetyczne.
Dlaczego istnieje pole magnetyczne?
Przyczyny ziemskiego magnetyzmu są ukryte wewnątrz planety. Jak wiadomo o budowie planety Ziemia, składa się ona z:
- rdzeni;
- szaty;
- Skorka ziemska.
Na planecie istnieją różne pola, w tym grawitacyjne i magnetyczne. Grawitacja w najprostszym sensie jest przyciąganiem ziemi do wszystkich cząstek materialnych.
Ziemski magnetyzm tkwi w zjawiskach zachodzących na granicach jądra i płaszcza. Sama planeta jest ogromnym magnesem, jednolicie namagnesowaną kulą.
Przyczyną każdego pola magnetycznego jest prąd elektryczny lub ciągłe namagnesowanie. Naukowcy zajmujący się problemem magnetyzmu Ziemi dowiadują się:
- powody dla magnetyzmugrawitacja Ziemi;
- ustanowienie połączeń między ziemskim magnetyzmem a jego źródłami;
- określ rozkład i kierunek pola magnetycznego na planecie.
Badania te są przeprowadzane za pomocą badań magnetycznych, a także poprzez obserwacje w obserwatoriach - specjalnych punktach w różnych regionach globu.
Jak działa magnetosfera?
Typ i struktura magnetosfery są w trakcie opracowywania:
- wiatr słoneczny;
- magnetyzm ziemi.
Wiatr słoneczny to strumień plazmy, który jest rozprowadzany od Słońca w dowolnym kierunku. Prędkość wiatru przy powierzchni ziemi wynosi 300-800 km/s. Wiatr słoneczny jest wypełniony protonami, elektronami, cząstkami alfa i charakteryzuje się quasi-neutralnością. Wiatr słoneczny jest obdarzony magnetyzmem słonecznym, przenoszonym przez plazmę bardzo daleko.
Ziemska magnetosfera jest dość złożoną wnęką. Wszystkie jej sekcje wypełnione są procesami plazmowymi, w których duże znaczenie mają mechanizmy przyspieszania cząstek. Po słonecznej stronie odległość od środka do granic Ziemi jest zdeterminowana siłą wiatru słonecznego i może sięgać od 60 do 70 tysięcy kilometrów, co odpowiada 10-12 promieniom Ziemi Re. Re wynosi 6371 km.
Granice magnetosfery różnią się w zależności od położenia względem Słońca. Podobna ramka po słonecznej stronie ma kształt zbliżony do pocisku. Jego przybliżona odległość to 15 Re. Po ciemnej stronie magnetosfera ma kształt cylindrycznego ogona, jej promień wynosi 20-25 Re, jej długość to ponad 200 Re, koniec jest nieznany.
W magnetosferzeistnieją obszary z cząstkami o wysokiej energii, nazywane są „pasami promieniowania”. Magnetosfera jest zdolna do inicjowania różnych oscylacji i sama jest źródłem promieniowania, którego część może przenikać przez Ziemię.
Plazma przedostaje się do magnetosfery Ziemi poprzez przerwy między cechami magnetopauzy - wierzchołkami biegunowymi, a także z powodu zjawisk hydromagnetycznych i niestabilności.
Aktywność pola magnetycznego
Magnosfera Ziemi wpływa na aktywność geomagnetyczną, burze geomagnetyczne i podburze.
Ona chroni życie na Ziemi. Bez niej życie by się zatrzymało. Według naukowców oceany Marsa i jego atmosfera przeniosły się w kosmos z powodu nieskrywanego wpływu wiatru słonecznego. W ten sam sposób wody Wenus zostały wyniesione w przestrzeń kosmiczną przez strumień słoneczny.
Jowisz, Uran, Saturn i Neptun również mają magnetosferę. Mars i Merkury mają małe powłoki magnetyczne. Wenus w ogóle go nie ma, wiatr słoneczny jest zarządzany dzięki jonosferze.
Funkcje terenowe
Główną właściwością pola magnetycznego jest jego intensywność. Intensywność magnetyczna jest wielkością wektorową. Pole magnetyczne planety jest przedstawione za pomocą linii sił, styczne do nich wskazują kierunek wektora natężenia.
Dzisiejsze pole magnetyczne wynosi 0,5 oersted lub 0,1 a/m. Naukowcy dopuszczają wahania wielkości w przeszłości. Ale przez ostatnie 2-3,5 miliarda lat pole geomagnetyczne się nie zmieniło.
Punkty na Ziemi, w których napięcie jest skierowane pionowo, nazywane są biegunami magnetycznymi. Na Ziemi są dwa:
- Północ;
- Południe.
Prosta linia przechodzi przez oba bieguny - oś magnetyczną. Okrąg prostopadły do osi jest równikiem magnetycznym. Natężenie pola na równiku jest poziome.
Słupki magnetyczne
Bieguny magnetyczne nie odpowiadają zwykłym geograficznym. Bieguny geograficzne są umieszczone wzdłuż osi geograficznej, wzdłuż której obraca się planeta. Kiedy Ziemia porusza się wokół Słońca, kierunek osi Ziemi jest zachowany.
Igła kompasu wskazuje dokładnie na magnetyczny biegun północny. Obserwatoria magnetyczne mierzą fluktuacje pola magnetycznego w ciągu dnia, niektóre z nich wykonują co drugi pomiar.
Meridiany magnetyczne biegną od bieguna północnego do bieguna południowego. Kąt między południkiem magnetycznym i geograficznym nazywany jest deklinacją magnetyczną. Każdy punkt na ziemi ma swój własny kąt deklinacji.
Na równiku strzałka magnesu jest umieszczona poziomo. Podczas poruszania się na północ górny koniec strzałki pędzi w dół. Kąt między wskaźnikiem a powierzchnią poziomą to nachylenie magnetyczne. W rejonie biegunów nachylenie jest największe i wynosi 90 stopni.
Ruch pola magnetycznego
Położenie biegunów magnetycznych zmienia się w czasie.
Początkowo biegun magnetyczny został odkryty w 1831 roku, a następnie został zlokalizowany setki kilometrów od aktualnej lokalizacji. Przybliżona odległość podróży rocznie wynosi 15 km.
W ostatnich latach tempo ruchu biegunów magnetycznych wzrosło. Biegun Północny się poruszaprędkość 40 km rocznie.
Zmiana pól magnetycznych
Proces zmiany polaryzacji na Ziemi nazywa się inwersją. Naukowcy znają co najmniej 100 przypadków, w których pole geomagnetyczne odwróciło swoją polaryzację.
Uważa się, że inwersja występuje raz na 11-12 tysięcy lat. Inne wersje noszą nazwę 13, 500, a nawet 780 tysięcy lat. Być może inwersja nie ma wyraźnej okresowości. Naukowcy uważają, że podczas poprzednich inwersji życie na Ziemi zostało zachowane.
Ludzie zastanawiają się: „Kiedy nastąpi następne odwrócenie polaryzacji?”
Faza przesunięcia bieguna miała miejsce w ciągu ostatniego stulecia. Biegun południowy znajduje się teraz na Oceanie Indyjskim, podczas gdy Biegun Północny przesuwa się przez Ocean Arktyczny w kierunku Syberii. W tym przypadku pole magnetyczne w pobliżu biegunów słabnie. Napięcia ustępują.
Najprawdopodobniej przy następnej inwersji życie na Ziemi będzie kontynuowane. Pytanie tylko jakim kosztem. Jeśli inwersja nastąpi wraz z wygaśnięciem magnetosfery na Ziemi na krótki czas, może to być bardzo niebezpieczne dla ludzkości. Niechroniona planeta jest narażona na szkodliwe działanie promieni kosmicznych. Ponadto zubożenie warstwy ozonowej może również stanowić poważne zagrożenie.
Zmiana biegunów na Słońcu, która miała miejsce w 2001 roku, nie doprowadziła do zamknięcia jego warstwy magnetycznej. Czy na Ziemi będzie podobny scenariusz, naukowcy nie wiedzą.
Zaburzenia magnetosfery ziemskiej: wpływ na ludzi
Przy początkowym podejściu plazma słoneczna nie dociera do magnetosfery. Ale pod pewnymi warunkamiprzepuszczalność plazmy jest zaburzona, dochodzi do uszkodzenia powłoki magnetycznej. Plazma słoneczna i jej energia penetrują magnetosferę. Jeśli chodzi o szybkość przepływów energii, istnieją trzy opcje odpowiedzi magnetosfery:
- Spokojny stan magnetosfery - powłoka nie zmienia swojego stanu, ponieważ prędkość ruchu energii jest zbyt mała lub równa ilości energii rozproszonej wewnątrz sfery magnetycznej.
- Burza magnetyczna. Stan, który występuje, gdy tempo napływu energii jest wyższe niż tempo rozpraszania stacjonarnego, a część energii ucieka z magnetosfery przez kanał zwany subburzą. Proces polega na uwolnieniu części energii magnetosfery. Jego najjaśniejszą personifikacją jest zorza polarna. Emisje nadmiaru energii mogą wystąpić w odstępach 3 godzin w rejonach polarnych obu półkul.
- Burza magnetyczna to proces silnego zakłócenia pola z powodu dużej prędkości energii pochodzącej z zewnątrz. Pole magnetyczne zmienia się również poniżej, w rejonie równika.
Pole magnetyczne Ziemi zmienia się lokalnie podczas podburz, podczas gdy zmiany są globalne podczas burz. W każdym razie zmiany te nie są wyższe niż kilka procent, czyli znacznie mniej niż pola stworzone przez człowieka.
Medycyna wierzy, że burze magnetyczne niekorzystnie wpływają na ludzkie zdrowie. W tym okresie wzrasta liczba pacjentów cierpiących na patologie sercowo-naczyniowe, depresję i inne zaburzenia neuropsychiatryczne.zaburzenia.
Wielka jest rola magnetosfery Ziemi we wszystkich procesach geograficznych na planecie. Ta powłoka ochronna chroni naszą planetę przed wieloma niekorzystnymi procesami i wpływa na warunki pogodowe. Pod wpływem zmian w magnetosferze na Ziemi zmieniają się cechy klimatyczne, formy życia zwierząt i roślin oraz wiele innych.
