MAGNETOSFERA ZIEMI: CHARAKTERYSTYKA, BUDOWA, GAZY - FIZYCZNY - 2026

Magnetosfery Ziemi jest koperta magnetyczne planety przeciw prądowi naładowanych cząstek, że Słońce emituje w sposób ciągły. Jest to spowodowane interakcją między własnym polem magnetycznym a wiatrem słonecznym.

Nie jest to wyjątkowa właściwość Ziemi, ponieważ w Układzie Słonecznym istnieje wiele innych planet posiadających własne pole magnetyczne, takie jak: Jowisz, Merkury, Neptun, Saturn czy Uran.

Rysunek 1. Magnetosfera Ziemi i jej interakcja z wiatrem słonecznym. Źródło: Wikimedia Commons.

Ten strumień materii, który wypływa z zewnętrznych warstw naszej gwiazdy, robi to w postaci rozrzedzonej materii, zwanej plazmą. Uważa się to za czwarty stan skupienia, podobny do stanu gazowego, ale w którym wysokie temperatury dostarczyły cząstkom ładunku elektrycznego. Składa się głównie z protonów i wolnych elektronów.

Korona słoneczna emituje te cząstki z tak dużą energią, że mogą one uciec przed grawitacją w ciągłym przepływie. Jest to tak zwany wiatr słoneczny, który posiada własne pole magnetyczne. Jego wpływ rozciąga się na cały Układ Słoneczny.

Dzięki interakcji między wiatrem słonecznym a polem geomagnetycznym powstaje strefa przejściowa, która otacza magnetosferę Ziemi.

Wiatr słoneczny, który ma wysoką przewodność elektryczną, jest odpowiedzialny za zniekształcenie pola magnetycznego Ziemi i ściska je po stronie zwróconej do Słońca. Ta strona nazywana jest stroną dzienną. Po przeciwnej lub nocnej stronie pole oddala się od Słońca, a jego linie rozciągają się, tworząc rodzaj ogona.

cechy

- Obszary oddziaływania magnetycznego

Wiatr słoneczny modyfikuje linie pola magnetycznego Ziemi. Gdyby nie on, linie byłyby rozciągnięte w nieskończoność, jak gdyby był to magnes sztabkowy. Interakcja między wiatrem słonecznym a polem magnetycznym Ziemi daje początek trzem regionom:

1) Strefa międzyplanetarna, w której wpływ pola magnetycznego Ziemi nie jest odczuwalny.

2) Magnetofunda lub magnetoenvelope, czyli obszar, w którym zachodzi interakcja między polem ziemskim a wiatrem słonecznym.

3) Magnetosfera to obszar kosmosu zawierający pole magnetyczne Ziemi.

Osłona magneto jest ograniczona dwiema bardzo ważnymi powierzchniami: magnetopauzą i frontem uderzeniowym.

Rysunek 2. Struktura magnetosfery. Źródło: Wikimedia Commons.

Magnetopauza jest powierzchnią graniczną magnetosfery, około 10 promieniami Ziemi po stronie dziennej, ale można ją dodatkowo skompresować, zwłaszcza gdy duże ilości masy są usuwane z korony słonecznej.

Z kolei front uderzeniowy lub łuk uderzeniowy jest powierzchnią, która oddziela osłonę magneto od strefy międzyplanetarnej. To właśnie na tej krawędzi ciśnienie magnetyczne zaczyna zwalniać cząsteczki wiatru słonecznego.

- Wnętrze magnetosfery

Na schemacie na rysunku 2, w magnetosferze lub wnęce zawierającej pole magnetyczne Ziemi, wyróżniono dobrze zróżnicowane obszary:

- Plasmasphere

- arkusz plazmowy

- Klej magnetyczny lub klej magnetyczny

- Punkt neutralny

Sfera plazmowa

Plazmasfera to obszar utworzony przez plazmę cząstek z jonosfery. Cząsteczki pochodzące bezpośrednio z korony słonecznej, które zdołały się przedostać, również tam zatrzymają się.

Wszystkie z nich tworzą plazmę, która nie jest tak energetyczna, jak wiatr słoneczny.

Region ten zaczyna się 60 km nad powierzchnią ziemi i rozciąga się do 3 lub 4 razy więcej niż promień Ziemi, łącznie z jonosferą. Plazmasfera obraca się wzdłuż Ziemi i częściowo pokrywa się ze słynnymi pasami promieniowania Van Allena.

Klej Magneto i arkusz plazmowy

Zmiana kierunku pola ziemskiego spowodowana wiatrem słonecznym powoduje powstanie ogona magnetycznego, a także obszaru ograniczonego między liniami pola magnetycznego o przeciwnych kierunkach: arkusz plazmowy, znany również jako arkusz prądu, o grubości kilku promieni ziemi .

Punkt neutralny

Wreszcie punkt neutralny to miejsce, w którym natężenie siły magnetycznej jest całkowicie zniesione. Jeden z nich pokazano na rysunku 2, ale jest ich więcej.

Pomiędzy dzienną a nocną częścią magnetopauzy występuje nieciągłość, zwana wierzchołkiem, w której linie siły magnetycznej zbiegają się w kierunku biegunów.

Jest to przyczyna zorzy polarnej, ponieważ cząsteczki wiatru słonecznego obracają się spiralnie zgodnie z liniami magnetycznymi. W ten sposób udaje im się dotrzeć do górnych warstw atmosfery biegunów, jonizując powietrze i tworząc plazmy emitujące jaskrawe światło i promienie rentgenowskie.

Gazy

Magnetosfera zawiera znaczne ilości plazmy: zjonizowany gaz o małej gęstości, złożony z jonów dodatnich i elektronów ujemnych, w takich proporcjach, że całość jest prawie neutralna.

Gęstość plazmy jest bardzo zmienna i waha się od 1 do 4000 cząstek na centymetr sześcienny, w zależności od obszaru.

Gazy, które tworzą plazmę magnetosfery, pochodzą z dwóch źródeł: wiatru słonecznego i ziemskiej jonosfery. Gazy te tworzą plazmę w magnetosferze składającą się z:

- Elektrony

- Protony i 4%

- Cząsteczki alfa (jony helu)

W tych gazach powstają złożone prądy elektryczne. Natężenie prądu plazmy w magnetosferze wynosi około 2 x ¹⁰²⁶ jonów na sekundę.

W ten sam sposób jest to bardzo dynamiczna struktura. Na przykład, w plazmasferze okres półtrwania osocza wynosi kilka dni, a jej ruch jest głównie rotacyjny.

Natomiast w bardziej zewnętrznych obszarach arkusza plazmowego okres półtrwania wynosi godziny, a jego ruch zależy od wiatru słonecznego.

Gazy wiatru słonecznego

Wiatr słoneczny pochodzi z korony słonecznej, zewnętrznej warstwy naszej gwiazdy, która ma temperaturę kilku milionów kelwinów. Stamtąd wystrzeliwują strumienie jonów i elektronów, które rozpraszają się w przestrzeni z prędkością 10 ⁹ kg / s lub 10 ³⁶ cząstek na sekundę.

Bardzo gorące gazy pochodzące z wiatru słonecznego można rozpoznać po zawartości jonów wodoru i helu. Jednej części udaje się wejść do magnetosfery przez magnetopauzę, poprzez zjawisko zwane ponownym połączeniem magnetycznym.

Wiatr słoneczny jest źródłem utraty materii i pędu Słońca, które jest częścią jego ewolucji jako gwiazdy.

Gazy z jonosfery

Głównym źródłem plazmy w magnetosferze jest jonosfera. Tam dominującymi gazami są tlen i wodór, które pochodzą z atmosfery ziemskiej.

W jonosferze ulegają procesowi jonizacji pod wpływem promieniowania ultrafioletowego i innego wysokoenergetycznego promieniowania, głównie ze Słońca.

Plazma jonosfery jest zimniejsza niż plazma wiatru słonecznego, jednak niewielka część jej szybkich cząstek jest w stanie pokonać grawitację i pole magnetyczne, a także wejść do magnetosfery.

Bibliografia

1. Biblioteka cyfrowa ILCE. Słońce i Ziemia. Burzliwy związek. Odzyskane z: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. GARNEK. Ogon magnetosfery. Odzyskany z: spof.gsfc.nasa.gov.
3. GARNEK. Magnetopauza. Pobrane z: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Oster, L. 1984. Współczesna astronomia. Od redakcji Reverté.
5. Wikipedia. Magnetosfera. Odzyskane z: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Wiatr słoneczny. Odzyskane z: es.wikipedia.org.