МАГНИТОСФЕРА НА ЗЕМЯТА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ГАЗОВЕ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

В магнитосферата на Земята е най-магнитен обвивка на планетата срещу течението на заредени частици, които Слънцето излъчва непрекъснато. Причинява се от взаимодействието между собственото магнитно поле и слънчевия вятър.

Това не е уникално свойство на Земята, тъй като има много други планети в Слънчевата система, които имат собствено магнитно поле като: Юпитер, Меркурий, Нептун, Сатурн или Уран.

Фигура 1. Магнитосферата на Земята и нейното взаимодействие със слънчевия вятър. Източник: Wikimedia Commons.

Този поток от материя, който тече от външните слоеве на нашата звезда, го прави под формата на разредена материя, наречена плазма. Това се счита за четвъртото състояние на материята, подобно на газообразно състояние, но при което високите температури са осигурили електрически заряд на частиците. Състои се главно от протони и свободни електрони.

Слънчевата корона излъчва тези частици с толкова много енергия, че те могат да избягат от гравитацията при непрекъснат поток. Това е така нареченият слънчев вятър, който има собствено магнитно поле. Влиянието му се разпростира в цялата Слънчева система.

Благодарение на взаимодействието между слънчевия вятър и геомагнитното поле се образува преходна зона, която загражда магнитосферата на Земята.

Слънчевият вятър, който има висока електрическа проводимост, е отговорен за изкривяването на магнитното поле на Земята и го компресира от страната, обърната към Слънцето. Тази страна се нарича деня. На противоположната, или нощната страна, полето се отдалечава от Слънцето и линиите му се простират, образувайки вид опашка.

характеристики

- Областите на магнитно влияние

Слънчевият вятър модифицира линиите на магнитното поле на Земята. Ако не беше той, линиите щяха да бъдат разширени до безкрайност, сякаш беше бар магнит. Взаимодействието между слънчевия вятър и магнитното поле на Земята поражда три региона:

1) Междупланетна зона, при която влиянието на магнитното поле на Земята не се долавя.

2) Магнетофунда или магнитоенергия, като зоната, в която се осъществява взаимодействието между земното поле и слънчевия вятър.

3) Магнетосфера, е областта на космоса, която съдържа магнитното поле на Земята.

Магнитният капак е ограничен от две много важни повърхности: магнитопаузата и ударната предна част.

Фигура 2. Структура на магнитосферата. Източник: Wikimedia Commons.

Магнитопаузата е граничната повърхност на магнитосферата, приблизително 10 земни радиуса от деня, но тя може да бъде допълнително компресирана, особено когато се отделят големи количества маса от слънчевата корона.

От своя страна ударната предна или ударна дъга е повърхността, която отделя магнетичната обвивка от междупланетарната зона. Именно на този ръб магнитното налягане започва да забавя частиците на слънчевия вятър.

- Вътрешността на магнитосферата

На диаграмата на фигура 2 в магнитосферата или кухината, която съдържа магнитното поле на Земята, се разграничават добре диференцирани области:

- Плазмасфера

- Плазмен лист

- Магнето лепило или магнитно лепило

- Неутрална точка

Плазмена сфера

Плазмасферата е зона, образувана от плазма от частици от йоносферата. Частиците, идващи директно от слънчевата корона, които са успели да се промъкнат, също ще спрат там.

Всички те образуват плазма, която не е толкова енергична, колкото тази на слънчевия вятър.

Този регион започва на 60 км над земната повърхност и се простира до 3 или 4 пъти повече от земния радиус, включително йоносферата. Плазмасферата се върти покрай Земята и частично се припокрива с известните радиационни пояси на Van Allen.

Магнето лепило и плазмен лист

Промяната в посоката на земното поле, дължаща се на слънчевия вятър, води до магнитоноса, а също така и до ограничена зона между линиите на магнитното поле с противоположни посоки: плазменият лист, известен също като текущия лист, с дебелина на няколко земни радиуса,

Неутрална точка

И накрая, неутралната точка е място, където интензитетът на магнитната сила е напълно отменен. Един от тях е показан на фигура 2, но има и други.

Между деня и нощта част от магнитопаузата има прекъсване, наречено връх, при което линиите на магнитната сила се сближават към полюсите.

Причината е за северното сияние, тъй като частиците на слънчевия вятър се въртят в спирала, следваща магнитните линии. Така те успяват да достигнат горната атмосфера на полюсите, йонизирайки въздуха и образувайки плазми, които излъчват ярко оцветена светлина и рентгенови лъчи.

Газове

Магнитосферата съдържа значителни количества плазма: йонизиран газ с ниска плътност, съставен от положителни йони и отрицателни електрони, в пропорции, така че цялата е почти неутрална.

Плътността на плазмата е силно променлива, варираща от 1 до 4000 частици на кубичен сантиметър, в зависимост от района.

Газовете, които произхождат от плазмата на магнитосферата, идват от два източника: слънчевия вятър и земната йоносфера. Тези газове образуват плазма в магнитосферата, състояща се от:

- Електрони

- протони и 4% от

- Алфа частици (хелиеви йони)

Вътре в тези газове се създават сложни електрически токове. Интензитетът на плазмения ток в магнитосферата е приблизително 2 x 10 ²⁶ йона в секунда.

По същия начин това е силно динамична структура. Например, в рамките на плазмасферата полуживотът на плазмата е няколко дни и движението й е главно ротационно.

За разлика от това, в повече външни райони на плазмения лист полуживотът е часове и неговото движение зависи от слънчевия вятър.

Газовете на слънчевия вятър

Слънчевият вятър идва от слънчевата корона, външния слой на нашата звезда, който е при температура от няколко милиона келвина. Струите на йони и електрони изстрелват оттам и се разпръскват в пространството със скорост 10 ⁹ кг / сек или 10 ³⁶ частици в секунда.

Много горещите газове, които идват от слънчевия вятър, се разпознават по съдържанието на водородни и хелиеви йони. Една част успява да навлезе в магнитосферата през магнитопаузата, чрез явление, наречено магнитно възстановяване.

Слънчевият вятър представлява източник на загуба на материя и ъглов импулс на Слънцето, което е част от неговата еволюция като звезда.

Газове от йоносферата

Основният източник на плазма в магнитосферата е йоносферата. Там преобладаващите газове са кислород и водород, които идват от земната атмосфера.

В йоносферата те претърпяват процес на йонизация поради ултравиолетово лъчение и други високоенергийни лъчения, най-вече от Слънцето.

Плазмата на йоносферата е по-студена от тази на слънчевия вятър, но малка част от бързите й частици са в състояние да преодолеят гравитацията и магнитното поле, както и да влязат в магнитосферата.

Препратки

1. Цифрова библиотека на ILCE. Слънцето и Земята. Бурна връзка. Възстановено от: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. POT. Опашката на магнитосферата. Възстановени от: spof.gsfc.nasa.gov.
3. POT. Магнитопаузата. Извлечено от: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Остер, Л. 1984. Модерна астрономия. Редакционно реверте.
5. Wikipedia. Магнитосферата. Възстановено от: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Слънчев вятър. Възстановено от: es.wikipedia.org.