ZEMLJINA MAGNETOSFERA: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, PLINOVI - FIZIČKA - 2024

Magnetosfera Zemlje je magnetski omotač planete protiv struje nabijenih čestica koje Sunce emitira neprekidno. To je uzrokovano interakcijom između vlastitog magnetskog polja i sunčevog vjetra.

To nije jedinstveno svojstvo Zemlje, jer postoji mnogo drugih planeta u Sunčevom sustavu koji imaju svoje magnetsko polje poput: Jupiter, Merkur, Neptun, Saturn ili Uran.

Slika 1. magnetosfera Zemlje i njezina interakcija sa solarnim vjetrom. Izvor: Wikimedia Commons.

Taj tok materije koji struji iz vanjskih slojeva naše zvijezde, to čini u obliku razrijeđene materije, nazvane plazma. To se smatra četvrtim stanjem materije, slično plinovitom stanju, ali u kojem su visoke temperature česticama dale električni naboj. Sastoji se uglavnom od protona i slobodnih elektrona.

Solarna korona emitira ove čestice s toliko energije da mogu neprekidnim protokom pobjeći iz gravitacije. To je takozvani solarni vjetar, koji ima svoje magnetsko polje. Njegov se utjecaj širi u cijelom Sunčevom sustavu.

Zahvaljujući interakciji između sunčevog vjetra i geomagnetskog polja, stvara se prijelazna zona koja zatvara Zemljinu magnetosferu.

Solarni vjetar, koji ima visoku električnu vodljivost, odgovoran je za distorziju zemljinog magnetskog polja i komprimira ga sa strane okrenute ka Suncu. Ta se strana naziva dnevna strana. Na suprotnoj ili noćnoj strani polje se odmiče od Sunca i njegove se linije protežu tvoreći svojevrsni rep.

karakteristike

- Područja magnetskog utjecaja

Solarni vjetar modificira Zemljine magnetske linije. Da nije njega, linije bi se proširile u beskonačnost, kao da je bar magnet. Interakcija između sunčevog vjetra i Zemljinog magnetskog polja rađa tri regije:

1) Međuplanetarna zona u kojoj nije vidljiv utjecaj zemljinog magnetskog polja.

2) Magnetofunda ili magnetoevelopa, koje je područje na kojem se odvija interakcija između zemaljskog polja i solarnog vjetra.

3) Magnetosfera je područje svemira koje sadrži Zemljino magnetsko polje.

Magneto poklopac je ograničen s dvije vrlo važne površine: magnetopauzom i šokom s prednje strane.

Slika 2. Struktura magnetosfere. Izvor: Wikimedia Commons.

Magnetopauza je granična površina magnetosfere, otprilike 10 radijusa Zemlje na dnevnoj strani, ali može se dalje komprimirati, pogotovo kada se iz solarne korone ispusti velika količina mase.

Sa svoje strane, udarni prednji ili udarni luk je površina koja odvaja magneto omotač od međuplanetarne zone. Upravo na tom rubu magnetski tlak počinje usporavati čestice solarnog vjetra.

- Unutrašnjost magnetosfere

Na dijagramu na slici 2, u magnetosferi ili šupljini koja sadrži Zemljino magnetsko polje, razlikuju se dobro diferencirana područja:

- Plasmasfera

- Plazma list

- Magneto ljepilo ili magnetsko ljepilo

- Neutralna točka

Sfera plazme

Plazmasfera je područje formirano plazmom čestica iz ionosfere. Čestice koje dolaze direktno iz solarne korone koje su se uspjele uvući u njih također će se zaustaviti.

Svi oni tvore plazmu koja nije tako energična kao solarna vjetra.

Ovo područje započinje 60 km iznad zemljine površine i proteže se do 3 ili 4 puta više od polumjera zemlje, uključujući i ionosferu. Plazmasfera se rotira uz Zemlju i djelomično se preklapa s poznatim Van Allenovim pojasevima zračenja.

Magneto ljepilo i plazma lim

Promjena smjera zemaljskog polja uslijed sunčevog vjetra, nastaje magnetotajlom, kao i ograničenom zonom između linija magnetskog polja suprotnih smjerova: plazma ploča, poznata i kao trenutni list, debljine nekoliko zemaljskih radijusa,

Neutralna točka

Konačno, neutralna točka je mjesto gdje se intenzitet magnetske sile potpuno poništava. Jedan od njih prikazan je na slici 2, ali ima ih i više.

Između dnevnog i noćnog dijela magnetopauze postoji diskontinuitet, nazvan vrh, gdje se linije magnetske sile konvergiraju prema polovima.

Uzrok je sjevernog svjetla, jer se čestice solarnog vjetra okreću u spiralu prateći magnetske linije. Tako uspijevaju doći do gornje atmosfere stupova, ionizirajući zrak i tvoreći plazme koje emitiraju svijetlo obojenu svjetlost i X-zrake.

plinovi

Magnetosfera sadrži značajne količine plazme: ionizirani plin niske gustoće sastavljen od pozitivnih iona i negativnih elektrona u proporcijama tako da je cjelina gotovo neutralna.

Gustoća plazme vrlo je promjenjiva, kreće se od 1 do 4000 čestica po kubnom centimetru, ovisno o području.

Plinovi koji potiču iz plazme magnetosfere potječu iz dva izvora: solarnog vjetra i zemaljske ionosfere. Ti plinovi formiraju plazmu u magnetosferi koju čine:

- Elektroni

- protoni i 4%

- alfa čestice (helijevi ioni)

Unutar ovih plinova stvaraju se složene električne struje. Intenzitet struje u plazmi u magnetosferi iznosi približno 2 x 10 ²⁶ iona u sekundi.

Na isti je način vrlo dinamična struktura. Na primjer, unutar plazmasfere, poluživot plazme je nekoliko dana, a njeno kretanje je uglavnom rotacijsko.

Suprotno tome, u više vanjskih područja plazme, poluživot je sat, a njegovo kretanje ovisi o solarnom vjetru.

Plinovi solarnog vjetra

Solarni vjetar dolazi iz solarne korone, vanjskog sloja naše zvijezde, koji je na temperaturi od nekoliko milijuna Kelvina. Mlazovi iona i elektrona pucaju odatle i raspršuju se po prostoru brzinom od 10 ⁹ kg / s ili 10 ³⁶ čestica u sekundi.

Vrlo vrući plinovi koji dolaze iz sunčevog vjetra prepoznaju se po sadržaju vodikovih i helijevih iona. Jedan dio uspijeva ući u magnetosferu kroz magnetopauzu, kroz fenomen koji se naziva magnetska rekonekcija.

Solarni vjetar predstavlja izvor gubitka materije i Sunčev kut, što je dio evolucije zvijezde.

Plinovi iz ionosfere

Glavni izvor plazme u magnetosferi je ionosfera. Tamo prevladavaju plinovi kisik i vodik koji dolaze iz zemljine atmosfere.

U ionosferi prolaze proces ionizacije zbog ultraljubičastog zračenja i drugog visokoenergetskog zračenja, većinom sa Sunca.

Plazma ionosfere hladnija je od sunčevog vjetra, međutim mali dio njezinih brzih čestica sposoban je svladati gravitaciju i magnetsko polje, kao i ući u magnetosferu.

Reference

1. ILCE Digitalna biblioteka. Sunce i zemlja. Olujna veza. Ostvareno od: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. LONAC. Rep magnetosfere. Oporavak od: spof.gsfc.nasa.gov.
3. LONAC. Magnetopauza. Preuzeto sa: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Oster, L. 1984. Moderna astronomija. Uredništvo Reverté.
5. Wikipedia. Magnetosfere. Oporavilo sa: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Solarni vjetar. Oporavak od: es.wikipedia.org.