MAGNETOSFÉRA ZEME: VLASTNOSTI, ŠTRUKTÚRA, PLYNY - FYZICKÝ - 2025

Magnetosféra Zem je magnetické obálka planéty proti prúdu nabitých častíc, ktoré Slnko vysiela nepretržite. Je to spôsobené interakciou medzi jeho vlastným magnetickým poľom a slnečným vetrom.

Nie je to jedinečná vlastnosť Zeme, pretože v slnečnej sústave existuje mnoho ďalších planét, ktoré majú svoje vlastné magnetické pole, ako napríklad: Jupiter, Ortuť, Neptún, Saturn alebo Urán.

Obrázok 1. Magnetosféra Zeme a jej interakcia so slnečným vetrom. Zdroj: Wikimedia Commons.

Tento prúd hmoty, ktorý tečie z vonkajších vrstiev našej hviezdy, to robí vo forme vzácnych látok nazývaných plazma. Toto sa považuje za štvrtý stav hmoty, podobný plynnému stavu, ale v ktorom vysoké teploty poskytovali časticiam elektrický náboj. Pozostáva predovšetkým z protónov a voľných elektrónov.

Slnečná koróna emituje tieto častice toľko energie, že môžu unikať gravitáciou v nepretržitom prúde. Je to takzvaný slnečný vietor, ktorý má svoje vlastné magnetické pole. Jeho vplyv sa rozširuje v celej slnečnej sústave.

Vďaka interakcii medzi slnečným vetrom a geomagnetickým poľom sa vytvára prechodová zóna, ktorá obklopuje magnetosféru Zeme.

Slnečný vietor, ktorý má vysokú elektrickú vodivosť, je zodpovedný za skreslenie zemského magnetického poľa a komprimuje ho na strane smerom k Slnku. Táto strana sa nazýva denná strana. Na opačnej alebo nočnej strane sa pole pohybuje smerom od Slnka a jeho línie sa natahujú a vytvárajú akýsi chvost.

vlastnosti

- Oblasti magnetického vplyvu

Slnečný vietor modifikuje zemské magnetické siločiary. Keby to nebolo pre neho, línie by sa rozšírili do nekonečna, akoby to bol tyčový magnet. Interakcia medzi slnečným vetrom a zemským magnetickým poľom vedie k vzniku troch oblastí:

1) Medziplanetárna zóna, kde nie je zrejmý vplyv magnetického poľa Zeme.

2) Magnetofunda alebo magnetoenvelope, čo je oblasť, v ktorej dochádza k interakcii medzi pozemným poľom a slnečným vetrom.

3) Magnetosféra je oblasť vesmíru, ktorá obsahuje magnetické pole Zeme.

Kryt magnetu je obmedzený dvoma veľmi dôležitými povrchmi: magnetopauzou a čelným nárazom.

Obrázok 2. Štruktúra magnetosféry. Zdroj: Wikimedia Commons.

Magnetopauza je hraničným povrchom magnetosféry, približne 10 polomerov Zeme na strane dňa, ale môže sa ďalej stlačiť, najmä ak sa zo slnečnej koróny uvoľní veľké množstvo hmoty.

Nárazový predný nárazový oblúk je povrch, ktorý oddeľuje magnetické puzdro od medziplanetárnej zóny. Práve na tejto hranici začína magnetický tlak spomaľovať častice slnečného vetra.

- Interiér magnetosféry

V diagrame na obrázku 2 sa v magnetosfére alebo dutine, ktorá obsahuje magnetické pole Zeme, rozlišujú dobre diferencované oblasti:

- Plazma

- Plazmový list

- magnetické alebo magnetické lepidlo

- Neutrálny bod

Plazmová guľa

Plazma sféra je oblasť tvorená plazmou častíc z ionosféry. Tu sa zastavia aj častice prichádzajúce priamo zo slnečnej koróny, ktorým sa podarilo preniknúť.

Všetky tvoria plazmu, ktorá nie je taká energetická ako plazma slnečného vetra.

Táto oblasť začína 60 km nad zemským povrchom a siaha až do 3 alebo 4-násobku polomeru Zeme, vrátane ionosféry. Plazmfa sa otáča pozdĺž Zeme a čiastočne sa prekrýva so slávnymi Van Allenovými radiačnými pásmi.

Magneto lepidlo a plazma list

Zmena smeru terestriálneho poľa v dôsledku slnečného vetra má za následok magnetickú plachtu a tiež obmedzenú zónu medzi čiarami magnetického poľa s opačnými smermi: plazmatický list, známy aj ako aktuálny list, s niekoľkými pozemskými polomermi hrubými ,

Neutrálny bod

Nakoniec je neutrálny bod miestom, kde je intenzita magnetickej sily úplne zrušená. Jeden z nich je zobrazený na obrázku 2, ale je ich viac.

Medzi dennou a nočnou časťou magnetopauzy je diskontinuita nazývaná hrot, kde sa línie magnetickej sily zbiehajú smerom k pólom.

Je to príčina severných svetiel, pretože častice slnečného vetra rotujú v špirále, ktorá sleduje magnetické línie. Takto dokážu dosiahnuť hornú atmosféru pólov, ionizovať vzduch a vytvárať plazmy, ktoré vyžarujú žiarivo zafarbené svetlo a röntgenové lúče.

plyny

Magnetosféra obsahuje značné množstvo plazmy: ionizovaný plyn s nízkou hustotou zložený z pozitívnych iónov a negatívnych elektrónov, v takých pomeroch, že celok je takmer neutrálny.

Hustota plazmy je vysoko variabilná a pohybuje sa v rozmedzí od 1 do 4 000 častíc na kubický centimeter v závislosti od oblasti.

Plyny pochádzajúce z plazmy magnetosféry pochádzajú z dvoch zdrojov: slnečného vetra a pozemskej ionosféry. Tieto plyny tvoria plazmu v magnetosfére tvorenej:

- Elektróny

- Protóny a 4%

- Alfa častice (ióny hélia)

Vo vnútri týchto plynov sa vytvárajú zložité elektrické prúdy. Intenzita plazmového prúdu v magnetosfére je približne 2 x 10 ²⁶ iónov za sekundu.

Rovnako je to vysoko dynamická štruktúra. Napríklad v plazmatickej plazme je polčas plazmy niekoľko dní a jej pohyb je primárne rotačný.

Na rozdiel od toho vo viac vonkajších oblastiach plazmového listu je polčas rozpadu hodiny a jeho pohyb závisí od slnečného vetra.

Plyny slnečného vetra

Slnečný vietor prichádza zo slnečnej koróny, vonkajšej vrstvy našej hviezdy, ktorá má teplotu niekoľkých miliónov Kelvinov. Prúd iontov a elektrónov odtiaľ vystrelí a rozptyľuje priestor rýchlosťou 10 ⁹ kg / s alebo 10 ³⁶ častíc za sekundu.

Veľmi horúce plyny, ktoré prichádzajú zo slnečného vetra, sú rozpoznávané podľa obsahu iónov vodíka a hélia. Jedna časť dokáže vstúpiť do magnetosféry cez magnetopauzu prostredníctvom javu nazývaného magnetické opätovné spojenie.

Slnečný vietor predstavuje zdroj straty hmoty a uhlovej hybnosti Slnka, ktorý je súčasťou jeho vývoja ako hviezdy.

Plyny z ionosféry

Hlavným zdrojom plazmy v magnetosfére je ionosféra. Tam prevažujúcimi plynmi sú kyslík a vodík, ktoré pochádzajú zo zemskej atmosféry.

V ionosfére prechádzajú procesom ionizácie v dôsledku ultrafialového žiarenia a iného vysoko energetického žiarenia, väčšinou zo Slnka.

Plazma ionosféry je chladnejšia ako plazma slnečného vetra, avšak malá časť jej rýchlych častíc je schopná prekonať gravitáciu a magnetické pole, ako aj vstúpiť do magnetosféry.

Referencie

1. Digitálna knižnica ILCE. Slnko a Zem. Búrlivý vzťah. Získané z: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. POT. Chvost magnetosféry. Obnovené z: spof.gsfc.nasa.gov.
3. POT. Magnetopauza. Zdroj: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redakcia Reverté.
5. Wikipedia. Magnetosféra. Obnovené z: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Slnečný vietor. Obnovené z: es.wikipedia.org.