МАГНИТОСФЕРА ЗЕМЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРОЕНИЕ, ГАЗЫ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2025

Магнитосфера Земли магнитная оболочка планеты против течения заряженных частиц , что Солнце непрерывно излучает. Это вызвано взаимодействием между собственным магнитным полем и солнечным ветром.

Это не уникальное свойство Земли, поскольку в солнечной системе есть много других планет, которые имеют собственное магнитное поле, например: Юпитер, Меркурий, Нептун, Сатурн или Уран.

Рисунок 1. Магнитосфера Земли и ее взаимодействие с солнечным ветром. Источник: Wikimedia Commons.

Этот поток материи, который течет из внешних слоев нашей звезды, представляет собой разреженную материю, называемую плазмой. Это считается четвертым состоянием вещества, аналогичным газообразному состоянию, но в котором высокие температуры обеспечивают электрический заряд частицам. Он состоит в основном из протонов и свободных электронов.

Солнечная корона испускает эти частицы с такой энергией, что они могут покинуть гравитацию в непрерывном потоке. Это так называемый солнечный ветер, который имеет собственное магнитное поле. Его влияние распространяется на всю Солнечную систему.

Благодаря взаимодействию солнечного ветра и геомагнитного поля образуется переходная зона, охватывающая магнитосферу Земли.

Солнечный ветер, обладающий высокой электропроводностью, отвечает за искажение магнитного поля Земли и сжимает его со стороны, обращенной к Солнцу. Эта сторона называется дневной стороной. На противоположной стороне, ночной стороне, поле удаляется от Солнца, и его линии тянутся, образуя своего рода хвост.

характеристики

- Области магнитного воздействия

Солнечный ветер изменяет силовые линии магнитного поля Земли. Если бы не он, линии расширились бы до бесконечности, как если бы это был стержневой магнит. Взаимодействие солнечного ветра и магнитного поля Земли приводит к возникновению трех областей:

1) Межпланетная зона, где не ощущается влияние магнитного поля Земли.

2) Магнитофонда или магнитооболочка, являющаяся областью взаимодействия между полем Земли и солнечным ветром.

3) Магнитосфера - область космоса, в которой находится магнитное поле Земли.

Покрытие магнето ограничено двумя очень важными поверхностями: магнитопаузой и фронтом ударной волны.

Рисунок 2. Структура магнитосферы. Источник: Wikimedia Commons.

Магнитопауза - это граничная поверхность магнитосферы, примерно в 10 земных радиусов на дневной стороне, но она может быть дополнительно сжата, особенно когда солнечная корона теряет большие количества массы.

В свою очередь, ударный фронт или ударная дуга - это поверхность, отделяющая магнитослою от межпланетной зоны. Именно на этом краю магнитное давление начинает замедлять частицы солнечного ветра.

- Внутренняя часть магнитосферы

На схеме рис.2 в магнитосфере или полости, содержащей магнитное поле Земли, выделяются хорошо дифференцированные области:

- Плазмосфера

- Плазменный лист

- Магнитный клей или магнитный клей

- Нейтральная точка

Плазменная сфера

Плазмосфера - это область, образованная плазмой частиц ионосферы. Частицы, приходящие непосредственно из солнечной короны, которым удалось проникнуть внутрь, также остановятся.

Все они образуют плазму, менее энергичную, чем у солнечного ветра.

Эта область начинается на высоте 60 км над земной поверхностью и простирается в 3-4 раза больше радиуса Земли, включая ионосферу. Плазмосфера вращается вместе с Землей и частично перекрывается знаменитыми радиационными поясами Ван Аллена.

Магнитоклей и плазменный лист

Изменение направления земного поля из-за солнечного ветра порождает хвост магнитосферы, а также ограниченную зону между силовыми линиями магнитного поля с противоположными направлениями: плазменный слой, также известный как токовый слой, толщиной в несколько радиусов Земли. ,

Нейтральная точка

Наконец, нейтральная точка - это место, где сила магнитного поля полностью нейтрализуется. Один из них показан на рисунке 2, но их больше.

Между дневной и ночной частями магнитопаузы есть разрыв, называемый куспидом, где силовые линии магнитного поля сходятся к полюсам.

Это причина северного сияния, поскольку частицы солнечного ветра вращаются по спирали, следуя магнитным линиям. Таким образом им удается достичь верхних слоев атмосферы полюсов, ионизируя воздух и формируя плазму, излучающую ярко окрашенный свет и рентгеновские лучи.

газов

Магнитосфера содержит значительное количество плазмы: ионизированный газ с низкой плотностью, состоящий из положительных ионов и отрицательных электронов в таких пропорциях, что все это почти нейтрально.

Плотность плазмы сильно различается: от 1 до 4000 частиц на кубический сантиметр, в зависимости от площади.

Газы, образующие плазму магнитосферы, происходят из двух источников: солнечного ветра и ионосферы Земли. Эти газы образуют плазму в магнитосфере, состоящую из:

- Электроны

- Протоны и 4%

- Альфа-частицы (ионы гелия)

Внутри этих газов создаются сложные электрические токи. Сила тока плазмы в магнитосфере составляет примерно 2 · 10 ²⁶ ионов в секунду.

Точно так же это очень динамичная структура. Например, в плазмосфере период полураспада плазмы составляет несколько дней, и ее движение в основном вращательное.

Напротив, в более внешних областях плазменного слоя период полураспада составляет часы, и его движение зависит от солнечного ветра.

Газы солнечного ветра

Солнечный ветер исходит из солнечной короны, внешнего слоя нашей звезды, температура которого составляет несколько миллионов Кельвинов. Струи ионов и электронов вылетают оттуда и разлетаются в пространстве со скоростью 10 ⁹ кг / с или 10 ³⁶ частиц в секунду.

Очень горячие газы, исходящие от солнечного ветра, узнаваемы по содержанию в них ионов водорода и гелия. Одной части удается войти в магнитосферу через магнитопаузу, благодаря явлению, называемому магнитным пересоединением.

Солнечный ветер является источником потери вещества и углового момента Солнца, что является частью его эволюции как звезды.

Газы из ионосферы

Основным источником плазмы в магнитосфере является ионосфера. Здесь преобладающие газы - кислород и водород, поступающие из атмосферы Земли.

В ионосфере они подвергаются процессу ионизации из-за ультрафиолетового излучения и другого высокоэнергетического излучения, в основном от Солнца.

Плазма ионосферы холоднее, чем у солнечного ветра, однако небольшая часть ее быстрых частиц способна преодолевать гравитацию и магнитное поле, а также проникать в магнитосферу.

Ссылки

1. Цифровая библиотека ILCE. Солнце и Земля. Бурные отношения. Получено с: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. ГОРШОК. Хвост магнитосферы. Получено с: spof.gsfc.nasa.gov.
3. ГОРШОК. Магнитопауза. Получено с: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Остер, Л. 1984. Современная астрономия. От редакции Reverté.
5. Wikipedia. Магнитосферы. Получено с: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Солнечный ветер. Получено с: es.wikipedia.org.