JORDENS MAGNETOSFÆRE: EGENSKABER, STRUKTUR, GASSER - FYSISK - 2025

Den magnetosfære af Jorden er den magnetiske hylster af planeten mod strømmen af ladede partikler, som Solen udsender kontinuerligt. Det er forårsaget af samspillet mellem dets eget magnetfelt og solvinden.

Det er ikke en unik egenskab ved Jorden, da der er mange andre planeter i solsystemet, der har deres eget magnetfelt såsom: Jupiter, Merkur, Neptun, Saturn eller Uranus.

Figur 1. Jordens magnetosfære og dens interaktion med solvinden. Kilde: Wikimedia Commons.

Denne strøm af stof, der flyder fra vores ydre lag af vores stjerne, gør det i form af sjældent stof, kaldet plasma. Dette betragtes som den fjerde stoftilstand, svarende til den gasformige tilstand, men hvor høje temperaturer har givet partiklerne en elektrisk ladning. Det består hovedsageligt af protoner og frie elektroner.

Solcorona udsender disse partikler med så meget energi, at de kan undslippe tyngdekraften i en kontinuerlig strøm. Det er den såkaldte solvind, der har sit eget magnetfelt. Dens indflydelse strækker sig over hele solsystemet.

Takket være samspillet mellem solvinden og det geomagnetiske felt dannes en overgangszone, der omslutter Jordens magnetosfære.

Solvinden, der har en høj elektrisk ledningsevne, er ansvarlig for at forvrænge Jordens magnetfelt og komprimere den på den side, der vender mod Solen. Denne side kaldes dagssiden. På den modsatte side eller nattesiden bevæger marken sig væk fra solen, og dens linjer strækker sig og danner en slags hale.

egenskaber

- Områderne med magnetisk indflydelse

Solvinden ændrer Jordens magnetfeltlinjer. Hvis ikke for ham, ville linjerne blive udvidet til uendelig, som om det var en stangmagnet. Samspillet mellem solvinden og Jordens magnetfelt giver anledning til tre regioner:

1) Interplanetær zone, hvor påvirkningen af ​​Jordens magnetfelt ikke er synlig.

2) Magnetofunda eller magnetoenvelope, der er det område, hvor interaktionen mellem det jordiske felt og solvinden forekommer.

3) Magnetosfæren er det område i rummet, der indeholder jordens magnetfelt.

Magnetodækslet er begrænset af to meget vigtige overflader: magnetopausen og chockfronten.

Figur 2. Magnetosfærens struktur. Kilde: Wikimedia Commons.

Magnetopausen er magnetosfærens grænseoverflade, ca. 10 jordradier på dagsiden, men den kan komprimeres yderligere, især når store mængder masse udgives fra solcoronaen.

På sin side er chokfronten eller chokbuen overfladen, der adskiller magneto-kappen fra den interplanetære zone. Det er i denne kant, hvor det magnetiske tryk begynder at bremse solvindpartiklerne.

- Det indre af magnetosfæren

I diagrammet i figur 2 er der i magnetosfæren eller hulrummet, der indeholder jordens magnetiske felt, skelnet mellem veldifferentierede områder:

- Plasmasphere

- Plasmaplade

- Magneto lim eller magnetisk lim

- Neutral punkt

Plasmakugle

Plasmasfæren er et område dannet af et plasma af partikler fra ionosfæren. Partikler, der kommer direkte fra solcoronaen, som har formået at snige sig ind, stopper også der.

Alle danner et plasma, der ikke er så energisk som solvinden.

Denne region begynder 60 km over jordoverfladen og strækker sig op til 3 eller 4 gange jordens radius, inklusive ionosfæren. Plasmasfæren roterer langs jorden og overlapper delvist med de berømte Van Allen strålingsbælter.

Magneto lim og plasmaplade

Ændringen i retningen af ​​det markfelt på grund af solvinden stammer fra magnetot, og også et begrænset område mellem magnetfeltlinjer med modsatte retninger: Plasmapladen, også kendt som det aktuelle ark, af flere jordbundne radier tykke.

Neutral punkt

Endelig er det neutrale punkt et sted, hvor intensiteten af ​​den magnetiske kraft annulleres helt. En af dem er vist i figur 2, men der er flere.

Mellem dagen og natten en del af magnetopausen er der en diskontinuitet, kaldet cusp, hvor magnetiske kraftlinjer konvergerer mod polerne.

Det er årsagen til nordlyset, da solvindens partikler roterer i en spiral efter magnetlinjerne. Således formår de at nå den øverste atmosfære af polerne, ionisere luften og danne plasmaer, der udsender stærkt farvet lys og røntgenstråler.

gasser

Magnetosfæren indeholder mærkbare plasma-mængder: en ioniseret gas med lav densitet, der består af positive ioner og negative elektroner, i forhold, så at helheden næsten er neutral.

Plasmatætheden er meget variabel og spænder fra 1 til 4000 partikler pr. Kubikcentimeter, afhængigt af området.

Gasserne, der stammer fra plasmaet i magnetosfæren, kommer fra to kilder: solvinden og den jordbaserede ionosfære. Disse gasser danner et plasma i magnetosfæren, der består af:

- Elektroner

- Protoner og 4% af

- Alfapartikler (heliumioner)

Komplekse elektriske strømme skabes inde i disse gasser. Plasmastrømintensiteten i magnetosfæren er ca. 2 x 10 ²⁶ ioner pr. Sekund.

På samme måde er det en meget dynamisk struktur. F.eks. Inden for plasmasfæren er plasma-halveringstiden flere dage, og dens bevægelse er primært roterende.

I modsætning hertil er halveringstiden i flere eksterne regioner af plasmapladen timer, og dens bevægelse afhænger af solvinden.

Gasserne fra solvinden

Solvinden kommer fra solcoronaen, det ydre lag af vores stjerne, som er ved en temperatur på et par millioner Kelvin. Stråler af ioner og elektroner skyder derfra og spreder sig gennem rummet med en hastighed på 10 ⁹ kg / s eller 10 ³⁶ partikler i sekundet.

De meget varme gasser, der kommer fra solvinden, genkendes af deres indhold af brint og heliumioner. En del formår at komme ind i magnetosfæren gennem magnetopausen gennem et fænomen kaldet magnetisk tilslutning.

Solvinden udgør en kilde til materietab og solens vinkelmoment, som er en del af dens udvikling som en stjerne.

Gasser fra ionosfæren

Den største kilde til plasma i magnetosfæren er ionosfæren. Der er de dominerende gasser ilt og brint, der kommer fra jordens atmosfære.

I ionosfæren gennemgår de en ioniseringsproces på grund af ultraviolet stråling og anden højenergistråling, for det meste fra solen.

Ionosfærens plasma er koldere end solvinden, men en lille brøkdel af dens hurtige partikler er i stand til at overvinde tyngdekraften og magnetfeltet samt ind i magnetosfæren.

Referencer

1. ILCE Digital Library. Solen og jorden. Et stormfuldt forhold. Gendannes fra: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. GRYDE. Magnetosfærens hale. Gendannes fra: spof.gsfc.nasa.gov.
3. GRYDE. Magnetopausen. Hentet fra: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Oster, L. 1984. Moderne astronomi. Redaktionel Reverté.
5. Wikipedia. Magnetosfære. Gendannet fra: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Solvind. Gendannet fra: es.wikipedia.org.