Η μαγνητόσφαιρα περιβάλλει οποιοδήποτε σώμα με μαγνητικό πεδίο. Εμφανίζεται λόγω του γεγονότος ότι τα σωματίδια με φορτία αποκλίνουν από την αρχική γραμμή κίνησης υπό την επίδραση του εσωτερικού μαγνητισμού. Το σημείο συνάντησης της ηλιακής ενέργειας και του μαγνητικού πεδίου σχηματίζει το πλάσμα που καλύπτει το μαγνητοσφαιρικό κέλυφος.
Επίδραση του Ήλιου στη Γη
Ο ήλιος εκπέμπει μεγάλη ποσότητα ενέργειας, η οποία διαστέλλεται συνεχώς, «εξατμίζοντας» προς τα έξω. Αυτή η διαστολή ονομάζεται ηλιακός άνεμος.
Ο ηλιακός άνεμος εξαπλώνεται προς όλες τις κατευθύνσεις, γεμίζοντας όλο τον διαπλανητικό χώρο. Για αυτόν τον λόγο, ένας σχηματισμός πλάσματος που ονομάζεται πλάσμα ηλιακού ανέμου σχηματίζεται στη διαστρική περιοχή.
Το ηλιακό πλάσμα κινείται σε μια σπείρα, κατά μέσο όρο σε 4 ημέρες υπερνικά το διάστημα μεταξύ του Ήλιου και της Γης.
Ο ήλιος απελευθερώνει ενέργεια, χάρη στην οποία η ζωή συνεχίζεται στη Γη. Ωστόσο, επικίνδυνη ακτινοβολία προέρχεται και από τον Ήλιο, η οποία είναι καταστροφική για όλα τα έμβια όντα στον πλανήτη μας. Όταν η Γη κινείται γύρω από τον Ήλιο, η ακτινοβολία κατανέμεται άνισα καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Για αυτόν τον λόγο, οι εποχές αλλάζουν.
Τι προστατεύει τη Γη;
Η φυσική δομή του πλανήτη Γη τον προστατεύει από την επιβλαβή ηλιακή ακτινοβολία. Η γη περιβάλλεται από πολλά κοχύλια:
- μαγνητόσφαιρα, που προστατεύει από την ακτινοβολία της ηλιακής ροής;
- μια ιονόσφαιρα που απορροφά τις ακτίνες Χ και την υπεριώδη ακτινοβολία,
- το στρώμα του όζοντος, το οποίο συγκρατεί τις υπολειπόμενες ποσότητες υπεριώδους ακτινοβολίας.
Σαν αποτέλεσμα, η βιόσφαιρα της Γης (ο βιότοπος των ζωντανών οργανισμών) προστατεύεται πλήρως.
Η μαγνητόσφαιρα της Γης είναι ένα προστατευτικό στρώμα, το πιο απομακρυσμένο από το κέντρο του πλανήτη. Αποτελεί εμπόδιο στο πλάσμα του ηλιακού ανέμου. Για το λόγο αυτό, το ηλιακό πλάσμα ρέει γύρω από τη Γη, σχηματίζοντας έναν σχηματισμό κοιλότητας μέσα στον οποίο είναι κρυμμένο το γεωμαγνητικό πεδίο.
Γιατί υπάρχει μαγνητικό πεδίο;
Οι αιτίες του επίγειου μαγνητισμού κρύβονται μέσα στον πλανήτη. Όπως είναι γνωστό για τη δομή του πλανήτη Γη, αποτελείται από:
- πυρήνες;
- ρόμπες;
- Φλοιός της Γης.
Υπάρχουν διάφορα πεδία σε όλο τον πλανήτη, συμπεριλαμβανομένων των βαρυτικών και μαγνητικών. Η βαρύτητα με την απλούστερη έννοιά της είναι η έλξη της γης για όλα τα υλικά σωματίδια.
Ο μαγνητισμός της Γης βρίσκεται στα φαινόμενα που συμβαίνουν στα όρια του πυρήνα και του μανδύα. Ο ίδιος ο πλανήτης είναι ένας τεράστιος μαγνήτης, μια ομοιόμορφα μαγνητισμένη μπάλα.
Η αιτία κάθε μαγνητικού πεδίου είναι το ηλεκτρικό ρεύμα ή η συνεχής μαγνήτιση. Οι επιστήμονες που ασχολούνται με το πρόβλημα του μαγνητισμού της Γης ανακαλύπτουν:
- λόγοι για μαγνητικήβαρύτητα της γης;
- δημιουργία συνδέσεων μεταξύ του επίγειου μαγνητισμού και των πηγών του·
- προσδιορίστε την κατανομή και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου στον πλανήτη.
Αυτές οι μελέτες πραγματοποιούνται μέσω μαγνητικών ερευνών, καθώς και μέσω παρατηρήσεων σε παρατηρητήρια - ειδικά σημεία σε διάφορες περιοχές του πλανήτη.
Πώς λειτουργεί η μαγνητόσφαιρα;
Ο τύπος και η δομή της μαγνητόσφαιρας αναπτύσσονται:
- ηλιακός άνεμος;
- μαγνητισμός της γης.
Ο ηλιακός άνεμος είναι η έξοδος του πλάσματος, το οποίο κατανέμεται από τον Ήλιο προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Η ταχύτητα του ανέμου στην επιφάνεια της γης είναι 300-800 km/s. Ο ηλιακός άνεμος είναι γεμάτος με πρωτόνια, ηλεκτρόνια, σωματίδια άλφα και χαρακτηρίζεται από οιονεί ουδετερότητα. Ο ηλιακός άνεμος είναι προικισμένος με ηλιακό μαγνητισμό, που μεταφέρεται από το πλάσμα πολύ μακριά.
Η μαγνητόσφαιρα της Γης είναι μια μάλλον πολύπλοκη κοιλότητα. Όλα τα τμήματα του είναι γεμάτα με διεργασίες πλάσματος, στις οποίες οι μηχανισμοί επιτάχυνσης των σωματιδίων έχουν μεγάλη σημασία. Στην ηλιόλουστη πλευρά, το χάσμα από το κέντρο έως τα όρια της Γης καθορίζεται από τη δύναμη του ηλιακού ανέμου και μπορεί να φτάσει από 60 έως 70 χιλιάδες χιλιόμετρα, που είναι ίσο με 10-12 γήινες ακτίνες Re. Το Re ισούται με 6371 km.
Τα όρια της μαγνητόσφαιρας είναι διαφορετικά ανάλογα με τη θέση σε σχέση με τον Ήλιο. Ένα παρόμοιο περίγραμμα στην ηλιόλουστη πλευρά είναι παρόμοιο σε σχήμα με ένα βλήμα. Η κατά προσέγγιση απόστασή του είναι 15 Re. Στη σκοτεινή πλευρά, η μαγνητόσφαιρα παίρνει τη μορφή κυλινδρικής ουράς, η ακτίνα της είναι 20-25 Re, το μήκος της είναι περισσότερο από 200 Re, το άκρο είναι άγνωστο.
Στη μαγνητόσφαιραυπάρχουν περιοχές με σωματίδια υψηλής ενέργειας, ονομάζονται «ζώνες ακτινοβολίας». Η μαγνητόσφαιρα είναι ικανή να εκκινεί διάφορες ταλαντώσεις και είναι η ίδια πηγή ακτινοβολίας, μερικές από τις οποίες μπορούν να διαπεράσουν τη Γη.
Διαρροή πλάσματος στη μαγνητόσφαιρα της Γης μέσω διαστημάτων μεταξύ των χαρακτηριστικών της μαγνητόπαυσης - πολικές ακμές, καθώς και λόγω υδρομαγνητικών φαινομένων και αστάθειας.
Δραστηριότητα μαγνητικού πεδίου
Η μαγνητόσφαιρα της Γης επηρεάζει τη γεωμαγνητική δραστηριότητα, τις γεωμαγνητικές καταιγίδες και τις υποκαταιγίδες.
Προστατεύει τη ζωή στη Γη. Χωρίς αυτήν, η ζωή θα σταματούσε. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι ωκεανοί του Άρη και η ατμόσφαιρά του έχουν πάει στο διάστημα λόγω της ακάλυπτης επιρροής του ηλιακού ανέμου. Με τον ίδιο τρόπο, τα νερά της Αφροδίτης παρασύρθηκαν στο διάστημα από ένα ηλιακό ρεύμα.
Ο Δίας, ο Ουρανός, ο Κρόνος και ο Ποσειδώνας έχουν επίσης μαγνητόσφαιρα. Ο Άρης και ο Ερμής έχουν μικρά μαγνητικά κελύφη. Η Αφροδίτη δεν το έχει καθόλου, ο ηλιακός άνεμος διαχειρίζεται χάρη στην ιονόσφαιρα.
Λειτουργίες πεδίου
Η κύρια ιδιότητα ενός μαγνητικού πεδίου είναι η έντασή του. Η μαγνητική ένταση είναι ένα διανυσματικό μέγεθος. Το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη απεικονίζεται χρησιμοποιώντας γραμμές δύναμης, οι εφαπτομένες σε αυτές δείχνουν την κατεύθυνση του διανύσματος έντασης.
Το μαγνητικό πεδίο σήμερα είναι 0,5 oersted ή 0,1 a/m. Οι επιστήμονες επιτρέπουν διακυμάνσεις στο μέγεθος στο παρελθόν. Όμως τα τελευταία 2-3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, το γεωμαγνητικό πεδίο δεν έχει αλλάξει.
Τα σημεία στη Γη όπου η τάση κατευθύνεται κατακόρυφα ονομάζονται μαγνητικοί πόλοι. Υπάρχουν δύο στη Γη:
- Βορράς;
- Southern.
Μια ευθεία γραμμή διέρχεται και από τους δύο πόλους - τον μαγνητικό άξονα. Ο κύκλος που είναι κάθετος στον άξονα είναι ο μαγνητικός ισημερινός. Η ένταση του πεδίου στον ισημερινό είναι οριζόντια.
Μαγνητικοί πόλοι
Οι μαγνητικοί πόλοι δεν αντιστοιχούν στους συνήθεις γεωγραφικούς. Οι γεωγραφικοί πόλοι τοποθετούνται κατά μήκος του γεωγραφικού άξονα κατά μήκος του οποίου περιστρέφεται ο πλανήτης. Όταν η Γη κινείται γύρω από τον Ήλιο, η κατεύθυνση του άξονα της Γης διατηρείται.
Η βελόνα της πυξίδας δείχνει ακριβώς στον μαγνητικό βόρειο πόλο. Τα μαγνητικά παρατηρητήρια μετρούν τις διακυμάνσεις του μαγνητικού πεδίου κατά τη διάρκεια της ημέρας, μερικές από αυτές εμπλέκονται σε κάθε δεύτερη μέτρηση.
Μαγνητικοί μεσημβρινοί εκτείνονται από τον Βόρειο Πόλο στον Νότιο Πόλο. Η γωνία μεταξύ του μαγνητικού και του γεωγραφικού μεσημβρινού ονομάζεται μαγνητική απόκλιση. Οποιοδήποτε σημείο στη γη έχει τη δική του γωνία απόκλισης.
Στον ισημερινό, το βέλος του μαγνήτη τοποθετείται οριζόντια. Όταν κινείστε βόρεια, το πάνω άκρο του βέλους κατεβαίνει ορμητικά. Η γωνία μεταξύ του δείκτη και της οριζόντιας επιφάνειας είναι η μαγνητική κλίση. Στην περιοχή των πόλων, η κλίση είναι μεγαλύτερη και ανέρχεται σε 90 μοίρες.
Κίνηση του μαγνητικού πεδίου
Η θέση των μαγνητικών πόλων αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.
Αρχικά, ο μαγνητικός πόλος ανακαλύφθηκε το 1831 και στη συνέχεια εντοπίστηκε εκατοντάδες χιλιόμετρα από τη σημερινή τοποθεσία. Η κατά προσέγγιση απόσταση ταξιδιού ανά έτος είναι 15 χλμ.
Τα τελευταία χρόνια, ο ρυθμός κίνησης των μαγνητικών πόλων αυξάνεται. Ο Βόρειος Πόλος κινείταιταχύτητα 40 km ετησίως.
Αλλαγή μαγνητικών πεδίων
Η διαδικασία αλλαγής των πολικοτήτων στη Γη ονομάζεται αντιστροφή. Οι επιστήμονες γνωρίζουν τουλάχιστον 100 περιπτώσεις όπου το γεωμαγνητικό πεδίο ανέστρεψε την πολικότητα του.
Πιστεύεται ότι η αναστροφή συμβαίνει μία φορά κάθε 11-12 χιλιάδες χρόνια. Άλλες εκδόσεις ονομάζονται 13, 500 και ακόμη και 780 χιλιάδες χρόνια. Ίσως η αντιστροφή να μην έχει σαφή περιοδικότητα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι κατά τη διάρκεια προηγούμενων αναστροφών, η ζωή στη Γη διατηρήθηκε.
Οι άνθρωποι αναρωτιούνται, "Πότε είναι η επόμενη αντιστροφή πολικότητας;"
Η φάση της αλλαγής πόλου συνέβη τον περασμένο αιώνα. Ο Νότιος Πόλος βρίσκεται πλέον στον Ινδικό Ωκεανό, ενώ ο Βόρειος Πόλος κινείται κατά μήκος του Αρκτικού Ωκεανού προς τη Σιβηρία. Το μαγνητικό πεδίο κοντά στους πόλους εξασθενεί σε αυτή την περίπτωση. Η ένταση εκτονώνεται.
Πιθανότατα, με την επόμενη αναστροφή, η ζωή στη Γη θα συνεχιστεί. Το μόνο ερώτημα είναι με ποιο κόστος. Εάν η αναστροφή συμβεί με την εξαφάνιση της μαγνητόσφαιρας στη Γη για σύντομο χρονικό διάστημα, μπορεί να είναι πολύ επικίνδυνη για την ανθρωπότητα. Ένας απροστάτευτος πλανήτης εκτίθεται στις δυσμενείς επιπτώσεις των κοσμικών ακτίνων. Επιπλέον, η καταστροφή της στιβάδας του όζοντος μπορεί επίσης να αποτελέσει σοβαρό κίνδυνο.
Η αλλαγή των πόλων στον Ήλιο, που συνέβη το 2001, δεν οδήγησε στο κλείσιμο του μαγνητικού του στρώματος. Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν εάν θα υπάρξει παρόμοιο σενάριο στη Γη.
Διαταραχή της μαγνητόσφαιρας της γης: αντίκτυπος στους ανθρώπους
Στην αρχική προσέγγιση, το ηλιακό πλάσμα δεν φτάνει στη μαγνητόσφαιρα. Αλλά υπό προϋποθέσειςη διαπερατότητα του πλάσματος διαταράσσεται, εμφανίζεται βλάβη στο μαγνητικό κέλυφος. Το ηλιακό πλάσμα και η ενέργειά του διεισδύουν στη μαγνητόσφαιρα. Όσον αφορά τον ρυθμό των ροών ενέργειας, υπάρχουν τρεις επιλογές για την απόκριση της μαγνητόσφαιρας:
- Ήσυχη κατάσταση της μαγνητόσφαιρας - το κέλυφος δεν αλλάζει την κατάστασή του, καθώς η ταχύτητα κίνησης της ενέργειας είναι πολύ χαμηλή ή ίση με την ποσότητα της διαλυμένης ενέργειας μέσα στη μαγνητική σφαίρα.
- Μαγνητική υποθύελλα. Μια κατάσταση που συμβαίνει όταν ο ρυθμός της εισερχόμενης ενέργειας είναι υψηλότερος από τον ρυθμό της στατικής διασποράς και μέρος της ενέργειας διαφεύγει από τη μαγνητόσφαιρα μέσω ενός καναλιού που ονομάζεται υποθύελλα. Η διαδικασία συνίσταται στην απελευθέρωση μέρους της μαγνητοσφαιρικής ενέργειας. Η πιο λαμπερή προσωποποίησή του είναι το βόρειο σέλας. Εκπομπές περίσσειας ενέργειας μπορεί να συμβούν σε διαστήματα 3 ωρών στις πολικές περιοχές και των δύο ημισφαιρίων.
- Μια μαγνητική καταιγίδα είναι μια διαδικασία ισχυρής διαταραχής του πεδίου λόγω της υψηλής ταχύτητας ενέργειας που προέρχεται από το εξωτερικό. Το μαγνητικό πεδίο αλλάζει επίσης παρακάτω, στην περιοχή του ισημερινού.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης αλλάζει τοπικά κατά τη διάρκεια υποκαταιγίδων, ενώ οι αλλαγές είναι παγκόσμιες κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Σε κάθε περίπτωση, αυτές οι αλλαγές δεν είναι υψηλότερες από μερικά τοις εκατό, το οποίο είναι πολύ λιγότερο από τα ανθρωπογενή πεδία.
Η Ιατρική πιστεύει ότι οι μαγνητικές καταιγίδες επηρεάζουν δυσμενώς την ανθρώπινη υγεία. Την περίοδο αυτή αυξάνεται ο αριθμός των ασθενών που πάσχουν από καρδιαγγειακές παθολογίες, κατάθλιψη και άλλες νευροψυχιατρικές διαταραχές.διαταραχές.
Μεγάλος είναι ο ρόλος της μαγνητόσφαιρας της Γης σε όλες τις γεωγραφικές διεργασίες στον πλανήτη. Αυτό το προστατευτικό κέλυφος προστατεύει τον πλανήτη μας από πολλές δυσμενείς διεργασίες και επηρεάζει τις καιρικές συνθήκες. Υπό την επίδραση των αλλαγών στη μαγνητόσφαιρα στη Γη, τα κλιματικά χαρακτηριστικά, οι μορφές ζωής των ζώων και των φυτών και πολλά άλλα αλλάζουν.
