Магнітне поле Землі

 

 

Магнітне поле Землі народжене могутніми силами його магнітного ядра. Хоча ці сили досить рівномірно впливають на всю поверхню земної кулі, в деяких районах на них накладаються додаткові місцеві впливу. Зазвичай це райони багатих покладів залізної руди, такі, як на півночі Міннесоти і в інших місцях території Великих озер, або великі області лавових покривів, як, наприклад, біля Грэнтс, штат Нио Мексико. У цих районах через збурення поблизу місцевих магнітних полів показання компаса вкрай ненадійні; про це пілотів попереджають авіонавігаційні карти, причому нікому не приходить в голову вважати такі райони дивними або таємничими.

За даними американських військово-морських сил, які проводили магнітні вимірювання в північній частині Атлантичного океану (але не для розкриття таємниці Бермудського трикутника, як деякі затверджують, а в рамках всесвітньої програми оновлення морських карт), в Бермудському трикутнику які б то не було місцеві магнітні збурення відсутні.

Магнітні збурення – це різкі зміни магнітного поля Землі, що відрізняються від магнітних варіацій раптовим початком і бурхливим перебігом. Приклад – магнітні бурі.

На відміну від місцевих магнітних збурень, які можуть викликати досить значні зміни в магнітному полі Землі, магнітна аномалія – це дуже невелика сила, породжена підводним або ще яким-небудь феромагнітним об'єктом. Вона занадто слабка, щоб радикально впливати на компас судна або літака.

Магнітні бурі викликаються потоками вивергає з Сонця заряджених частинок при зіткненні їх з магнітним полем Землі. Ці бурі відбуваються вкрай нерегулярно і зазвичай тривають кілька годин, причому помилка в показаннях компаса не перевищує одного – двох градусів. Така помилка може не привести до скільки-небудь значного відхилення від курсу.

 

 

Магнітосфера – це область простору навколо планети або іншого намагніченого небесного тіла, яка утворюється, коли потік заряджених частинок, наприклад, сонячного вітру, відхиляється від своєї первісної траєкторії під впливом внутрішнього магнітного поля цього тіла.

Форма і розміри магнітосфери визначаються силою внутрішнього магнітного поля цього небесного тіла і тиском навколишньої плазми (сонячного вітру). Всі планети, які мають власне магнітне поле, володіють магнітосферою: Земля, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Меркурій і Марс мають дуже слабкі магнітосферами, а також Ганімед, один із супутників Юпітера (але його магнітосфера цілком знаходиться в межах магнітосфери Юпітера, що призводить до їх складним внутрішнім взаємодій). Іоносфери слабо намагнічених планет, як наприклад Венера, частково відхиляють потік сонячного вітру, але вони не мають магнітосфери як такої.

Форму, структуру і розміри магнітосфери Землі визначають два головних фактори:

Магнітне поле Землі – в першому наближенні може бути апроксіміровано полем магнітного стрижня, магнітного диполя, нахиленого приблизно на 11° по відношенню до осі обертання Землі, хоча існують і гармоніки більш високого порядку, як вперше вказав Карл Фрідріх Гаусс. Величина дипольного поля Землі 0, 3-0, 6 Гауса на земної поверхні, і ця величина зменшується пропорційно кубу відстані, тобто на відстані h від поверхні Землі вона становить лише 1/ (R+h) 3 від магнітного поля на поверхні. Так, на відстані від поверхні, що дорівнює радіусу Землі R, напруженість поля зменшиться у 8 разів. Гармоніки магнітного поля більш високого порядку убувають ще швидше, таким чином, з відстанню магнітне поле диполя починає переважати в магнітосфері Землі.

Сонячний вітер – являє собою швидкий потік гарячої плазми, що йде від Сонця в усіх напрямках. Типова швидкість сонячного вітру на межі земної магнітосфери 300-800 км/с. Сонячний вітер складається з протонів, альфа-частинок і електронів, так що в цілому він квазі-нейтральний. Сонячний вітер пронизаний міжпланетним магнітним полем, яке являє собою головним чином магнітне поле Сонця, переноситься плазмою сонячного вітру на далекі відстані.

У разі набігаючого потоку плазми, наприклад, у випадку взаємодії власного магнітного поля планети з сонячним вітром, магнітосфера являє порожнину досить складної форми, обтічну сонячним вітром. Проникнення плазми в магнітосферу Землі відбувається безпосередньо через проміжки між замкнутими і «розімкнутими» магнітними силовими лініями в магнітопаузі, іменовані денними полярними каспами, або внаслідок гідромагнітних ефектів і нестійкостей. Проникнення плазми сонячного вітру може супроводжуватися денними полярними сяйвами в високоширотної іоносфері. До розвитку таких нестійкостей наводять, зокрема, різкі зміни параметрів міжпланетного середовища. Це проявляється в залежності частоти та інтенсивності полярних сяйв від рівня сонячної активності.

Частина плазми, яка проникла в магнітосферу, утворює радіаційний пояс планети і плазмовий шар. В Сонячній системі, крім Землі, магнітосфера є у більшості планет.

Магнітосфера Землі має складну форму. З боку, зверненої до Сонця, відстань до її кордону варіюється в залежності від інтенсивності сонячного вітру і становить близько 70000 км (10-12 радіусів Землі R, де R = 6371 км, (вважається відстань від центру Землі). Межа магнітосфери, або магнітопаузи, з боку Сонця за формою нагадує снаряд і за приблизними оцінками, знаходиться на відстані близько 15 R. З нічного боку магнітосфера Землі витягується довгим циліндричним хвостом (магнітний хвіст), радіус якого складає близько 20-25 R. Хвіст витягується на значну відстань –