Магнітосфера Землі

Магнітосфера Землі — зона навколоземного простору, фізичні властивості якої зумовлюються магнітним полем Землі та його взаємодією з потоками заряджених частинок корпускулярного випромінення Сонця — сонячного вітру[1].

Структура

Будова магнітосфери Землі:
1) ударна хвиля; 2) перехідна зона; 3) магнітопауза; 4) магнітосфера; 5) північна пелюстка магнітного хвоста; 6) південна пелюстка магнітного хвоста; 7) плазмосфера.

(англ.) Структура магнітосфери Землі

Попри назву, магнітосфера за формою зовсім не сферична, швидше нагадує цибулину. Звернена до Сонця межа магнітосфери знаходиться на відстані 10 земних радіусів (~ 6,5 тис. км), з нічного боку утворює видовжений магнітний хвіст, сліди якого знайдені на відстані 1000 земних радіусів[2].

Магнітне поле планет, зокрема Землі, близьке за формою до поля магнітного диполя, і його напруженість біля поверхні Землі становить близько 40 A/м, міняючись від екватора до магнітних полюсів.

Магнітосфера розташована вище від іоносфери й простягається на відстань у кілька разів більшу за радіус Землі. Це область де магнітне поле Землі суттєво впливає на рух частинок сонячного вітру.

Ударна хвиля

У результаті взаємодії сонячного вітру з магнітним полем Землі утворюється головна ударна хвиля (англ. Bow shock), швидкість корпускулярного потоку від Сонця значно падає[1][3].

Перехідна зона

За фронтом ударної хвилі в перехідній зоні (англ. Magnetosheath) магнітне поле сонячної плазми стає невпорядкованим. Загалом формується з корпускул сонячного вітру, хоча і містить невелику кількість плазми з власне магнітосфери[4]. Зона виступає як подушка, що передає тиск від сонячного вітру і слугує бар'єром між магнітними полями Землі і Сонця[5].

Магнітопауза

Між перехідною зоною та магнітосферою утворюється магнітопауза (англ. Magnetopause) — зона врівноваження динамічного тиску сонячного вітру і тиску магнітного поля Землі[1]. Це зона конвергенції намагніченої плазми Сонця і Землі, взаємодія між якими має складний характер, структура магнітопаузи залежить від числа Маха, β плазми та магнітного поля[6]. Магнітопауза змінює розмір і форму, в залежності від тиску сонячного вітру[7].

Радіаційні пояси

Зміна форми й інтенсивності радіаційних поясів Землі

Всередині ударна хвиля поділяється на радіаційні пояси (англ. Van Allen radiation belt), внутрішній та зовнішній, заряджених електронів і протонів, що переміщуються вздовж спіральних траєкторій за напрямком магнітних силових ліній[1]. Відкриті вперше у Землі американським вченим Ван-Алленом під час досліджень супутника Експлорер-1 за програмою міжнародного геофізичного року (1958). Заряджені частки поблизу магнітних полюсів, де магнітні силові лінії входять в земну поверхню, взаємодіють із верхніми шарами атмосфери (іоносферою), іонізують молекули і спричинюють полярні сяйва.

Магнітний хвіст

З протилежного боку від головної ударної хвилі в навколоземний простір на відстань більше ніж 1 тис. радіусів поширюється магнітний хвіст (англ. Magnetotail). Він містить дві пелюстки: північну й південну, які розділені плазмовим шаром, де магнітне поле слабкіше, а щільність заряджених частинок вища[8].

Значення

З наявністю магнітосфери пов'язані багато проявів космічної погоди: геомагнітна активність, геомагнітні бурі. У разі відсутності магнітосфери у Землі біологічно активна складова сонячного випромінювання безперешкодно надходила б до земної поверхні й згубно впливала на усе живе[1].

Див. також

• Магнітосфера
• Магнітне поле Землі
• Сонячний вітер

Примітки

1. Багров М. В., Боков В. О., Черваньов І. Г. Землезнавство / за редакцією Шищенка П. Г. — К.: Либідь, 2000. — 464 с. ISBN 9660600577
2. Магнітосфера Землі // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 265. — ISBN 966-613-263-X.
3. (англ.) Sparavigna, A. C.; Marazzato, R. (10 May 2010). «Observing stellar bow shocks.» [Архівовано 19 березня 2014 у Wayback Machine.]
4. (англ.) Paschmann, G.; Schwartz, S. J.; Escoubet, C. P.; Haaland, S., eds. (2005). «Outer Magnetospheric Boundaries: Cluster Results». — Space Science Reviews (Dordrecht, The Netherlands: Springer) 118 (1-4). doi:10.1007/1-4020-4582-4. ISBN 1-4020-3488-1.
5. (англ.) Blanc, M.; Kallenbach, R.; Erkaev, N. V. (2005). «Solar System Magnetospheres». Space Science Reviews (116): 227–298. Bibcode:2005SSRv..116..227B. doi:10.1007/s11214-005-1958-y
6. (англ.) Russell, C.T. (1990). «The Magnetopause». [Архівовано 3 травня 2012 у Wayback Machine.] Physics of Magnetic Flux Ropes (Washington, D.C., USA: American Geophysical Union): 439–453.
7. (англ.) «The Magnetopause». [Архівовано 15 лютого 2013 у Wayback Machine.] // «The Exploration of the Earth's Magnetosphere». — An educational web site by David P. Stern and Mauricio Peredo.
8. (англ.) «The Tail of the Magnetosphere». [Архівовано 7 лютого 2018 у Wayback Machine.] // «The Exploration of the Earth's Magnetosphere». — An educational web site by David P. Stern and Mauricio Peredo.

Посилання

• (англ.) (рос.) Russian-Ukrainian Geomagnetic Data Center [Архівовано 5 вересня 2015 у Wayback Machine.] — міжрегіональний центр даних російсько-українського сегмента Інтермагнет (INTERMAGNET [Архівовано 29 жовтня 2015 у Wayback Machine.]).