From Wikipedia, the free encyclopedia
Магнетосфера је подручје око планета и њихових природних сателита у којем је магнетско поље вретенасто обликовано међуделовањем са Сунчевим вјетром.[1][2] Магнетосферу испуњавају електрично наелектрисане честице из Сунчевог ветра, козмичких зрака, из атмосфере планета или њених сателита које међуделују с магнетским пољем тела. Земљину магнетосферу у смеру Сунца ограничава чеони ударни талас на удаљености 8 до 12 Земљиних полупречника. Магнетосфера почиње око 1000 километара изнад Земљина тла. Страна магнетосфере наспрамна Сунцу продужује се у облику репа далеко у међупланетарни простор. У магнетосфери се налазе Ван Аленови појаси појачаног електромагнетна зрачења.[3]
Осим Земље, и читав низ других планета имају магнетосферу, као што су: Меркур, Јупитер, Сатурн, Уран и Нептун. Јупитеров месец Ганимед има малу магнетосферу – али је цела смештена унутар магнетосфере Јупитера, са сложеним међуделовањем. Јоносфере магнетски слабих планета Венере и Марса, делимично одбијају Сунчев ветар, али немају магнетосферу. У свемирском окружењу близу планетарног тела, магнетно поље подсећа на магнетни дипол. Даље, линије поља могу бити знатно искривљене протоком електрично проводљиве плазме која се емитује од Сунца (тј. Сунчевог ветра) или оближње звезде.[4][5]
Земљина магнетосфера је откривена 1958. године. Пре тога, научници су знали да је у простору постојала електрична струја, јер су соларне ерупције понекад доводиле до магнетне олује.[6][7]
Када је први научни сателит послат у првој половини 1958 - Експлорер 1 и 3 из САД, Спутњик 3 из Совјетског Савеза - посматрали су интензиван (и неочекиван) зрачни појас око Земље, а затим у простору у коме су се налазили измерена је велика количина радиоактивности, један од ван Аленових колега је узвикнуо:„Мој Боже, простор је радиоактиван!“
У 1959. години Томас Голд предложио је име магнетосфера.
Земљина магнетосфера је подручје свемира чији је облик контролисан Земљиним интерним магнетским пољем, сунчевим ветром и интерпланетарним магнетским пољем. Смеша слободних јона и електрона, који потичу из сунчевог ветра, су, у магнетосфери, ограничени магнетским и електричним силама, које су много јаче од гравитације и судара. Упркос њеном називу, магнетосфера нема сферични облик. На страни која је окренута Сунцу, удаљеност до њене границе (која варира са јачином соларног ветра) је око 70 000 (10-12 пречника Земље, који износи =6371 ; ако није другачије напоменуто, сва растојања се узимају од центра Земље). Граница магетосфере („магнетопауза“) је неправилног облика. Са стране Земље на којој је ноћ, магнетосфера има облик „магнетског репа“, приближно цилиндричног облика, полупречника, који је 20-25 пута већи од Земљиног. Ова област има дужину око 200 пута већу од Земљиног полупречника, а место на коме се завршава није још увек познато.
Спољни неутрални гас који окружује Земљу, тј. геокорона, састоји се углавном од најлакших атома, водоника и хелијума, и наставља се на растојању од око 4-5 пута већем од полупречника Земље. Јони из вруће плазме из магнетосфере примају електроне током процеса сударања са лаким атомима, формирајући на тај начин „проток“ брзих атома. Горњи део јоносфере, познат и као плазмасфера, такође има дужину, која је 4-5 пута већа од полупречника Земље. Виши делови плазмасфере називају се поларни ветар. Поларни ветар представља проток лаких јона, који се мешају са Сунчевим ветром.[8]
Земљина магнетосфера пружа заштиту, без којих живот не би могао да опстане. Марс, који има врло слабо магнетско поље, вероватно је изгубио атмосферу и воду, због директног утицаја сунчевог ветра. За Венеру се мисли да је изгубила велик део воде, због својих танке атмосфере и због директног утицаја сунчевог ветра. Због величине Јупитерове магнетосфера, постоји могућност слабог међуделовања са Земљином магнетосфером.
Два чиниоца одређују структуру и понашање магнетосфере: земљино магнетско поље и сунчев ветар:
Плазма из Сунчевог ветра и плазма у јоносфери Земље су одвојене с границом, магнетопаузом, тако да је Земаљска плазма ограничена у магнетосфери, окружена протоком Сунчевог ветра. Одвајање није комплетно, захваљујући другом процесу, магнетском поновном спајању – иначе би било врло тешко пренети део енергије са Сунчевог ветра – али ипак раздвајање превладава.
Додатна карактеристика магнетосфере је на страни Сунца, око 13,5 , „предњи удар” (енгл. ), а у којем заправо нема сударања. У том делу Сунчев ветар има велику брзину, затим се смањи 2 до 3 пута, да би се на боковима брзина поново повећала, због деловања преосталог Сунчевог ветра.
Да би се разумела магнетосфера, треба замислити магнетске линије поља, које одређују смер магнетског поља у свакој тачци – које се шире у близини магнетског северног пола (географски јужни пол) и поново се затварају у близини јужног магнетског пола (географски северни пол). Ако се замисле као жичани модел – онда оне воде ухваћене електрично набијене честице, које клизе уздуж линија као куглице.
Када су први научни сателити лансирани 1958. – Еxплорер 1 и 3 из САД, те Спутник 3 из Совјетског Савеза – неочекивано је запажен снажни појас радијације око Земље, који задржава Земљино магнетско поље. То је био унутрашњи појас радијације, с енергијом од 10 до 100 , које је касније објашњено као „распадање неутрона услед рефлексије”, други разлог су међуделовања космичких зрака с горњом атмосфером. Центар тог појаса радијације је на екватору око 1,5 од Земљиног центра.
Касније је виђена групација ухваћених јона и електрона, која је на екватору удаљена 2,5 до 8 Rz, с излазном енергијом од 1 . Касније су је назвали спољашњи појас радијације, али ипак главнина има низ енергија од 65 и препозната је као прстенаста струја плазме.
Хватање наелектрисаних честица у магнетско поље је доста стабилан процес. То је посебно јако за унутрашњи појас, зато што је хватање неутрона од рефлексије прилично спор процес, траје и годинама. Почевши од 1962, САД су тестирале термонуклеарно оружје високо изнад Тихог океана, на око 400 изнад Земљине површине, и створен је вештачки високо енергетски појас електрона, који се могао запазити 4 до 5 година касније (данас су ти експерименти забрањени).
Спољашњи појас је мање постојан, јер постоји сударање електрично набијених честица с атомима геокороне, које утиче на нестајање тог појаса. То значи да постоји извор који стално опскрбљује тај појас са свјежом плазмом.
Магнетски реп настаје због притиска Сунчевог ветра на Земаљску магнетосферу. Он се може издужити на велике удаљености и до 200 , супротно од Сунца. Плазма која се ствара и која је ухваћена у магнетски реп, може ометати рад свемирских летелица, комуникацију и навигацију.
Магнетско поље магнетосфере долази од Земљиног магнетског поља, али и од електричних струја које теку плазмом у магнетосфери – плазма делује као електромагнет. Магнетско поље које кружи око те плазме, може издужити Земљино магнетско поље, пуно даље у свемир, него што је предвиђено.
За разлику од класичног електричног круга с отпором, где електрична струја настаје повећањем напона, електрична струја у магнетосфери више личи на кретање плазме у магнетном пољу. Електрони и позитивни јони, који су ухваћени у диполном магнетском пољу Земље, теже да се крећу по линијама магнетског поља, без добијања или губљења енергије. Ако се гледа изнад магнетског северног пола (географски јужни пол), јони се крећу у смеру казаљке на сату, а електрони супротно од казаљке на сату, стварајући електричну струју, познату као прстенаста струја. Значи, за то није потребан напон – електрична струја настаје кретањем јона и електрона у магнетском пољу.[10][11]
Свака таква електрична струја ће променити магнетско поље. Прстенаста струја ће ојачати магнетско поље са споља, повечавајући величину магнетосфере. У исто време, она слаби унутрашње магнетско поље. Код магнетских олуја, прстенастој струји се додаје плазма, која је ствара јачом, а у исто време магнетно поље Земље слаби за 1 до 2%.
Постоје изузеци, где напон покреће електричну струју. То се дешава с Биркеланд струјом, која тече из далеког свемира до полова јоносфере, наставља један део јоносфере и затим се враћа у свемир. Тај електрични круг се још увек проучава.[12][13]
Без обзира да ли се разматра као узрок или последица магнетосферног поља, електрична струја увек тече у затвореном кругу. Магнетско поље магнетосфере може се поделити у 5 различитих делова:
Прелазна магнетска олуја се јавља у репу магнетосфере, за време јаких магнетских олуја са Сунца, када реп „набубри” и чини реп нестабилним, те се мења његова структура.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.