Магнітосфера

Магнітосфера — ділянка навколопланетного простору, фізичні властивості якої визначаються магнітним полем планети та його взаємодією з потоками заряджених частинок (ядер гелію, електронів) корпускулярного випромінення Сонця — сонячним вітром^[1][2]. Окрім Землі магнітосфера існує і в інших планет, які мають власне магнітне поле: у Меркурія, Юпітера, Сатурна, Урана та Нептуна^[2].

Магнітосфера в уяві художника

Історія досліджень

Термін магнітосфера запропонував у 1959 році Томас Ґолд.

Магнітосфера Землі

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.

Докладніше: Магнітосфера Землі

Незважаючи на 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 вливає на рух частинок сонячного вітру.

Магнітопауза

У результаті взаємодії сонячного вітру з магнітним полем планети утворюється ударна хвиля, за фронтом якої в перехідній зоні магнітне поле сонячної плазми стає невпорядкованим. Між цією зоною та магнітосферою утворюється магнітопауза — зона врівноваження динамічного тиску сонячного вітру і тиску магнітного поля Землі^[1].

Радіаційні пояси

Всередині ударна хвиля поділяється на радіаційні пояси 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.

Відкриття вченими Університету Аляски в Фербанксі (США) нового типу електромагнітних хвиль, а саме дзеркально-відбитих свистячих атмосфериків, змінює уявлення про механізми передачі енергії у магнітосферу Землі та їхній вплив на радіаційні пояси. Це відкриття стало можливим завдяки аналізу даних, зібраних супутниками NASA з вивчення радіаційних поясів «Van Allen Probes» в рамках програми Living With a Star (LWS) у період з 2012 по 2019 роки^[3][4].

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 би до земної поверхні й згубно впливала на усе живе^[1].

Магнітосфери інших планет

Середній розмір магнітосфер планет
Планета	У планетарних радіусах	Млн км
Меркурій	1,7	0,0035
Венера	—	-
Земля	10,4	0,065
Марс	—	-
Юпітер	65	4,3
Сатурн	20	1,2
Уран	18	4,7
Нептун	—	-

Магнітосфера Меркурія гальмує сонячний вітер тільки на невеликих відстанях від поверхні планети^[2].

Магнітосфера Венери визначається взаємодією атмосфери й іоносфери із сонячним вітром; з денного боку потік від Сонця гальмується тиском іоносферної плазми, що в місцях ударів сильно контактує з атмосферою^[2]. За рахунок зносу частинками сонячного вітру планета втратила значну частину власної води.

Магнітосфера Марса гальмує сонячний вітер тільки на невеликих відстанях від поверхні планети і під час магнітних бур знижується до іоносфери^[2]. Через слабке магнітне поле Марс, як вважають, втратив значну частину своїх колишніх океанів і атмосфери за рахунок впливу сонячного вітру.

Найпотужніша та найактивніша магнітосфера в Юпітера, простягається у бік Сонця на 100 радіусів планети (7 млн км), а її хвіст сягає орбіти Сатурна (800 млн км)^[2]. Її особливістю є те, що всередині неї рухаються чотири великі супутники: Іо, Ганімед, Каллісто та Європа. У магнітосфері Юпітера, як і в земній, є радіаційні пояси. Швидке обертання і величезні розміри породжують потужні відцентрові сили, що притискують частинки до площини обертання планети^[2].

Кільця Сатурна розміщені вздовж магнітного екватора магнітосфери планети, перехоплюючи заряджені частинки, внаслідок чого утворюється вільна від корпускулярних часток площина в Сонячній системі^[2].

Див. також

• Радіаційні пояси
• Список сонячних бур
• TWINS