JORDENS MAGNETOSFÄR: EGENSKAPER, STRUKTUR, GASER - FYSISK - 2025

Den magneto av jorden är den magnetiska enveloppen för planeten mot strömmen av laddade partiklar att solen avger kontinuerligt. Det orsakas av växelverkan mellan sitt eget magnetfält och solvinden.

Det är inte en unik egenskap på jorden, eftersom det finns många andra planeter i solsystemet som har sitt eget magnetfält som: Jupiter, Merkurius, Neptunus, Saturnus eller Uranus.

Bild 1. Jordens magnetosfär och dess interaktion med solvinden. Källa: Wikimedia Commons.

Denna ström av materia som flyter från de yttre lagren av vår stjärna, gör det i form av sällsynt material, kallad plasma. Detta anses vara det fjärde tillståndet av materien, liknande det gasformiga tillståndet, men där höga temperaturer har gett partiklarna en elektrisk laddning. Den består huvudsakligen av protoner och fria elektroner.

Solkorrona avger dessa partiklar med så mycket energi att de kan undgå tyngdkraften i ett kontinuerligt flöde. Det är den så kallade solvinden, som har sitt eget magnetfält. Dess inflytande sträcker sig över hela solsystemet.

Tack vare samspelet mellan solvinden och det geomagnetiska fältet bildas en övergångszon som omsluter jordens magnetosfär.

Solvinden, som har en hög elektrisk ledningsförmåga, är ansvarig för att snedvrida jordens magnetfält och komprimera den på den sida som vetter mot solen. Denna sida kallas dagssidan. På motsatt sida eller nattsida rör sig fältet bort från solen och dess linjer sträcker sig ut och bildar en slags svans.

egenskaper

- Områdena med magnetisk påverkan

Solvinden modifierar jordens magnetfältlinjer. Om inte för honom, skulle linjerna utvidgas till oändlighet, som om det var en barmagnet. Samspelet mellan solvinden och jordens magnetfält ger upphov till tre regioner:

1) Interplanetär zon, där påverkan från jordens magnetfält inte är märkbar.

2) Magnetofunda eller magnetoenvelope, som är det område där interaktionen mellan markfältet och solvinden inträffar.

3) Magnetosfär, är den rymdregion som innehåller jordens magnetfält.

Magnetokåpan begränsas av två mycket viktiga ytor: magnetopausen och chockfronten.

Bild 2. Magnetosfärens struktur. Källa: Wikimedia Commons.

Magnetopausen är magnetosfärens gränsyta, ungefär 10 jordradie på dagssidan, men den kan komprimeras ytterligare, särskilt när stora mängder massa kastas från solkorona.

För sin del är chockfronten eller chockbågen ytan som skiljer magneto-manteln från den interplanetära zonen. Det är i den här kanten där magnettrycket börjar bromsa solvindpartiklarna.

- Det inre av magnetosfären

I diagrammet i figur 2, i magnetosfären eller kaviteten som innehåller jordens magnetfält, skiljer man väl differentierade områden:

- Plasmasphere

- Plasma-ark

- Magneto lim eller magnetlim

- Neutral punkt

Plasmasfär

Plasmasfären är ett område som bildas av en plasma av partiklar från jonosfären. Partiklar som kommer direkt från solkoronen som har lyckats smyga in kommer också att stanna där.

Alla bildar en plasma som inte är lika energisk som solvinden.

Denna region börjar 60 km över jordytan och sträcker sig upp till 3 eller 4 gånger jordens radie, inklusive jonosfären. Plasmasfären roterar längs jorden och överlappar delvis med de berömda Van Allen-strålningsbanden.

Magnetlim och plasmablad

Förändringen i jordens fältriktning på grund av solvinden, härstammar magnetöglarna, och även en begränsad zon mellan magnetfältlinjer med motsatta riktningar: plasmanivån, även känd som ett aktuellt ark, av flera jordradier tjocka .

Neutral punkt

Slutligen är den neutrala punkten en plats där den magnetiska kraften är helt avbruten. En av dem visas i figur 2, men det finns fler.

Mellan dagen och natten en del av magnetopausen finns en diskontinuitet, kallad cusp, där magnetiska kraftlinjerna konvergerar mot polerna.

Det är orsaken till norrskenet, eftersom solvindens partiklar roterar i en spiral efter magnetlinjerna. Således lyckas de nå polens övre atmosfär, jonera luften och bilda plasma som avger starkt färgat ljus och röntgenstrålar.

gaser

Magnetosfären innehåller avsevärda mängder plasma: en joniserad gas med låg densitet som består av positiva joner och negativa elektroner, i proportioner så att hela är nästan neutral.

Plasmatätheten är mycket varierande, från 1 till 4000 partiklar per kubikcentimeter, beroende på området.

Gaserna som har sitt ursprung i magnetosfärens plasma kommer från två källor: solvinden och den jordbaserade jonosfären. Dessa gaser bildar en plasma i magnetosfären som består av:

- Elektroner

- Protoner och 4% av

- Alfapartiklar (heliumjoner)

Komplexa elektriska strömmar skapas i dessa gaser. Plasmaströmstyrkan i magnetosfären är ungefär 2 x 10 ²⁶ joner per sekund.

På samma sätt är det en mycket dynamisk struktur. Till exempel inom plasmasfären är plasmahalveringstiden flera dagar och dess rörelse är främst roterande.

Däremot är halveringstiden i fler yttre regioner av plasmanivån timmar och dess rörelse beror på solvinden.

Solvindens gaser

Solvinden kommer från solkorona, det yttre lagret av vår stjärna, som ligger vid en temperatur på några miljoner Kelvin. Strålar av joner och elektroner skjuter ut därifrån och sprider sig genom rymden med en hastighet av 10 ⁹ kg / s eller 10 ³⁶ partiklar per sekund.

De mycket heta gaserna som kommer från solvinden känns igen av deras innehåll av väte och heliumjoner. En del lyckas komma in i magnetosfären genom magnetopausen, genom ett fenomen som kallas magnetisk återanslutning.

Solvinden utgör en källa till materialförlust och solens vinkelmoment, som är en del av dess utveckling som en stjärna.

Gaser från jonosfären

Den huvudsakliga plasmakällan i magnetosfären är jonosfären. Där är de dominerande gaserna syre och väte som kommer från jordens atmosfär.

I jonosfären genomgår de en joniseringsprocess på grund av ultraviolett strålning och annan strålning med hög energi, mestadels från solen.

Jonosfärens plasma är kallare än solvinden, men en liten del av dess snabba partiklar kan övervinne tyngdkraften och magnetfältet samt komma in i magnetosfären.

referenser

1. ILCE Digital Library. Solen och jorden. En stormig relation. Återställd från: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. POTT. Magnetosfärens svans. Återställd från: spof.gsfc.nasa.gov.
3. POTT. Magnetopausen. Hämtad från: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redaktör Reverté.
5. Wikipedia. Magnetosfären. Återställd från: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Solvind. Återställd från: es.wikipedia.org.