MAGNETOSFÉRA ZEMĚ: VLASTNOSTI, STRUKTURA, PLYNY - FYZICKÝ - 2025

Magnetosféra Země je magnetické obálka planety proti proudu nabitých částic, které Slunce vysílá nepřetržitě. Je to způsobeno interakcí mezi vlastním magnetickým polem a slunečním větrem.

Není to jedinečná vlastnost Země, protože ve sluneční soustavě existuje mnoho dalších planet, které mají své vlastní magnetické pole, jako jsou: Jupiter, Merkur, Neptun, Saturn nebo Uran.

Obrázek 1. Magnetosféra Země a její interakce se slunečním větrem. Zdroj: Wikimedia Commons.

Tento proud hmoty, který teče z vnějších vrstev naší hvězdy, to dělá ve formě vzácné hmoty, nazývané plazma. Toto je považováno za čtvrtý stav hmoty, podobný plynnému stavu, ale ve kterém vysoké teploty poskytovaly částečkám elektrický náboj. Skládá se hlavně z protonů a volných elektronů.

Sluneční koróna tyto částice vysílá s tolika energií, že mohou uniknout gravitaci v nepřetržitém toku. Je to takzvaný sluneční vítr, který má své vlastní magnetické pole. Jeho vliv se rozšiřuje po celé Sluneční soustavě.

Díky interakci mezi slunečním větrem a geomagnetickým polem se vytvoří přechodová zóna, která uzavírá magnetosféru Země.

Sluneční vítr, který má vysokou elektrickou vodivost, je zodpovědný za zkreslení zemského magnetického pole a komprimuje ho na straně obrácené ke Slunci. Tato strana se nazývá denní strana. Na opačné straně nebo v noci se pole pohybuje od Slunce a jeho linie se natahují a vytvářejí jakýsi ocas.

vlastnosti

- Oblasti magnetického vlivu

Sluneční vítr modifikuje zemské magnetické siločáry. Kdyby tomu tak nebylo, linie by se rozšířily do nekonečna, jako by to byl tyčový magnet. Interakce mezi slunečním větrem a zemským magnetickým polem vede ke třem oblastem:

1) Meziplanetární zóna, kde není patrný vliv magnetického pole Země.

2) Magnetofunda nebo magnetoenvelope, což je oblast, kde dochází k interakci mezi pozemním polem a slunečním větrem.

3) Magnetosféra je oblast prostoru, která obsahuje magnetické pole Země.

Kryt magneto je omezen dvěma velmi důležitými povrchy: magnetopauza a přední náraz.

Obrázek 2. Struktura magnetosféry. Zdroj: Wikimedia Commons.

Magnetopauza je hraničním povrchem magnetosféry, přibližně 10 poloměrů Země na straně dne, ale může být dále stlačena, zejména když se velké množství hmoty uvolní ze sluneční korony.

Přední část nárazu nebo nárazový oblouk je povrch, který odděluje magnetoplášť od meziplanetární zóny. Právě na této hranici začíná magnetický tlak zpomalovat částice slunečního větru.

- Vnitřek magnetosféry

V diagramu na obrázku 2 se v magnetosféře nebo dutině, která obsahuje zemské magnetické pole, rozlišují dobře diferencované oblasti:

- Plazma

- Plazmový list

- Magneto lepidlo nebo magnetické lepidlo

- Neutrální bod

Plazmová koule

Plazma sféra je oblast tvořená plazmou částic z ionosféry. Částice přicházející přímo ze sluneční korony, které se podařilo proklouznout, se tam také zastaví.

Všichni vytvářejí plazmu, která není tak energetická jako plazma slunečního větru.

Tato oblast začíná 60 km nad zemským povrchem a sahá až 3 nebo 4krát do poloměru Země, včetně ionosféry. Plazmfa se otáčí podél Země a částečně se překrývá se slavnými Van Allenovými radiačními pásy.

Magneto lepidlo a plazma list

Změna směru zemského pole v důsledku slunečního větru vede k magnetické křivce a také k uzavřené zóně mezi čarami magnetického pole v opačných směrech: plazmatický list, známý také jako proudový list, o několika poloměrech země silných.

Neutrální bod

Nakonec je neutrální bod místem, kde je intenzita magnetické síly zcela zrušena. Jeden z nich je zobrazen na obrázku 2, ale je jich více.

Mezi denní a noční částí magnetopauzy je diskontinuita, zvaná hrot, kde se linie magnetické síly sbíhají k pólům.

Je to příčina polární záře, protože částice slunečního větru rotují ve spirále sledující magnetické čáry. Takto se jim podaří dosáhnout horní atmosféry pólů, ionizovat vzduch a vytvářet plazmy, které emitují jasně zbarvené světlo a rentgenové paprsky.

Plyny

Magnetosféra obsahuje značné množství plazmy: nízkohustotní ionizovaný plyn tvořený pozitivními ionty a negativními elektrony, v takovém poměru, že celek je téměř neutrální.

Hustota plazmy je velmi variabilní, pohybuje se od 1 do 4000 částic na krychlový centimetr, v závislosti na ploše.

Plyny, které vytvářejí plazmu magnetosféry, pocházejí ze dvou zdrojů: slunečního větru a pozemské ionosféry. Tyto plyny tvoří plazmu v magnetosféře tvořené:

- Elektrony

- Protony a 4%

- Alfa částice (ionty helia)

Uvnitř těchto plynů se vytvářejí složité elektrické proudy. Intenzita plazmového proudu v magnetosféře je přibližně 2 x 10 ²⁶ iontů za sekundu.

Stejně tak jde o vysoce dynamickou strukturu. Například v plazmasphere je poločas plazmy několik dní a jeho pohyb je primárně rotační.

Naproti tomu ve více vnějších oblastech plazmového listu je poločas hodin a jeho pohyb je závislý na slunečním větru.

Plyny slunečního větru

Sluneční vítr pochází ze sluneční korony, vnější vrstvy naší hvězdy, která má teplotu několika milionů Kelvinů. Trysky iontů a elektronů odtud vystřelují a rozptylují vesmírem rychlostí ¹⁰⁹ kg / s nebo 10 ³⁶ částic za sekundu.

Velmi horké plyny, které přicházejí ze slunečního větru, jsou rozpoznány podle obsahu vodíkových a heliových iontů. Jedna část dokáže vstoupit do magnetosféry prostřednictvím magnetopauzy pomocí jevu zvaného magnetické opětovné spojení.

Sluneční vítr představuje zdroj ztráty hmoty a úhlové hybnosti Slunce, které je součástí jeho vývoje jako hvězdy.

Plyny z ionosféry

Hlavním zdrojem plazmy v magnetosféře je ionosféra. Tam převládají plyny kyslík a vodík, které pocházejí ze zemské atmosféry.

V ionosféře podléhají ionizačnímu procesu kvůli ultrafialovému záření a jinému vysoce energetickému záření, většinou ze Slunce.

Plazma ionosféry je chladnější než plazma slunečního větru, ale malá část jejích rychlých částic je schopna překonat gravitaci a magnetické pole a také vstoupit do magnetosféry.

Reference

1. Digitální knihovna ILCE. Slunce a Země. Bouřlivý vztah. Obnoveno z: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. HRNEC. Ocas magnetosféry. Obnoveno z: spof.gsfc.nasa.gov.
3. HRNEC. Magnetopauza. Citováno z: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redakční reverté.
5. Wikipedia. Magnetosféra. Obnoveno z: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Solární bouře. Obnoveno z: es.wikipedia.org.