המגנטוספרה של כדור הארץ: מאפיינים, מבנה, גזים - גוּפָנִי - 2025

המגנטוספירה של כדור הארץ הוא המעטפה המגנטי של כדור הארץ נגד הזרם של חלקיקים טעונים כי השמש פולט ללא הרף. זה נגרם על ידי האינטראקציה בין השדה המגנטי שלה לבין רוח השמש.

זה לא מאפיין ייחודי של כדור הארץ, מכיוון שישנם הרבה כוכבי לכת אחרים במערכת השמש שיש להם שדה מגנטי משלהם כמו: יופיטר, מרקורי, נפטון, סטורן או אורנוס.

איור 1. איור 1. המגנטוספרה של כדור הארץ והאינטראקציה שלו עם רוח השמש. מקור: Wikimedia Commons.

זרם החומר הזה שזורם מהשכבות החיצוניות של הכוכב שלנו, עושה זאת בצורה של חומר נדיר, המכונה פלזמה. זה נחשב למצב הרביעי של החומר, בדומה למצב הגזי, אך בו טמפרטורות גבוהות סיפקו מטען חשמלי לחלקיקים. זה מורכב בעיקר מפרוטונים ואלקטרונים חופשיים.

הקורונה השמשית פולטת חלקיקים אלה עם אנרגיה רבה כל כך שהם יכולים להימלט מכוח המשיכה, בזרימה רציפה. זהו מה שמכונה רוח שמש, שיש לה שדה מגנטי משלה. השפעתו משתרעת על פני מערכת השמש.

בזכות האינטראקציה בין רוח השמש לשדה הגאומגנטי נוצר אזור מעבר הסגור את המגנטוספירה של כדור הארץ.

רוח השמש, בעלת מוליכות חשמלית גבוהה, אחראית על עיוות השדה המגנטי של כדור הארץ, ודוחסת אותו בצד הפונה לשמש. צד זה נקרא צד היום. בצד הנגדי, או בצד הלילי, השדה מתרחק מהשמש וקוויו נמתחים, ויוצרים מעין זנב.

מאפיינים

- אזורי ההשפעה המגנטית

רוח השמש משנה את קווי השדה המגנטי של כדור הארץ. אם לא בשבילו, הקווים היו מורחבים עד אינסוף, כאילו מדובר באבן שואבת. האינטראקציה בין רוח השמש לשדה המגנטי של כדור הארץ מולידה שלושה אזורים:

1) אזור בין פלנטרי, בו לא ניתן להבחין בהשפעת השדה המגנטי של כדור הארץ.

2) מגנטופונדה או מעטפת מגנטית, בהיותה האזור בו מתרחשת האינטראקציה בין השדה היבשתי לרוח השמש.

3) מגנטוספרה, הוא אזור החלל המכיל את השדה המגנטי של כדור הארץ.

כיסוי המגנטו מוגבל על ידי שני משטחים חשובים מאוד: הפסקת המגנט וחזית ההלם.

איור 2. מבנה המגנטוספרה. מקור: Wikimedia Commons.

הפסקת המגנט היא משטח הגבול של המגנטוספרה, כ -10 רדיוס כדור הארץ בצד היום, אך ניתן לדחוס אותו עוד יותר, במיוחד כאשר נשפכים כמויות גדולות של מסה מהקורונה השמשית.

חזית ההלם או קשת ההלם מצידה היא המשטח המפריד את נדן המגנטו מהאזור הבין-פלנטרי. זה בקצה זה בו הלחץ המגנטי מתחיל להאט את חלקיקי הרוח הסולארית.

- פנים המגנטוספרה

בתרשים באיור 2, במגנטוספרה או בחלל המכיל את השדה המגנטי של כדור הארץ, נבדלים אזורים מובחנים היטב:

- פלסמוספרה

- גיליון פלזמה

- דבק מגנטו או דבק מגנטי

- נקודה ניטרלית

כדור פלזמה

פלסמספרה היא אזור הנוצר על ידי פלזמה של חלקיקים מהיונוספרה. חלקיקים המגיעים היישר מהקורונה השמשית שהצליחו להתגנב פנימה יעצרו גם הם במקום.

כולם יוצרים פלזמה שאינה אנרגטית כמו זו של רוח השמש.

אזור זה מתחיל 60 ק"מ מעל פני כדור הארץ ומשתרע עד פי 3 או 4 מרדיוס כדור הארץ, כולל היונוספרה. פלסמספרה מסתובבת לצד כדור הארץ וחופפת חלקית עם חגורות הקרינה המפורסמות של ואן אלן.

דבק מגנטו וגיליון פלזמה

השינוי בכיוון השדה היבשתי בגלל רוח השמש, מקורו של הזנב המגנטי, וגם אזור מוגבל בין קווי שדה מגנטי עם כיוונים מנוגדים: יריעת הפלזמה, הידועה גם כגיליון הנוכחי, של כמה רדיוסים יבשתיים .

נקודה ניטרלית

לבסוף הנקודה הנייטרלית היא מקום בו עוצמת הכוח המגנטי מבוטלת לחלוטין. אחד מהם מוצג באיור 2, אך ישנם יותר.

בין חלק מהיום והלילה של הפסקת המגנט ישנה אי-רציפות, המכונה סיבוב, שם קווי הכוח המגנטי מתכנסים לכיוון הקטבים.

זה הגורם לאורות הצפון, מכיוון שחלקיקי הרוח השמש מסתובבים בספירלה בעקבות הקווים המגנטיים. כך הם מצליחים להגיע לאטמוספירה העליונה של הקטבים, מייננים את האוויר ויוצרים פלזמות הפולטות אור בהיר וצילומי רנטגן.

גזים

המגנטוספרה מכילה כמויות ניכרות של פלזמה: גז מיונן בצפיפות נמוכה המורכב מיונים חיוביים ואלקטרונים שליליים, בפרופורציות כך שהשלם כמעט ניטרלי.

צפיפות הפלזמה משתנה מאוד, נע בין 1 ל- 4000 חלקיקים לסנטימטר מעוקב, תלוי בשטח.

הגזים שמקורם בפלזמה של המגנטוספרה מגיעים משני מקורות: רוח השמש והיונוספירה היבשתית. גזים אלה יוצרים פלזמה במגנטוספרה המורכבת מ:

- אלקטרונים

- פרוטונים ו -4% מ-

- חלקיקי אלפא (יוני הליום)

זרמים חשמליים מורכבים נוצרים בתוך גזים אלה. עוצמת הזרם בפלזמה במגנטוספרה היא בערך 2 x 10 ²⁶ יונים לשנייה.

באותו אופן זהו מבנה דינאמי ביותר. לדוגמה, בתוך פלסמפרה, אורך החיים של הפלזמה הוא מספר ימים והתנועה שלו היא בעיקר סיבובית.

לעומת זאת, באזורים חיצוניים יותר של דף הפלזמה, אורך החיים הוא שעות ותנועתו תלויה ברוח השמש.

גזי רוח השמש

הרוח הסולארית מגיעה מהקורונה השמשית, השכבה החיצונית של הכוכב שלנו, שנמצאת בטמפרטורה של כמה מיליוני קלווין. מטוסי יונים ואלקטרונים יורים משם ומתפזרים בחלל בקצב של 10 ⁹ ק"ג / ש 'או 10 ³⁶ חלקיקים בשנייה.

הגזים החמים מאוד שמגיעים מרוח השמש מוכרים על ידי תוכנם של יוני מימן והליום. חלק אחד מצליח להיכנס למגנטוספרה דרך המגנטופוזה, דרך תופעה שנקראת חיבור מגנטי מחדש.

רוח השמש מהווה מקור לאובדן חומר ותנופה זוויתית של השמש המהווה חלק מהתפתחותה ככוכב.

גזים מהיונוספרה

המקור העיקרי לפלזמה במגנטוספרה הוא היונוספרה. שם הגזים השולטים הם חמצן ומימן שמקורם באטמוספירה של כדור הארץ.

ביונוספרה הם עוברים תהליך יינון עקב קרינה אולטרה סגולה וקרינה אנרגטית גבוהה אחרת, בעיקר מהשמש.

הפלזמה של היונוספרה קר יותר מזו של רוח השמש, אולם חלק קטן מהחלקיקים המהירים שלה מסוגל להתגבר על כוח הכבידה ועל השדה המגנטי, כמו גם להיכנס למגנטוספרה.

הפניות

1. הספרייה הדיגיטלית של ILCE. השמש וכדור הארץ. מערכת יחסים סוערת. התאושש מ: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. סיר. הזנב של המגנטוספרה. התאושש מ: spof.gsfc.nasa.gov.
3. סיר. הפסקת המגנט. נשלף מ: spof.gsfc.nasa.gov.
4. אוסטר, ל. 1984. אסטרונומיה מודרנית. הערכה Reverté.
5. ויקיפדיה. מגנטוספרה. התאושש מ: en.wikipedia.org.
6. ויקיפדיה. רוח סולארית. התאושש מ: es.wikipedia.org.