4. Магнітне поле Землі, полярні сяйва, радіаційні пояси. (Магнітосфера).

Магнітне поле Землі відіграло велику роль у мореплавстві (компас дав змогу орієнтуватись в морі у будь-яку погоду). Магнітна стрілка показує на північний магнітний полюс , який не співпадає з географічним.

Положення магнітних полюсів змінюється з часом. Північний магнітний полюс дрейфує з швидкістю 5-6 км в рік. Магнітне поле Землі середньому близьке до магнітного поля диполя і відрізняється від нього місцевими збуреннями пов’язаними з наявністю магнітних порід в корі Землі. Цей уявний диполь поле якого найбільше істинному полю називається еквівалентним магнітним диполем.

Аналогічно до географічних координат вводять систему геомагнітних координат, яка застосовується для вивчення різних явищ пов’язаних з магнітним полем Землі(полярні сяйва, магнітні бурі) . Географічні координати північного геомагнітного полюса: півн. широта

зах. довгота.

(Північна Гренландія.)

Напруженість поля: 0,63 ерстед (на геомагнітних полюсах),

0,31 ерстед (на геомагнітному екваторі) .

Магнітне поле Землі підвласне віковим змінам. Швидкість і характер цих змін різні в різних географічних точках. Вивчення явищ палеомагнетизму призвело до таких наслідків:

1) Магнітне поле в минулому змінювало знак;

2) Континенти в минулому зміщалися і здійснювали повороти.

Походження магнітного поля Землі та інших планет можливо пов’язане з динамо-механізмом.

Суть: Температура ядра досить висока і вона має значну провідність. Якщо в ядрі є будь-яке ( нехай дуже слабке) початкове магнітне поле, то при перетині цього поля початок провідної речовини виникне електричний струм. Електричний струм утворює магнітне поле , яке при сприятливій геометрії течій може підсилити початкове поле, а це підсилить струм.

Магнітне поле Землі сильно впливає на електричні частинки, які рухаються в міжпланетному просторі. Ці космічні промені (електрони, протони і ядра важких елементів , які приходять із інших частин галактики) і електричні частинки випромінені сонцем. Заряджені частинки захоплюються магнітним полем і рухаються по спіралі віссю якої є силова лінія магнітного поля.

Радіус r спіралі залежить від енергії частинки. Якщо він багато більший за радіус Землі , то частинка рухається так , ніби магнітного поля взагалі не існує. Підраховано , що частинки з енергією 10еВ проникають крізьмагнітне поле в екваторіальних районах. Такі частинки в атмосфері стикаючись з атомами газів атмосфери викликають ядерні реакції, а при реакціях випромінюються вторинні космічні промені. Для дослідження первинних космічних променів апаратуру піднімають на ракети та ШСЗ.

В 1958 р. коли апаратура для вивчення космічних променів була вперше піднята на штучних супутниках Землі було виявлено велику густину частинок високих енергій поблизу Землі. Це явище інтенсивно досліджувалось і було встановлено, що магнітне поле Землі має велику кількість частинок. Іх енергія і концентрація залежить від віддалі до Землі і геомагнітної широти. Частинки “заповнюють“ величезні кільця (чи пояси) що охоплюють Землю навколо геомагнітного екватора.

Виявлено два основних реакційних пояси. Внутрішній складається з протонів енергією 10 еВ і електронів з енергією 20-500 КеВ. Він розпочи-нається на висоті 2400 і закінчується на висоті5600 км, розташований між широтами30.

Зовнішній радіаційний пояс знаходиться на висотах від 12000 до 20000 км і складається з протонів і електронів меншої енергії. Поняття поясів досить умовне, їх межі і розміри залежать від того які частинки і з якими енергіями беруть до уваги при розрахунках в аналізі вимірювань. На висотах 50000-60000 км розташований третій пояс радіації або кільцевий струм силою 10А, який складається з електронів енергією 200еВ.

Всю область навколоземного простору заповнену зарядженими частинками, які рухаються в магнітному полі Землі називають магнітосферою. Магніто-сфера відокремлена від міжпланетного простору магнітопаузою. Вздовж магнітопаузи частинки корпускулярних потоків (сонячного вітру) обтікають магнітосферу. Ще в 18 ст. було помічено , що магнітне поле Землі може змінюватись на короткі проміжки часу, а потім відновлюватись. Такі явища називаються магнітними бурями. Магнітні бурі розпочинаються раптово і одночасно на всьому світі.

В високих широтах під час збурень магнітного поля виникають полярні сяйва. Вони можуть тривати декілька хвилин, а часто до декількох годин. Полярні сяйва дуже різняться за формою, кольором, інтенсивністю; інколи ці характеристики змінюються з часом. Спектр полярних сяйв складається з емісійних ліній і смуг. В спектрі сяйв підсилюються деякі емісійні лінії нічного неба ( червона і зелена лінії кисню). Буває , що одна з цих ліній в багато разів інтенсивніша за іншу і це визначає видимий колір сяйва.

Збурення магнітного поля супроводжується порушенням радіозв’язку в полярних районах. Причиною цього є зміни в іоносфері, які говорять про те, що під час магнітної бурі діє потужне джерело іонізації. Спостереження показали, що бурі пов’язанні із спалахами на Сонці.

Жорстке випромінювання спалаха викликає в іоносфері додаткову іонізацію, яка супроводжується виникненням потоків і збуренням загального магнітного поля Землі.