Магнітне поле Землі, магнітні бурі, північні сяйва

Земля, як і багато інші космічні тіла (зірки, планети) володіє власним магнітним полем. Це полі грає надзвичайну важливу роль в нашому житті. Завдяки його наявності виявилося можливим використовувати магнітну стрілку, як основний навігаційний прилад протягом багатьох століть. Магнітне поле також захищає все живе на Землі від смертельного впливу космічних променів, що складаються з потоків високоенергетичних заряджених частинок.

Магнітне поле Землі складається з постійного, стійкого поля, створюваного магнетизмом самого земної кулі, і змінного поля, обумовленого електричним струмами, поточними над земною поверхнею і в земній корі. Постійне магнітне поле наближено збігається з полем магнітного диполя, або полем однорідно намагніченої кулі.

Індукція магнітного поля не постійна на поверхні Землі, змінюючись від найбільшого значення (≈ 7 · 10-5 Тл) біля полюсів, де вектор індукції спрямований вертикально, до мінімального значення (≈ 4 · 10-5 Тл) поблизу екватора. Тут вектор індукції поля практично горизонтален. Сумарний магнітний момент Землі оцінюється величиною порядку pm ≈ 8 · 1022 А · м2. Якщо припустити, що такий момент створюється електричним струмами поточними по поверхні зовнішнього ядра земної кулі (його радіус Rяд ≈ 3500 км = 3,5 · 106 м), то сумарна сила цього струму становить величину порядку I ≈ 2 · 109 A. Вісь магнітного диполя нахилена під кутом близьким до 11,5 ° до осі обертання Землі, тому географічні та магнітні полюси Землі не збігаються. Крім того, магнітні полюси повільно пересуваються по поверхні землі, є надійні докази того, що в геологічній історії Землі напрямок магнітної осі кілька разів змінювалося на протилежне. Відхилення конфігурації поля від поля магнітного диполя обумовлені впливом рудних родовищ, багатих феромагнітними мінералами (наприклад, Курська магнітна аномалія).

До теперішнього часу не існує загальновизнаної теорії земного магнетизму. Є цілий ряд гіпотез, які намагаються пояснити існування і властивості цього поля. За однією з цих теорій, теорії «самовозбуждаемую динамо», електричні струми в ядрі створюються в результаті механічних рухів становить зовнішнє ядро ​​рідкого речовини, що володіє високою електропровідністю. Рішення відповідних магнитогидродинамических рівнянь показує принципову можливість існування таких рухів, які можуть індукувати спостережуване поле. Математичні розрахунки також показують, що за деяких умов з’являється нестійкість системи, яка може пояснити звернення знака геомагнітного поля. Гіпотеза самовозбуждаемую поля застосовується також і для пояснення магнітного поля Сонця та інших космічних тіл.

Земля постійно піддається впливу потоків заряджених частинок (космічних променів). Найбільш потужним джерелом цих частинок є Сонце. Наближаючись до Землі, ці частинки захоплюються магнітним полем і рухаються по спіральних траєкторіях в області магнітних полюсів. Там вони можуть проникати в атмосферу Землі і викликати іонізацію атмосферних газів. Для земних спостерігачів ці потоки і пов’язані з ними області іонізації проявляються як північні сяйва.

Захоплення заряджених частинок магнітним полем також призводить до виникнення і постійного оновлення радіаційних поясів, існуючих навколо Землі на значних відстанях (до 5-6 радіусів Землі).

Великі зміни магнітного поля (що досягають 1-2% постійного поля), або магнітні бурі, викликаються наближенням до Землі потоків частинок, які викидаються Сонцем, під час сонячних спалахів. Величезні потоки заряджених частинок, захоплені магнітним полем змінюють стан верхніх шаром атмосфери (головним чином іоносфери), призводять до генерації іоносферних електричних струмів. Викликані ними обурення магнітного поля можуть призводити до порушення радіозв’язку, збоїв у роботі електронних приладів, втрати керованості штучних супутників Землі.

Багато процесів в живих організмах (у тому числі і людському) мають електромагнітну природу, тому вплив зовнішніх магнітних полів можуть впливати на самопочуття людини. Так магнітні бурі можуть призводити до погіршення самопочуття деяких чутливих людей.

Посилання на основну публікацію