Магнітне поле Землі

Магнітне поле Землі має напруженість близько 0,5 е і дозволяє користуватися компасом, що можливо не на кожній планеті. З віддаленням від Землі напруженість її магнітного поля слабшає. Поле відіграє велику роль у русі часток біля Землі, які несуть електричний заряд. У магнітному полі такі частинки рухаються по спіралі, віссю якої є силова лінія поля.

Після 1958 р. з'ясувалося, що магнітне поле Землі утримує електрони і протони (ядра водню), які сконцентровані навколо Землі, утворюючи радіаційний пояс. Його називають ще поясом частинок високих енергій. Внутрішня частина поясу простягається приблизно від 500 до 5000 км від поверхні Землі. В основному вона складається з протонів, що виникають при розпаді нейтронів, утворених в атмосфері при бомбардуванні її космічними променями. Радіаційний пояс - велика небезпека для космонавтів, тому що частки, стикаючись з кораблем, створюють рентгенівське випромінювання, проникаюче через оболонку корабля. Це треба враховувати при запуску космічних кораблів з людиною на борту.

Зовнішня частина радіаційного поясу знаходиться між висотами в 1-5 радіусів Землі і складається в основному з електронів з енергією в десятки тисяч електрон-вольт - в 10 разів меншою, ніж енергія частинок внутрішнього поясу. Ці частинки, ймовірно, і захоплюються земним магнітним полем з числа частинок, що безперервно викидаються Сонцем і утворюють «сонячний вітер» - корпускулярний потік (від слова корпускула - частка).

Спалахи гарячих газів на Сонці породжують більш потужні потоки. Потік рухається зі швидкістю 400 - 1000 км/с і досягає Землі приблизно через 1-2 дні після того, як на Сонці стався спалах гарячих газів, що спричинив його. Такий посилений корпускулярний потік збурює магнітне поле Землі. Швидко і сильно змінюються характеристики магнітного поля, що називається магнітною бурею. Стрілка компаса коливається. Виникає збурення магнітосфери, що порушує радіозв'язок, відбуваються полярні сяйва.

Полярні сяйва різної форми і забарвлення виникають на висотах 80 км і набагато вище - до 1000 км. Іноді їх видно навіть і в низьких широтах, наприклад, у Північній Африці. Плазма, тобто іонізований газ, що мчить у корпускулярному потоці від Сонця, захоплюється магнітним полем і наповнює радіаційний пояс. В області полюсів Землі на великих висотах умови для захоплення газу гірші і там виходить розрідження частинок високої енергії.

У полярних областях вже захоплені частки, рухаючись уздовж силових ліній магнітного поля, проникають в атмосферу. Вони бомбардують молекули повітря, іонізують їх і збуджують ударне світіння, як потік електронів у вакуумній трубці. Ще М. В. Ломоносов висловлював геніальний здогад про те, що полярні сяйва мають електричну природу.

Забарвлення полярного сяйва обумовлені світінням газів атмосфери, і в спектрі полярних сяйв є різні яскраві лінії. Найчастіше в спектрах переважають літії атомарного кисню, якого більше, ніж інших газів, у високих шарах атмосфери. Ці лінії, червона і зелена, змінюють свою інтенсивність, змінюючи колір полярного сяйва. Вони спостерігаються і в світінні нічного неба, так як завжди, хоча б і слабо, частинки з космосу іонізують атмосферу. Це створює і загальне слабке світіння неба вночі. Небо ніде і ніколи не буває абсолютно чорним. На фотографіях ми отримуємо зірки 22-23-ї зоряної величини, зняті на тлі неба. Але це вже межа, і більш слабкі зірки можна буде фотографувати лише з позаатмосферних станцій.

У Землі і в її атмосфері відбуваються вкрай різноманітні процеси і багато які з них пов'язані з Сонцем, віддаленим на 150 млн. км від Землі, і навіть з більш далекими частинами космосу. Такі практичні питання, як радіозв'язок, використання компаса, космонавтика і інші, пов'язані з астрономією.

Гравітаційне та магнітне поле Землі  >>>

Відео "Загадки Всесвіту. Земля - смертельний магніт"  >>>