Wykład M2 (z H5P) - Pochodzenie pola magnetycznego Ziemi

Rola i budowa magnetosfery

Obszar oddziaływania pola magnetycznego naszej planety nazywa się magnetosferą. Jest to obszar, w którym ruch naładowanych cząsteczek określony jest przez pole magnetyczne i ewentualne pole elektryczne, natomiast wpływ pola grawitacyjnego i zderzeń między cząsteczkami jest zaniedbywalny.

Magnetosfera jest bardzo istotna dla życia na Ziemi. Stanowi "tarczę" chroniącą planetę przed szkodliwym promieniowaniem ze Słońca.

Nawet podczas spokojnej aktywności Słońca cząsteczki wiatru słonecznego zderzają się polem magnetycznym Ziemi i w sposób ciągły deformują jego kształt: kompresują magnetosferę od strony dosłoneczej i formują wydłużony warkocz od strony odsłonecznej. Podczas wzmożonej aktywności Słońce wyrzuca w przestrzeń ogromne ilości wysokoenergetycznych cząstek, które dodatkowo zakłócają pole magnetyczne naszej planety, powodując burze magnetyczne.

Budowa magnetosfery. 1 - łukowa fala uderzeniowa, 2 - płaszcz (otok) magnetyczny, 3 - magnetopauza, 4 - magnetosfera (11-12 R_Ziemi w kierunku dosłonecznym, 60-200 R_Ziemi w kierunku odsłonecznym), 5 i 6 - północny i południowy warkocz (ogon) magnetosfery, 7 - plazmosfera.
Grafika: Magnetosphere Levels, Dennis Gallagher [NASA] & Frédéric MICHEL, licencja: CC0

Wewnątrz magnetosfery istnieją naturalne pułapki dla naładowanych, wysokoenergetycznych cząsteczek wiatru słonecznego - tzw. pasy radiacyjne Van Allena. Przez większość część czasu istnieją dwa naturalne pasy radiacyjne: wewnętrzny (rozciąga się od około 0,2-2 R_Ziemi) oraz zewnętrzny (od ponad 2 do 10 R_Ziemi). Pas wewnętrzny znajduje się najbliżej powierzchni Ziemi w pobliżu wybrzeża Brazylii i jest przyczyną rozległej anomalii południowoatlantyckiej SAA. W 2012 roku odkryto również, że podczas bardzo silnej aktywności Słońca może tworzyć się również trzeci, tymczasowy pas Van Allena. Również próby jądrowe mogą doprowadzić do utworzenia trzeciego, sztucznego pasa radiacyjnego.

Z uwagi na bardzo silne promieniowanie, pasy radiacyjne są bardzo niebezpieczne dla życia i zdrowia astronautów oraz mają duży wpływ na statki kosmiczne i sztuczne satelity krążące wokół Ziemi. Np. międzynarodowa stacja kosmiczna ISS wymagała z tego powodu zainstalowania dodatkowych osłon, a wysoki poziom promieniowania nad anomalią południowoatlantycką SAA uniemożliwia w tym rejonie zbieranie danych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

Pasy radiacyjne Van Allena.
Grafika: Van Allen radiation belt pl, [NASA], Booyabazooka & Szczureq, licencja CC0