Какие планеты обладают выраженным сильным магнитным полем


Магнитные полюса Земли

Все сводится  к процессам происходящим, в недрах Земли, а именно в слое именуемом слоем  Мохоровичича, (подробнее: Строение недр Земли). Температура воды на поверхности которого оказалась  критической. Это наблюдение и было первым намеком на сущность происходящего в этом в таинственном слое. Чем и объясняется существование магнитных полюсов Земли.Магнитные полюса Земли Магнитные полюса Земли.

В слоях земной коры

Представим себе капельку воды, выпавшую с очередным дождем на землю и начавшую просачиваться по трещинам в слоях земной коры в ее глубины. Считаем, что нашей капельке очень повезло: ее не подхватил и не понес с собой ни один из водяных потоков, формирующихся в верхних слоях Земли и широко используемых людьми для устройства колодцев, оросительных сооружений и на тому подобные нужды. Нет, капелька миновала несколько километров земных слоев. На нее уже давно начали давить струйки движущихся в том же направлении таких же капель, ее начали все ощутимее нагревать струи подземного тепла. Уже давно ее температура перевалила за сотню градусов международной шкалы температур.


Магнитное поле планет Перемещение капли воды. Капелька втайне мечтала о том времени, когда на поверхности Земли она имела возможность свободно кипеть при такой температуре, превращаясь в вольный прозрачный пар. Увы, сейчас она кипеть не могла: мешало высокое давление вышележащего столба воды. Капелька ощущала, что с ней происходит нечто необычайное. Она начала проявлять особый интерес к породам, входившим в состав трещины, по которой спускалась. Она стала вымывать из них отдельные молекулы некоторых веществ, причем часто таких, какие вода, находящаяся в нормальных условиях, не может растворить. Капелька перестала ощущать себя водой, а стала проявлять свойства сильнейшей кислоты. Похищенные по дороге молекулы вода влекла с собой. Химический анализ показал бы, что она содержит в себе столько минеральных примесей, сколько нет в знаменитых минеральных водах. Если бы капелька могла вернуться со всем своим содержимым на поверхность Земли, наверное, врачи нашли бы немало болезней, от которых она стала бы первейшим средством лечения.
Капелька уже ушла далеко под слои земли, где образуются минеральные воды. Ей оставался только один возможный путь — дальше вниз, в недра земли, навстречу все нарастающему жару. И вот наконец критическая температура — 374 градуса по международной шкале. Капелька почувствовала себя не совсем устойчиво. Ей не понадобилось дополнительной скрытой теплоты парообразования, она превратилась в пар, располагая только имевшейся в ней теплотой. При этом не изменился ее объем. Но став капелькой пара, она стала искать направления, в котором могла бы расшириться. Вроде бы минимальное сопротивление было сверху. И частицы пара, совсем недавно бывшие капелькой воды, начали протискиваться вверх. При этом они отложили большую часть веществ, растворенных в капельке, на месте ее критического превращения. Пар, образовавшийся из нашей капельки, некоторое время сравнительно благополучно прорывался вверх. Понижалась температура окружающих пород, и вдруг произошло обратное превращение пара в капельку воды. И она резко изменила направление движения, стала стекать вниз. И снова начали подниматься температуры окружающих пород. А через некоторое время температура опять достигает критической величины, и снова легкое облачко пара устремляется вверх. Если бы капелька могла думать и делать выводы, она бы, наверное, подумала, что попала в чудовищную ловушку и осуждена теперь на вечное блуждание и вечные превращения двух агрегатных состояний между двумя изотермами. Между тем это вертикальное движение воды и пара, осуществляет именно ту работу, которая необходима для образования поверхности Мохоровичича.
и превращении воды в пар отлагаются растворенные в ней вещества: они цементируют породы, делают их более плотными и более прочными. Пары, движущиеся вверх, увлекают с собой некоторые вещества. К этим веществам относятся соединения металлов с хлором и другими галогенами, а также кремнезем, роль которого в образовании гранита является решающей. Но мысли капельки о вечном плене, в который она будто бы попала, не соответствует истине. Дело в том, что она попала в область земной коры, обладающую повышенной проницаемостью. Снующие вверх и вниз капельки воды и струйки пара вымывали из горных пород целый ряд веществ, создав щели, трещины, поры. Они, без сомнения, соединяются между собой и в горизонтальном направлении, создавая своеобразный слой, опоясывающий весь земной шар. Открыватель назвал его дренажным. Возможно его назывут слоем Григорьева. Под влиянием разницы давлений между давлением, подпирающем воды на суше (в среднем материки поднимаются над уровнем океана на 875 метров) и более низким в океанах, происходит медленное перетекание попавших в дренажный слой вод из района материка в район океанов. Проходя сквозь толщу земных пород к дренажному слою, эти воды охлаждают породы и по дренажному слою выносят в океаны взятое у материковых пород тепло. В океанах нет гранитного слоя потому, что там нет противотока воды и пара в дренажном слое. Там и вода и пар движутся в одном направлении, только вверх. Дойдя до поверхности дна океана, они свободно изливаются в него, обеспечивая соленость гидросферы, покрывающей почти весь земной шар.

Океан Земли Гидросфера Земли.

Гипотезы существования магнитного поля Земли

Гипотеза остается гипотезой до тех пор, пока ее не подтвердят те или иные выводы, сделанные на ее основании. Так оставался гипотезой закон всемирного тяготения Ньютона, (подробнее: Закон падения тел), пока не подтвердило его своевременное возвращение комет, чья траектория была рассчитана по формулам этого закона. Так оставалась гипотезой знаменитая теория относительности Эйнштейна, пока фотография звезд в момент солнечного затмения не подтвердила смещения солнечного светового луча при его проходе мимо мощного гравитационного тела. Какие же можно сделать выводы из выдвинутой С. М. Григорьевым гипотезы дренажного пояса? Такие выводы есть! И первый же из них дает великолепную возможность объяснить происхождение магнитного поля Земли и планет. Современная наука не знает ни проверенной теории, ни приемлемой гипотезы, которые объясняли бы вроде бы такое очевидное, всем известное магнитное поле Земли, поворачивающее стрелку компаса всегда одним концом на север. Я. М. Яновский в своей книге «Земной магнетизм», вышедшей в 1964 году, писал:

Вплоть до последнего десятилетия не было ни одной гипотезы, ни одной теории, которые удовлетворительно объясняли бы постоянный магнетизм земного шара.


Как видите, первый вывод весьма важен. Ознакомимся с его сутью. Конечно, это не совсем правильное утверждение, что не было гипотез, которыми бы пытались объяснить наличие земного магнетизма. Гипотезы были. Одна из них была связана с несинхронностью вращения частей нашей планеты: а именно, вращение ядра отстает от вращения мантии примерно на один оборот за две тысячи лет. Другая вводила некие перемещающиеся массы, находящиеся внутри ядра. Обсуждался вопрос и о наличии электрического тока, движущегося в широтном направлении. Но поскольку полагали, что такие токи могут циркулировать лишь на границе между ядром и мантией, туда их и отправляли. Сравнительно недавно появилась новая гипотеза, объясняющая земной магнетизм вихревыми токами в ядре земного шара. Поскольку проверить, есть ли там эти токи или нет, невозможно, гипотеза эта обречена на бессмысленное существование. У нее просто нет шансов когда-нибудь получить хоть какие-либо подтверждения. Существование дренажной оболочки сразу же позволяет объяснить, каким образом осуществляется циркуляция поверхностных токов вокруг земного шара в широтном направлении. Жидкость, заполняющая дренажную оболочку под влиянием притяжения Луны дважды в сутки, поднимается почти на метр. Следом за приливным горбом, под который всасывается дополнительный объем жидкостей и газов, идет впадина, выжимающая в западном направлении все то, что подсасывает прилив.
ким образом возникает как бы создаваемый приливами непрерывный поток дренажной жидкости вокруг земного шара. Дренажная жидкость насыщена огромным количеством самых разнообразных растворенных в ней веществ. Среди них есть и множество ионов, в том числе и катионов, несущих положительный заряд. Есть там и анионы, несущие отрицательный заряд. Можно сказать убежденно, что в настоящее время преобладают катионы, ибо в этом случае вблизи северного географического полюса должен возникнуть южный магнитный полюс. А в настоящее время магнитные полюса Земли расположены именно так. Да, сейчас они расположены так. Но палеомагнетики твердо установили, что сравнительно часто — в геологическом смысле этого слова — происходят внезапные перемены намагниченности Земли, так что полюса меняются местами. Ни одна самая смелая гипотеза не может дать объяснение этому факту. А суть дела, видимо, проста: когда в дренажной жидкости начнут преобладать анионы, северный магнитный полюс займет свое более приличествующее ему место — по крайней мере по названию — вблизи северного географического полюса.Северный магнитный полюс Северный магнитный полюс.

Магнитное поле Луны

Если покинуть нашу любимую Землю и совершить небольшое космическое путешествие,то сначала посетим нашу ночную спутницу Луну.


ее поверхности сейчас нет ни единой капли воды. Но может быть, у нее есть дренажный пояс, в узких щелях  и полостях которого заключены, как и на Земле, сильно минерализованные воды? Магнитное поле Луны определяется величиной ее приливной волны. На Земле эта волна вызывается притяжением Луны. Но Земля не вызывает на Луне приливной волны, так как Луна повернута к Земле всегда одной стороной. И все-таки на Луне есть приливная волна. Ведь она, пусть очень медленно, но поворачивается относительно Солнца. Один оборот относительно нашего центрального светила она делает приблизительно за месяц. Да и притяжение Солнца значительно меньше, чем, скажем, даже притяжение Луны на Земле.Земля и Луна Земля и Луна. Редкие и незначительные приливы могут способствовать появлению лишь очень незначительного магнитного поля. Именно таким полем и обладает Луна. Наличие дренажного пояса позволяет объяснить многие другие загадки Луны. Так, С. М. Григорьев великолепно объясняет ассиметрию лунного диска, сущность масконов и т. д. Каждое из данных им этих объяснений может быть принято как доказательство существования дренажной оболочки у Луны. Он предсказал, что радиус обращенного к нам полушария Луны меньше, чем радиус другого полушария, еще до того, как со спутников были произведены соответствующие измерения. Это открытие было совершенно неожиданным для специалистов-селенологов, которые считали, что большая вытянутость обращенного к Земле полушария Луны является следствием притяжения Земли.

Магнитное поле планет Меркурий, Венера, Марс, Юпитер


Ну а остальные планеты? Можно почти убежденно сказать, что ни Меркурий, ни Венера, ни Марс не могут обладать большими магнитными полями, ведь у них нет спутников. Большие приливы могут вызываться на Меркурии Солнцем, но он не очень быстро вращается вокруг своей оси.Магнетизм планет Магнитное поле планет. А вот если у Юпитера есть твердое ядро, то здесь магнитное поле может далеко превосходить земное. У Юпитера целая куча различных спутников, среди которых есть и большие. Кроме того, он очень быстро вращается вокруг своей оси, делая оборот меньше чем за десять часов. Все это способствует большой активности дренажной области Юпитера. И действительно, американские автоматические станции обнаружили очень сильное, странно построенное магнитное поле этой планеты.  

Источник: LibTime.ru

Сравнение магнитного поля Юпитера с Землей и другими планетами


Геомагнитное поле представляет собой диполь. Точки полюсов лишь немного смещены относительно полюсов географических.  Таким образом, Земля представляет собой полосовой магнит, с осью, обращенной в направлении с севера на юг. Юпитерианский же магнит условно изогнут под прямым углом, за счет чего потоки поля распределены неравномерно, а их точки входа и выхода сильно отклонены от полюсов планеты. Кроме того, магнитное поле Юпитера в десять раз сильнее в сравнении с полем Земли.

Дипольной магнитосферой также обладают другие твердотельные объекты Солнечной системы: Меркурий, Венера и Марс. При этом у последнего оно крайне не устойчиво и динамо-эффект практически отсутствует. Также такой эффект характерен для Сатурна, где магнитные полюса совпадают с географическими. Уран и Нептун характеризуются хаотичной, квадрупольной магнитосферой — они имеют по два северных и по два южных магнитных полюса.

Чтобы детально изучить магнитосферу Юпитера миссию космического аппарата Юнона продлили до 2021 года. Ученые надеются найти ответ на вопрос, что же стало причиной такого необыкновенного смещения электромагнитных потоков. Кроме того, изучение юпитерианского магнетизма внесет ясность в состав и строение внутренней части гиганта.

Источник: spaceworlds.ru

6 из 8 планет солнечной системы обладают собственными источниками магнитных полей, способные отклонять потоки заряженных частиц солнечного ветра. Объем пространства вокруг планеты, в пределах которого отклоняется от траектории солнечный ветер, именуется магнитосферой планеты. Несмотря на общность физических принципов генерирования магнитного поля, источники магнетизма, в свою очередь, сильно варьируются у разных групп планет нашей звездной системы.


Изучение разнообразия магнитных полей интересно тем, что наличие магнитосферы, предположительно, является важным условием для возникновения жизни на планете или ее естественном спутнике.

Железом и камнем

У планет земной группы сильные магнитные поля являются скорее исключением, чем правилом. Наиболее мощной магнитосферой в данной группе обладает наша планета. Твердое ядро Земли предположительно состоит из железоникелевого сплава, разогретого радиоактивным распадом тяжелых элементов. Эта энергия передается путем конвекции в жидком внешнем ядре в силикатную мантию (подробнее). Тепловые конвективные процессы в металлическом внешнем ядре до недавнего времени считались главным источником геомагнитного динамо. Однако исследования последних лет опровергают данную гипотезу.

Взаимодействие магнитосферы планеты (в данном случае Земли) с солнечным ветром. Потоки солнечного ветра деформируют магнитосферы планет, которые имеют вид сильно вытянутого магнитного «хвоста» направленного в противоположном от Солнца направлении. Магнитный «хвост» Юпитера тянется на более чем 600 млн км.

Предположительно источником магнетизма за время существования нашей планеты могло быть сложное сочетание различных механизмов генерирования магнитного поля: первичная инициализация поля от древнего столкновения с планетоидом; не тепловая конвекция различных фаз железа и никеля во внешнем ядре; выделения оксида магния из охлаждающегося внешнего ядра; приливное влияние Луны и Солнца и т.д.

Недра «сестры» Земли — Венеры практически не генерируют магнитного поля. Ученые до сих пор ведут споры о причинах отсутствия динамо эффекта. Одни обвиняют в этом медленное суточное вращение планеты, другие же возражают, что и этого должно было хватить для генерирования магнитного поля. Скорее всего, дело во внутренней структуре планеты, отличной от земной (подробнее).

Стоит оговориться, что Венера обладает так называемой индуцированной магнитосферой, создаваемой взаимодействием солнечного ветра и ионосферы планеты

Наиболее близок (если не сказать, идентичен) к Земле по длительности звездных суток Марс. Планета вращается вокруг своей оси за 24 часа, так же как и два вышеописанных «коллеги» гиганта состоит из силикатов и на четверть из железоникелевого ядра. Однако Марс на порядок легче Земли, и, по мнению ученых, его ядро остыло относительно быстро, поэтому планета не имеет динамо генератора.

Какие планеты обладают выраженным сильным магнитным полем
Внутреннее строение железосиликатных планет земной группы

Парадоксально, но второй планетой в земной группе, которая может «похвастаться» собственной магнитосферой является Меркурий – наименьшая и самая легкая из всех четырех планет. Его близость к Солнцу предопределила специфические условия, при которых сформировалась планета. Так в отличие от остальных планет группы, у Меркурия чрезвычайно высокая относительная доля железа к массе всей планеты – в среднем 70%. Его орбита имеет наиболее сильный эксцентриситет (отношение ближайшей от Солнца точки орбиты, к наиболее удаленной) среди всех планет солнечной системы. Данный факт, а так же близость Меркурия к Солнцу усиливают приливное влияние на железное ядро планеты.

Схема магнитосферы Меркурия с наложенным графиком магнитной индукции

Научные данные, полученные космическими аппаратами, позволяют предположить, что магнитное поле генерируется движением металла в расплавленном приливными силами Солнца ядре Меркурия. Магнитный момент этого поля в 100 раз слабее Земного, а размеры сравнимы с размерами Земли, не в последнюю очередь из за сильного влияния солнечного ветра.

Магнитные поля Земли и планет гигантов. Красная линия — ось суточного вращения планет (2 — наклон полюсов магнитного поля к данной оси). Синяя линия — экватор планет (1 — наклон экватора к плоскости эклиптики). Магнитные поля представлены желтым цветом (3 — индукция магнитного поля, 4 — радиус магнитосфер в радиусах соответствующих планет)

Металлические гиганты

Планеты гиганты Юпитер и Сатурн обладают крупными ядрами из горных пород, массой в 3-10 земных, окруженные мощными газовыми оболочками, на которые, и приходиться подавляющая часть массы планет. Однако эти планеты обладают чрезвычайно крупными и мощными магнитосферами, и их существование нельзя объяснить лишь динамо-эффектом в каменных ядрах. Да и сомнительно, что при таком колоссальном давлении там вообще возможны явления, подобные тем, что происходят в ядре Земли.

Ключ к разгадке находится в самой водородно-гелиевой оболочке планет. Математические модели показывают, что в недрах этих планет водород из газообразного состояния постепенно переходит в состояние сверхтекучей и сверхпроводящей жидкости – металлический водород. Металлическим его называют из-за того, что при таких значениях давления водород проявляет свойство металлов.

Какие планеты обладают выраженным сильным магнитным полем
Внутреннее строение Юпитера и Сатурна

Юпитер и Сатурн, как и свойственно планетам гигантам, сохранили в недрах большую тепловую энергию, накопившуюся в период формирования планет. Конвекция металлического водорода переносит эту энергию в газовую оболочку планет, определяя климатическую обстановку в атмосферах гигантов (Юпитер излучает в космос вдвое больше энергии, чем получает от Солнца). Конвекция в металлическом водороде в сочетании с быстрым суточным вращением Юпитера и Сатурна, предположительно и образуют мощные магнитосферы планет.

Какие планеты обладают выраженным сильным магнитным полем
У магнитных полюсов Юпитера, как и на аналогичных полюсах остальных гигантов и Земли, солнечный ветер вызывает «полярные» сияния. В случае Юпитера, существенное влияние на его магнитное поле производят такие крупные спутники как Ганимед и Ио (виден след от потоков заряженных частиц, «текущих» с соответствующих спутников к магнитным полюсам планеты). Изучение магнитного поля Юпитера является основной задачей работающей на его орбите автоматической станции «Юнона». Понимание происхождения и структуры магнитосфер планет гигантов может обогатить наши знания о магнитном поле Земли

Ледяные генераторы

Ледяные гиганты Уран и Нептун так похожи друг на друга по размерам и массе, что их можно назвать второй парой близнецов в нашей системе, после Земли и Венеры. Их мощные магнитные поля занимают промежуточное положение между магнитными полями газовых гигантов и Земли. Однако и тут природа «решила» соригинальничать. Давление в железокаменных ядрах этих планет все еще слишком велико для динамо эффекта вроде земного, однако недостаточно для образования слоя металлического водорода. Ядро планеты окружено мощным слоем льда из смеси аммиака, метана и воды. Этот «лед» на самом деле представляет собой чрезвычайно нагретую жидкость, которая не вскипает исключительно из-за колоссального давления атмосфер планет.

Какие планеты обладают выраженным сильным магнитным полем
Внутреннее строение Урана и Нептуна

Ось магнитного поля Урана, как и у Нептуна, сильно смещена относительно центра планеты. Справа сияние атмосферы у магнитных полюсов Урана (белое пятно) снятые телескопом Хаббла

Как и в случае с газовыми гигантами, тепло из недр планет передается конвективными процессами в атмосферу Нептуна и Урана. Математические модели показывают, что жидкость из метана, аммиака и воды обладает высокой электропроводимостью. На определенной глубине этой ледяной мантии, в тонкой прослойке, давление становиться благоприятным для того, что бы гидродинамический эффект от конвекции начал генерировать магнитные поля планет.

Источник: habr.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.