Магнитосфера защищает землю


Влияние Солнца на Землю

Солнце выделяет большое количество энергии, которая постоянно расширяется, «испаряется» вовне. Это расширение называют солнечным ветром.

Солнечный ветер распространяется по любым направлениям, наполняя все межпланетное пространство. По этой причине в межзвездной области образуется плазменное формирование, называемое плазмой солнечного ветра.

Солнечная плазма движется спирально, в среднем за 4 суток преодолевает интервал между Солнцем и Землей.

Солнце выделяет энергию, благодаря которой продолжается жизнь на Земле. Однако от Солнца исходит и опасная радиация, разрушительная для всех живых существ на нашей планете. При движении Земли вокруг Солнца излучение распределяется неравномерно на протяжении года. По этой причине меняются времена года.

Что защищает Землю?

Естественное строение планеты Земля защищает ее от вредного солнечного излучения. Земля окружена несколькими оболочками:

  • магнитосферой, которая защищает от радиационного солнечного потока;
  • ионосферой, впитывающей рентгеновское и ультрафиолетовое излучение;
  • озоновым слоем, сдерживающим остаточные количества ультрафиолета.

В результате биосфера Земли (среда обитания живых организмов) оказывается полностью защищенной.

Магнитосфера Земли – защитный слой, самый удаленный от центра планеты. Она является барьером для плазмы солнечного ветра. По этой причине плазма Солнца течет вокруг Земли, формируя полостное образование, в котором скрыто геомагнитное поле.

Почему существует магнитное поле?

Причины земного магнетизма скрыты внутри планеты. Как известно о строении планеты Земля, она состоит из:

  • ядра;
  • мантии;
  • земной коры.

Вокруг планеты существуют различные поля, в том числе гравитационное и магнитное. Гравитация в простейшем смысле является притяжением земли для всех материальных частиц.

Земной магнетизм заключается в явлениях, происходящих на рубежах ядра и мантии. Сама планета – это огромный магнит, равномерно намагниченный шар.

Причиной всякого магнитного поля являются электроток или непрекращающаяся намагниченность. Ученые, занимающиеся проблемой магнетизма Земли, выясняют:

  • причины магнитного притяжения Земли;
  • устанавливают связи между земным магнетизмом и его источниками;
  • определяют распределение и направленность магнитного поля на планете.

Эти исследования проводятся посредством магнитных съемок, а также через наблюдения в обсерваториях – специальных пунктах в разных областях земного шара.

Как устроена магнитосфера?

Вид и устройство магнитосферы вырабатываются:

  • солнечным ветром;
  • земным магнетизмом.

Солнечный ветер – это выход плазмы, распределяющийся от Солнца в любые стороны. Скорость ветра у земной поверхности 300-800 км/с. Солнечный ветер наполнен протонами, электронами, альфа-частицами и характеризуется квазинейтральностью. Солнечный ветер наделен солнечным магнетизмом, перемещаемым плазмой очень далеко.

Магнитосфера Земли является довольно непростой полостью. Все ее участки наполнены плазменными процессами, в которых большое значение имеют механизмы ускорения частиц. С солнечной стороны промежуток от центра до границ Земли определяется силой солнечного ветра и может достигать от 60 до 70 тысяч километров, что равно 10-12 радиусам Земли Re. Re равняется 6371 км.

Границы магнитосферы различны в зависимости от расположения по отношению к Солнцу. Подобная граница с солнечной стороны по форме похожа на снаряд. Ее примерное расстояние 15 Re. С темной стороны магнитосфера принимает форму цилиндрического хвоста, его радиус 20-25 Re, длина более 200 Re, окончание неизвестно.

В магнитосфере есть области с частицами высокой энергии, они называются «пояса радиации». Магнитосфера способна инициировать разные колебания и сама является источником радиационного излучения, часть которого может проникать на Землю.

Плазма просачивается в магнитосферу Земли через интервалы между чертами магнитопаузы – полярными каспами, а также по причине гидромагнитных явлений и нестабильностей.

Деятельность магнитного поля


Магнитосфера Земли влияет на геомагнитную активность, геомагнитные бури и суббури.

Она защищает жизнь на Земле. Без нее жизнь бы прекратилась. По мнению ученых, океаны Марса и его атмосфера ушли в космос из-за нескрытого влияния солнечного ветра. Так же и воды Венеры были унесены в космическое пространство солнечным потоком.

Магнитосфера есть также у Юпитера, Урана, Сатурна и Нептуна. У Марса и Меркурия магнитные оболочки незначительны. У Венеры ее вообще нет, с солнечным ветром удается справляться благодаря ионосфере.

Особенности поля

Главное свойство магнитного поля – это напряженность. Магнитная напряженность – это векторная величина. Магнитное поле планеты изображают с помощью силовых линий, касательные к ним показывают направление вектора напряженности.

Напряженность магнитного поля в наши дни составляет 0,5 эрстед или 0,1 а/м. Ученые допускают колебания величины в прошлом. Но последние 2-3,5 млрд лет геомагнитное поле не менялось.

Точки на Земле, где напряженность вертикально направлена, называются магнитными полюсами. На Земле их два:

  • Северный;
  • Южный.

Через оба полюса проходит прямая — магнитная ось. Окружность, расположенная перпендикулярно оси, – это магнитный экватор. Напряженность поля в экваторе расположена горизонтально.

Магнитные полюса


Магнитные полюса не соответствуют обычным географическим. Географические полюса размещаются по географической оси, вдоль которой вращается планета. При движении Земли вокруг Солнца направление земной оси сохраняется.

Стрелка компаса показывает именно на магнитный северный полюс. Магнитные обсерватории измеряют колебания магнитного поля в течение суток, некоторые из них занимаются ежесекундным измерением.

От Северного полюса к Южному проходят магнитные меридианы. Угол между магнитным и географическим меридианом называют магнитным склонением. Любая точка на земле имеет собственный угол склонения.

На экваторе стрелка магнита размещается горизонтально. При движении на север верхний конец стрелки устремляется вниз. Угол между стрелкой и горизонтальной поверхностью – это магнитное наклонение. В области полюсов наклонение самое большое и составляет 90 градусов.

Передвижение магнитного поля

С течением времени расположение магнитных полюсов изменяется.

Изначально магнитный полюс был открыт в 1831 году, и тогда он располагался за сотни километров от текущего местоположения. Приблизительное расстояние передвижения за год – 15 км.

В последние годы темп передвижения магнитных полюсов возрастает. Северный полюс двигается со скоростью 40 км в год.

Перестановка магнитных полей


Процесс смены полярностей на Земле называется инверсией. Ученым известно, по крайней мере, о 100 случаях, когда геомагнитное поле меняло свою полярность.

Считается, что инверсия происходит раз в 11-12 тысяч лет. Другие версии называют 13, 500 и даже 780 тысяч лет. Возможно, инверсия не имеет четкой периодичности. Ученые считают, что при предыдущих инверсиях жизнь на Земле сохранялась.

Люди задаются вопросом: «Когда же ждать следующую переполюсовку?»

Этап смещения полюсов происходит на протяжении последнего столетия. Южный полюс сейчас расположен в Индийском океане, а северный смещается через Северный Ледовитый океан в сторону Сибири. Магнитное поле около полюсов при этом слабеет. Снижается напряжённость.

Скорее всего, при следующей инверсии жизнь на Земле продолжится. Вопрос только в том, какой ценой. Если инверсия происходит с угасанием магнитосферы на Земле на небольшое время, это может быть очень опасно для человечества. Незащищенная планета подвергается неблагоприятному воздействию космических лучей. Кроме того, уменьшение озонового слоя также может представлять серьезную опасность.

Смена полюсов на Солнце, произошедшая в 2001 году, не привела к отключению его магнитного слоя. Будет ли подобный сценарий на Земле, ученым неизвестно.

Возмущение магнитосферы земли: влияние на человека

При первоначальном приближении солнечная плазма не достигает магнитосферы. Но при определенных условиях нарушается проницаемость плазмы, возникает повреждение магнитной оболочки. Солнечная плазма и ее энергия проникают в магнитосферу. Относительно к темпу поступления энергетических потоков существуют три варианта ответа магнитосферы:


  1. Спокойное состояние магнитосферы — оболочка не изменяет своего состояния, поскольку скорость перемещения энергии слишком мала или равняется величине рассеянной энергии внутри магнитной сферы.
  2. Магнитная суббуря. Состояние, возникающее в том случае, когда скорость приходящей энергии выше скорости стационарной диссипации, а часть энергии улетучивается из магнитосферы по каналу, называемому суббурей. Процесс заключается в высвобождении части магнитосферной энергии. Самое яркое его олицетворение – полярное сияние. Выбросы лишней энергии могут происходить с периодичностью в 3 часа в полярных областях обоих полушарий.
  3. Магнитная буря – это процесс сильнейшего волнения поля по причине высокой скорости поступающей извне энергии. Магнитное поле претерпевает изменения и внизу, в области экватора.

Магнитное поле Земли во время суббурь меняется локально, а во время бурь изменения являются глобальными. В любом случае эти изменения не бывают выше нескольких процентов, что гораздо меньше техногенных полей.

Медицина считает, что магнитные бури неблагоприятно влияют на здоровье человека. В этот период увеличивается число пациентов, страдающих сердечно-сосудистыми патологиями, депрессиями и другими нервно-психическими расстройствами.


Велика роль магнитосферы Земли во всех географических процессах на планете. Эта защитная оболочка предохраняет нашу планету от многих неблагоприятных процессов и оказывает влияние на погодные условия. Под влиянием изменений в магнитосфере на Земле меняются климатические особенности, формы жизнедеятельности животных и растений и многое другое.

Источник: FB.ru

Земля как магнит

Считается, что магнитное поле связано с процессами, происходящими глубоко в недрах нашей планеты. Ядро Земли состоит из металлов. При этом центральная его часть, внутреннее ядро — твердое, а внешнее — жидкое. Из-за различия температур и давления возникает конвекция, потоки расплавленного железа создают электрический ток, а тот — магнитное поле, защищающее поверхность планеты и все живое от солнечной радиации и опасного космического излучения.

Грубо говоря, Земля — это магнитный диполь, причем его ось не совсем совпадает с осью вращения планеты. Отклонение — 11 градусов, примерно на столько расходятся географические и магнитные полюса.

Но Земля — не идеальный диполь. Магнитное поле планеты неоднородно, в нем есть аномалии, обусловленные особенностями глубинного строения и различной намагниченностью пород земной коры. Самая крупная — Южно-Атлантическая магнитная аномалия (ЮАМА), простирающаяся от Южной Африки до ]]>Бразилии]]>.

Айсберги у побережья Антарктиды

Коварство магнитосферы


Первого июня 2009 года лайнер авиакомпании Air France, следовавший из ]]>Рио-де-Жанейро]]> в ]]>Париж]]>, пропал с радаров. Обломки в океане нашли только через несколько месяцев. По одной из версий, крушение произошло из-за отказа оборудования в зоне ЮАМА.

Там, где с магнитным полем все в порядке, заряженные частицы космических лучей и солнечного ветра — электроны и протоны, тормозят уже на расстоянии 60 тысяч километров от поверхности, а ближе 1300-1500 километров они, как правило, вообще не добираются. Это считается нижней границей радиационного пояса. И только в районе Южно-Атлантической аномалии, где поле очень слабое, излучение приближается к Земле на 200 километров.

Это особенно опасно для низкоорбитальных спутников и космических телескопов — они находятся примерно на такой высоте. В результате незащищенная электроника может давать сбои. Так, в 2007 году в ЮАМА отключались американские спутники связи Globalstar первого поколения, а 2016-м вышла из строя и развалилась орбитальная рентгеновская обсерватория «Хитоми» Японского агентства аэрокосмических исследований. Космический телескоп ]]>»Хаббл»]]> над Южно-Атлантической аномалией переводят в спящий режим.


Точки, где спутники Swarm фиксировали воздействие космического излучения в период с апреля 2014 по август 2019 года

Точки, где спутники Swarm фиксировали воздействие космического излучения в период с апреля 2014-го по август 2019 года. Максимум сосредоточен в зоне ЮАМА

С Землей что-то происходит

Для изучения магнитного поля планеты в 2013 году ЕКА запустило миссию Swarm из трех спутников, фиксирующих все сигналы, исходящие от ядра, мантии, земной коры и океанов, а также основные параметры ионосферы и магнитосферы.

Магнитное поле Земли сильнее всего около полюсов. Слабее всего — в ЮАМА. Измерения спутников Swarm показали, что аномалия разрастается.

Сайт ЕКА ]]>сообщает]]>, что с 1970 года по 2020-й граница ЮАМА смещалась на запад со скоростью 20 километров в год, причем минимальная напряженность поля упала с 24 до 22 тысяч нанотесла. По оценкам, из-за расширения ЮАМА магнитное поле Земли за последние два столетия ослабело на девять процентов, а сейчас этот процесс ускорился на порядок — напряженность уменьшается на пять процентов за десятилетие.

Несколько лет назад у ЮАМА начал формироваться второй центр минимальной напряженности, и сейчас аномалия практически разделилась на две части — Бразильскую и Кейптаунскую. А это значит, что скоро может появиться еще одна зона повышенной опасности для спутников и космических станций.


Магнитная аномалия

© ESA/Division of Geomagnetism, DTU Space

Появление двух центров у Южно-Атлантической магнитной аномалии

Ученые пока не могут однозначно объяснить столь быстрое изменение магнитного поля в этой части земного шара. Одна из версий: под южной частью ]]>Африки]]> на границе «ядро — мантия» есть участок с обратной магнитной полярностью, который и создает аномалию. Здесь на глубине около 2900 километров находится область плотных пород, которую геофизики называют провинцией с низкой скоростью сдвига, а геологи — суперплюмом. Возможно, по какой-то причине эти породы пришли в движение, что сказалось на аномалии.

Карта магнитной аномалии (синие линии) в южной Атлантике, и колонна из плотной мантии (зеленое пятно)

© Фото : Michael Osadciw/University of Rochester

Южно-Атлантическая магнитная аномалия (синие линии) и мантийный суперплюм (зеленое пятно)

Две северные «капли» перетягивают полюс

В последние двадцать лет северный магнитный полюс тоже быстро смещается. Это создает серьезные проблемы для навигационных систем самого различного уровня — от морского транспорта до карт ]]>Google]]> в бытовых смартфонах, так как все они основаны на точной привязке к географическим координатам магнитного полюса, на который указывает стрелка любого компаса.

Спутниковые геофизические данные ]]>позволили]]> объяснить это явление. Оказалось, что и здесь виноваты аномалии, в данном случае — положительные. Одна из таких зон сильного магнитного поля, напоминающая по форме каплю, находится под Северной Канадой, другая — под сибирским шельфом. Канадская «капля» стала уменьшаться, а сибирская — увеличиваться, и полюс резко сместился в ее сторону.

Магнитные аномалии и смещение северного магнитного полюса

© ESA

Магнитные аномалии и смещение северного магнитного полюса

Аномалии местного значения

В 1960-1970-х годах ]]>НАСА]]> запустило серию спутников для изучения магнитосферы Земли. Обработав результаты, специалисты из Центра космических полетов Годдарда построили карту поверхностной намагниченности, на которой отмечены только аномалии, связанные с особенностями состава пород земной коры, без учета дипольного поля Земли.

На карте видно, что более тонкая и молодая океаническая кора намагничена меньше, чем толстая и древняя кора континентов. Но и здесь есть нюансы.

Карта намагниченности земной коры по данным спутников НАСА MAGSAT, OGO-2, OGO-4 и OGO-6

Карта намагниченности земной коры, по данным спутников НАСА MAGSAT, OGO-2, OGO-4 и OGO-6. Красное и желтое — зоны с высоким магнетизмом, голубое и синее — с низким.

Местные магнитные аномалии на континентах связаны с особенностями верхней части коры — глубиной залегания кристаллического фундамента или крупными скоплениями железосодержащих пород. Особенно четко выделяются Курская магнитная аномалия (КМА) над крупнейшим в мире железорудным бассейном и магнитная аномалия Банги в Центральной Африке, чье происхождение пока остается загадкой для ученых.

В тех местах КМА, где залежи железных руд подходят близко к поверхности, стрелка компаса начинает хаотически вращаться. Так в свое время геологи и нашли здесь первое месторождение.

Медики  установили , что длительное воздействие на человека аномально высокого природного магнитного поля снижает иммунитет, нарушает системные функции организма и ускоряет старение. Но в группу риска попадают не все жители КМА (аномалия охватывает Курскую, Белгородскую и Воронежскую области), а только те, кто непосредственно ежедневно контактирует с магнитной рудой, — работники горнодобывающих и обогатительных предприятий.

https://www.kramola.info/vesti/neobyknovennoe/chem-grozit-chelovechestvu-krupneyshaya-magnitnaya-anomaliya-zemli?page=7

Источник: terrao.livejournal.com

Земля, будто невидимыми нитями, окружена магнитным полем планеты. Это поле, генерируемое внутренним источником, имеет важное значение для существования жизни на Земле.

Собственное магнитное поле Земли (геомагнитное поле) можно разделить на следующие основные части:

  • главное поле,
  • поля мировых аномалий,
  • внешнее магнитное поле.

Главное поле

Земля как магнитный диполь.

Более чем на 90 % оно состоит из поля, источник которого находится внутри Земли, в жидком внешнем ядре, — эта часть называется главным, основным или нормальным полем.

Поля мировых аномалий

Реальные силовые линии магнитного поля Земли, хотя в среднем и близки к силовым линиям диполя, отличаются от них местными нерегулярностями, связанными с наличием намагниченных пород в коре, расположенных близко к поверхности. Из-за этого в некоторых местах на земной поверхности параметры поля сильно отличаются от значений в близлежащих районах, образуя так называемые магнитные аномалии. Они могут накладываться одна на другую, если вызывающие их намагниченные тела залегают на разных глубинах.

Внешнее магнитное поле

Оно определяется источниками в виде токовых систем, находящимися за пределами земной поверхности, в её атмосфере. В верхней части атмосферы (100 км и выше) — ионосфере — её молекулы ионизируются, формируя плотную холодную плазму, поднимающуюся выше, поэтому часть магнитосферы Земли выше ионосферы, простирающаяся на расстояние до трёх её радиусов, называется плазмосферой. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется его взаимодействием с солнечным ветром — потоком плазмы солнечной короны.

Что дает нам присутствие магнитного поля?

При исчезновении же магнитного поля, большое количество заряженных Солнцем частиц будет атаковать планету, постепенно выводя из строя электрические сети и спутники.

Магнитное поле защищает жителей Земли и искусственные спутники от губительного воздействия космических частиц. К таким частицам относятся, например, ионизированные (заряженные) частицы солнечного ветра. Магнитное поле изменяет траекторию их движения, направляя частицы вдоль линий поля. Необходимость наличия магнитного поля для существования жизни сужает круг потенциально обитаемых планет (если мы исходим из предположения, что гипотетически возможные формы жизни похожи на земных обитателей

Несмотря на то, что магнитное поле нельзя увидеть, обитатели Земли хорошо его чувствуют. Перелетные птицы, например, отыскивают дорогу, ориентируясь именно на него. Существует несколько гипотез, объясняющих, как именно они ощущают поле. Одна из последних предполагает, что птицы воспринимают магнитное поле визуально. Особые белки – криптохромы – в глазах перелетных птиц способны менять свое положение под воздействием магнитного поля. Авторы теории считают, что криптохромы могут выполнять роль компаса.

Кроме птиц магнитное поле Земли вместо GPS используют морские черепахи. И, как показал анализ спутниковых фотографий, представленных в рамках проекта Google Earth, коровы. Изучив фотографии 8510 коров в 308 районах мира, ученые заключили, что эти животные предпочтительно ориентируют свои тела с севера на юг (или с юга на север). Причем "реперными точками" для коров служат не географические, а именно магнитные полюса Земли. Механизм восприятия коровами магнитного поля и причины именно такой реакции на него остаются неясными.

Кроме перечисленных свойств магнитное поле способствует появлению полярных сияний. Они возникают в результате резких изменений поля, происходящих в удаленных регионах поля.

Магнитное поле Земли слабеет

За последние 100 лет магнитное поле Земли ослабло примерно на 5%. В области так называемой Южной Атлантической аномалии у берегов Бразилии ослабление еще существеннее. Наблюдения, проведенные тремя европейскими спутниками Alpha, Bravo и Charlie показывают, что динамика ослабления магнитного поля наиболее высока над всем американским континентом.

Последствия разворота магнитного поля

Сила магнитного поля продолжает слабеть, потенциально предвещая еще события, в том числе глобальный разворот магнитных полюсов. Такое существенное изменение повлияет на наши навигационные системы, а также передачу электроэнергии. Северное сияние можно будет увидеть на разных широтах. Кроме того, при очень низких значениях силы поля во время глобального разворота поверхности Земли достигнет больше радиации, что также может повлиять на показатели заболеваемости раком.

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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