Магнітне поле Землі і сонячний магнетизм
У природі провідну роль граю чотири сили:
- Ядерна сила, що утримує протони і нейтрони в ядрі атомів Атомна сила, що утримує вшити частки і атоми Сила тяжіння. Електромагнітна сила, електрику і магнетизм.
Однак, якщо з першими трьома все ясно, значення магнетизму часто недооцінюють. Просто тому, що ми не відчуваємо магнетизм в звичайному житті, що не відчуваємо магнітні поля, та й самий потужний магніт не робить на нас ніякого впливу. Іншими словами, ми навіть не замислюємося про нього.
Але ж насправді, магнетизм в нашому житті відіграє величезну роль. Скажімо, ви знали, що єдине, що заважає людям проходити через стіни або провалюватися крізь підлогу, це магнітне поле? Швидше за все не знали. А чому так відбувається?
Молекули і атоми неймовірно малі, а відстань між атомами неймовірно ширше. Якби ми зменшилися до розмірів атомів, то виявили б, що простір навколо нас нібито складається з суцільної порожнечі.
Відстань між електронами, які обертаються навколо протонів в ядрі, також досить велике. Для прикладу, уявімо собі “атомний вентилятор”, де електрони – це лопаті, а ядро - центральна частина до якоїприкріплені лопаті. Коли наш “вентилятор” не працює, між лопатями можна вільно просунути що завгодно, але варто його включити, що обертають лопаті немов би зіллються в суцільний круг. Іншими словами, порожнеча раптом знаходить щільність!
Відбувається це тому що між негативно зарядженими електронами і позитивно зарядженими протонами виникає електромагнітне тяжіння, і вони починають обертатися. А коли вони обертаються так само швидко, як лопаті вентилятора, атоми починають усе від себе відштовхувати. Тобто ми бачимо ту ж картину – за рахунок магнетизму “атомна порожнеча” раптом знаходить щільність, а маса атомів з’єднаних разом, починають вести себе як тверде тіло. Тому нам і не вдається пройти крізь стіну.
Іншими словами щільність матерії, її відчутність, створюють не самі атоми з яких ця матерія складається, а магнітне поле.
Можна уявити собі силові лінії магнітного поля, як смуги руху на автомагістралі. Хоча вони і лежать поруч, але ніколи не перетинаються. Між ними як би лежить дорожня розділова смуга.
Ця аналогія дозволяє пояснити деякі процеси, що відбуваються на Сонці. Уявіть собі шосе, в якому є центральна смуга для руху автомобілів відразу в двох напрямках. Якщо немає правил, які регулюють рух по такій смузі, то все захочуть поїхати по цій смузі “в свою” сторону, почнеться хаос і, обов’язково трапиться грандіозна аварія.
А тепер уявіть, що це шосе – на Сонце, а довжина скупчення автомобілів становить 35 тис. Кілометрів. Колосальна кількість палаючого матеріалу після такої “аварії” злетить вгору і кинеться прямо в космос. Це і є викид коронарної маси. Зазвичай викид має гігантський розмір, зосереджуючи в собі більше 10 млрд. Тонн сонячної плазми. При цьому, викид коронарної маси це не “місцеве” явище, його розміри такі, що він представляє серйозну загрозу навіть для жителів Землі.
Але ж крім коронарних викидів, Сонце постійно “балує” нас не тільки спалахами, але і постійним випромінюванням інфрачервоних і рентгенівських променів, іншими словами, досить дивно, чому нашому “джерела життя” до сих пір не вдалося нас знищити!
На наше щастя, Земля дуже непогано захищена від космічних негараздів, причому природа її захисту також заснована на принципах магнетизму. Сам земну кулю являє собою величезний магніт, за рахунок чого Земля оточена потужним магнітним полем, яке, як щитом захищає нас від “пустощів” Солнца.
Магнітосфера – гігантське магнітне поле, створюване обертовим ядром планети. Воно простягається на 70 тис. Км. навколо планети. Також як одне магнітне кільце силових ліній відштовхує інше (тобто вони ніколи не перетинаються), так і магнітосфера Землі відштовхує магнітну плазму Сонця.
Зазвичай, мільярди тонн розпеченої і зарядженої плазми вражають нашу планету, але, не долетівши до неї, відлітають геть. Тільки крихітна частина магнітної бурі просочується крізь невеликий відкритий простір полюсів, і ми можемо милуватися полярним сяйвом. Без магнітосфери Землі небезпечні радіоактивні частинки давно вбили б всі форми життя на ній. На щастя, до нас проходить тільки корисні сонячні хвилі – світло і тепло.
Може виникнути питання: як наша магнітосфера захищає нас від викидів коронарної маси, але пропускає сонячне світло. Вся справа в тому, що коронарні викиди – це заряджені частинки і магнітне поле “ловить” ці електричні заряди. У світла електричного заряду немає, тому він проходить крізь магнітне поле, як ні в чому не бувало.
Але звідки беруться потужні магнітні сили Землі? Відповідь може дати один з найстаріших і найпростіших магнітометрів – компас. Багато хто вважає, що компас завжди указує на північ, але це твердження не вірно. Компас вказує на джерело потужного магнітного поля, і в умовах Землі, таким джерелом буде ніщо інше як північний полюс планети. Перевірте це і самі – розмістіть поруч з компасом потужний магніт, і стрілка негайно повернеться з “півночі” у напрямку до нього.
Втім, навіть якщо прийняти умовність, що компас показує на північний полюс, це твердження однаково не буде повністю вірним. Компас вказує не на географічний полюс планети (той самий, північний), а на магнітний північний полюс, в порівнянні з географічним, кілька зміщений в сторону, і що знаходиться на самій півночі Канади.
Магнітний полюс не є магнітом сам по собі. Магнітне поле створюють сили глибоко всередині нашої планети. Магнітні поля породжуються рухаються електричними потоками, а Земля – це “один великий потік”. Металеве ядро планети також крутиться і з допомогою цього відбувається генерація магнітного поля.
Магнітне поле Землі – це не статична стійка річ. Згодом воно може змінитися. Потоки в надрах Землі можуть змінити напрямок, а значить зміниться і напрямок магнітного поля. Північний і Південний полюси можуть просто перевернутися, причому таке на нашій планеті вже траплялося.
Ми знаємо, що орієнтація магнітних полюсів Землі змінюється кожні 100 тис. Років. Глибоководна і льодова геологія свідчить, що 780 тис. Років стрілка компаса вказувала на південь, а за 50 тис. Років до цього компас вказував на північ. Явище раптового перевороту полюсів називається магнітною інверсією, і коли воно станеться в наступний раз, ми поки сказати не в змозі.
Ніхто не знає, як магнітна інверсія вплине на життя людей. Компаси вказуватимуть на південь, міграція птахів буде порушена, GPS-навігація буде марна. Але можуть бути і більш важкі наслідки. Зміна геомагнітних полюсів може послабити або взагалі прибрати магнітне поле. Проблема в тому, що слабке магнітне поле не зможе захистити нас від смертельної радіації Сонця.
Сонячний магнетизм створюється рухом плазми по поверхні Сонця. Магнетизм, як ми згадували, породжується рухомими потоками електричних зарядів. А Сонце, як і Земля – це один великий нескінченний потік заряджених частинок. Із Землі можна розгледіти один магнітний феномен – плями на Сонці.
Будь-яке таке пляма, це магнітний вихор на поверхні Сонця, саме такі потужні магнітні вихори викликають спалахи на Сонці. Фактично, кожен спалах – це гігантський термоядерний вибух, потужністю далеко перевершує всі ядерні арсенали землян.
Спалахи та викликані ними магнітні бурі так потужні, що впливають не тільки на Землю, але і на сусідні планети. Не дарма кажуть, що магнітні збурення на Сонці, створюють атмосферу в усій нашій Сонячній системі і називаються космічною погодою.
Рентгенівське випромінювання надзвичайно небезпечно для електроніки і можуть заподіяти мільярдних збитків супутникам зв’язку і навігації. Тому вміти передбачати “космічну погоду” – річ життєво важлива для освоєння космосу.
У деякому роді, ми вже вміємо пророкувати особливо сильні бурі на Сонці. Гігантські викиди коронарної маси відбуваються кожні 11 років, коли сонячні плями, спалахи та інша активність досягає максимуму. Однак, точно передбачити не можна, коли відбудеться викид маси і з будь-якої групи плям.
Якщо у Землі є магнітне поле, то чи є воно у інших планет? З початком космічних польотів в 60-і роки ми змогли виявити магнітні поля інших планет, і це були дивовижні відкриття. У всіх чотирьох гігантських планет – Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна – є активні магнітні поля.
Найпотужніше магнітне поле в нашій системі – у Юпітера. Воно в 10 разів більше земного і простяглося на 6 млн. Км. навколо планети. Ми спостерігаємо полярні сяйво на Юпітері і Сатурні і знаємо, що вони виникають там точно так само як і на Землі – магнітосфера цих планет відхиляє частинки Сонця на полюса і вони світяться там так само, як і на Землі.
Але ближче до Сонця, магнітні поля зустрічаються рідше. На Меркурії дуже слабке магнітне поле, всього 1% від земного. У Венери його взагалі немає. Але загадковіше всіх – червона планета Марс.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)