Magnetosfäär ümbritseb iga keha magnetväljaga. See ilmneb seetõttu, et laenguga osakesed kalduvad sisemise magnetismi mõjul algsest liikumisjoonest kõrvale. Päikeseenergia ja magnetvälja kokkupuutepunkt moodustab plasma, mis katab magnetosfääri kesta.
Päikese mõju Maale
Päike kiirgab suurel hulgal energiat, mis pidev alt paisub, "aurustub" väljapoole. Seda paisumist nimetatakse päikesetuuleks.
Päikesetuul levib igas suunas, täites kogu planeetidevahelise ruumi. Sel põhjusel moodustub tähtedevahelises piirkonnas plasmamoodustis, mida nimetatakse päikesetuule plasmaks.
Päikeseplasma liigub spiraalselt, keskmiselt 4 päeva jooksul ületab intervalli Päikese ja Maa vahel.
Päike vabastab energiat, tänu millele elu Maal jätkub. Päikeselt tuleb aga ka ohtlikku kiirgust, mis on hävitav kõigile meie planeedi elusolenditele. Kui Maa liigub ümber Päikese, jaotub kiirgus aastaringselt ebaühtlaselt. Sel põhjusel aastaajad muutuvad.
Mis kaitseb Maad?
Planeedi Maa looduslik struktuur kaitseb seda kahjuliku päikesekiirguse eest. Maad ümbritsevad mitmed kestad:
- magnetosfäär, mis kaitseb päikesevoo kiirguse eest;
- ionosfäär, mis neelab röntgeni- ja ultraviolettkiirgust;
- osoonikiht, mis hoiab tagasi ultraviolettkiirguse jääkkoguseid.
Selle tulemusel on Maa biosfäär (elusorganismide elupaik) täielikult kaitstud.
Maa magnetosfäär on kaitsekiht, mis asub planeedi keskpunktist kõige kaugemal. See on tõke päikesetuule plasmale. Sel põhjusel liigub päikeseplasma ümber Maa, moodustades õõnsuse, millesse on peidetud geomagnetväli.
Miks on olemas magnetväli?
Maapealse magnetismi põhjused on peidus planeedi sees. Nagu on teada planeedi Maa ehitusest, koosneb see:
- südamikud;
- mantlid;
- Maakoor.
Planeedi ümber on mitmesuguseid välju, sealhulgas gravitatsiooni- ja magnetvälju. Gravitatsioon selle kõige lihtsamas tähenduses on Maa külgetõmbejõud kõigi materiaalsete osakeste jaoks.
Maa magnetism seisneb nähtustes, mis toimuvad tuuma ja vahevöö piiridel. Planeet ise on tohutu magnet, ühtlaselt magnetiseeritud pall.
Iga magnetvälja põhjus on elektrivool või pidev magnetiseerimine. Maa magnetismi probleemiga tegelevad teadlased avastavad:
- magnetilised põhjusedMaa gravitatsioon;
- loo seoseid maapealse magnetismi ja selle allikate vahel;
- määrata planeedi magnetvälja jaotus ja suund.
Need uuringud viiakse läbi nii magnetuuringute kui ka vaatluste abil vaatluskeskustes – eripunktides maakera eri piirkondades.
Kuidas magnetosfäär töötab?
Magnetosfääri tüüpi ja struktuuri arendatakse:
- päikesetuul;
- maa magnetism.
Päikesetuul on plasma väljund, mis jaotub Päikeselt igas suunas. Tuule kiirus maapinnal on 300-800 km/s. Päikesetuul on täidetud prootonite, elektronide, alfaosakestega ning seda iseloomustab kvaasineutraalsus. Päikesetuul on varustatud päikese magnetismiga, mida plasma kannab väga kaugele.
Maa magnetosfäär on üsna keeruline õõnsus. Kõik selle sektsioonid on täidetud plasmaprotsessidega, milles osakeste kiirendamise mehhanismidel on suur tähtsus. Päikesepoolsel küljel määrab lõhe Maa keskpunktist maa piiridesse päikesetuule tugevus ja see võib ulatuda 60–70 tuhande kilomeetrini, mis võrdub 10–12 Maa raadiusega Re. Re võrdub 6371 km.
Magnetosfääri piirid on erinevad olenev alt asukohast Päikese suhtes. Sarnane ääris päikesepoolsel küljel on kujult sarnane mürsuga. Selle ligikaudne kaugus on 15 Re. Pimedas pooles on magnetosfäär silindrilise saba kuju, selle raadius on 20-25 Re, pikkus on üle 200 Re, ots on teadmata.
Magnetosfäärison kõrge energiaga osakestega piirkondi, neid nimetatakse "kiirgusvöödeks". Magnetosfäär on võimeline algatama erinevaid võnkumisi ja on ise kiirguse allikas, millest osa võib tungida läbi Maa.
Plasma lekib Maa magnetosfääri magnetopausi tunnuste – polaarsete kübarate – vaheliste intervallide, samuti hüdromagnetiliste nähtuste ja ebastabiilsuse tõttu.
Magnetvälja aktiivsus
Maa magnetosfäär mõjutab geomagnetilist aktiivsust, geomagnetilisi torme ja alamtorme.
Ta kaitseb elu Maal. Ilma temata jääks elu seisma. Teadlaste hinnangul on Marsi ookeanid ja selle atmosfäär läinud kosmosesse päikesetuule varjamatu mõju tõttu. Samamoodi kandus päikesevoog Veenuse veed avakosmosesse.
Jupiteril, Uraanil, Saturnil ja Neptuunil on samuti magnetosfäär. Marsil ja Merkuuril on väikesed magnetkestad. Veenusel pole seda üldse, päikesetuult juhitakse tänu ionosfäärile.
Väljafunktsioonid
Magnetvälja peamine omadus on selle intensiivsus. Magnetintensiivsus on vektorsuurus. Planeedi magnetvälja on kujutatud jõujoonte abil, nende puutujad näitavad intensiivsusvektori suunda.
Magnetväli on täna 0,5 oersted või 0,1 a/m. Teadlased lubavad minevikus suurusjärgus kõikumisi. Kuid viimase 2–3,5 miljardi aasta jooksul pole geomagnetväli muutunud.
Punkte Maal, kus pinge on vertikaalselt suunatud, nimetatakse magnetpoolusteks. Maal on kaks:
- Põhja;
- Lõuna.
Sirge läbib mõlemat poolust – magnettelge. Teljega risti olev ring on magnetekvaator. Väljatugevus ekvaatoril on horisontaalne.
Magnetpostid
Magnetpostid ei vasta tavapärastele geograafilistele poolustele. Geograafilised poolused on paigutatud piki geograafilist telge, mida mööda planeet pöörleb. Kui Maa liigub ümber Päikese, säilib Maa telje suund.
Kompassi nõel osutab täpselt magnetilisele põhjapoolusele. Magnetobservatooriumid mõõdavad magnetvälja kõikumisi päevasel ajal, mõned neist tegelevad iga teise mõõtmisega.
Magnetmeridiaanid kulgevad põhjapooluselt lõunapoolusele. Magnetilise ja geograafilise meridiaani vahelist nurka nimetatakse magnetiliseks deklinatsiooniks. Igal Maa punktil on oma deklinatsiooninurk.
Ekvaatoril asetseb magneti nool horisontaalselt. Põhja poole liikudes tormab noole ülemine ots alla. Kursori ja horisontaalpinna vaheline nurk on magnetiline kalle. Pooluste piirkonnas on kalle suurim ja ulatub 90 kraadini.
Magnetvälja liikumine
Magnetpooluste asukoht muutub aja jooksul.
Alguses avastati magnetpoolus 1831. aastal ja seejärel asus see praegusest asukohast sadade kilomeetrite kaugusel. Ligikaudne läbisõit aastas on 15 km.
Viimastel aastatel on magnetpooluste liikumise tempo kasvanud. Põhjapoolus liigubkiirus 40 km aastas.
Magnetväljade muutmine
Poolaarsuse muutumise protsessi Maal nimetatakse inversiooniks. Teadlased teavad vähem alt 100 juhtumit, kus geomagnetväli muutis oma polaarsuse.
Arvatakse, et inversioon toimub kord 11-12 tuhande aasta jooksul. Teisi versioone nimetatakse 13, 500 ja isegi 780 tuhandeks aastaks. Võib-olla pole inversioonil selget perioodilisust. Teadlased usuvad, et eelmiste inversioonide ajal säilis elu Maal.
Inimesed mõtlevad: "Millal toimub järgmine polaarsuse ümberpööramine?"
Postivahetuse faas on toimunud viimase sajandi jooksul. Lõunapoolus asub praegu India ookeanis, põhjapoolus aga liigub üle Põhja-Jäämere Siberi poole. Magnetväli pooluste läheduses sel juhul nõrgeneb. Pinged leevenevad.
Tõenäoliselt jätkub elu Maal järgmise inversiooniga. Küsimus on vaid selles, mis hinnaga. Kui inversioon toimub koos magnetosfääri väljasuremisega Maal lühiajaliselt, võib see olla inimkonnale väga ohtlik. Kaitsmata planeet puutub kokku kosmiliste kiirte kahjulike mõjudega. Lisaks võib tõsist ohtu kujutada ka osoonikihi kahanemine.
Päikese pooluste muutus, mis toimus 2001. aastal, ei viinud selle magnetkihi väljalülitamiseni. Teadlased ei tea, kas Maal tuleb sarnane stsenaarium.
Maa magnetosfääri häirimine: mõju inimestele
Esialgsel lähenemisel ei jõua päikeseplasma magnetosfääri. Kuid teatud tingimustelplasma läbilaskvus on häiritud, tekib magnetkesta kahjustus. Päikeseplasma ja selle energia tungivad läbi magnetosfääri. Seoses energiavoogude kiirusega on magnetosfääri reageerimiseks kolm võimalust:
- Magnetosfääri vaikne olek – kest ei muuda oma olekut, kuna energia liikumise kiirus on liiga väike või võrdne magnetsfääri sees hajutatud energia hulgaga.
- Magnetiline alamtorm. Seisund, mis tekib siis, kui sissetuleva energia kiirus on suurem kui statsionaarse hajumise kiirus ja osa energiast väljub magnetosfäärist läbi kanali, mida nimetatakse alamtormiks. Protsess seisneb magnetosfääri energia osa vabastamises. Selle eredaim kehastus on aurora borealis. Üleliigset energiat võib mõlema poolkera polaaraladel eralduda 3-tunniste intervallidega.
- Magnettorm on väljast tuleva energia suure kiiruse tõttu välja tugeva häirimise protsess. Magnetväli muutub ka allpool, ekvaatori piirkonnas.
Maa magnetväli muutub alamtormide ajal lokaalselt, tormi ajal aga globaalsed. Igal juhul ei ole need muudatused suuremad kui paar protsenti, mis on palju vähem kui inimese loodud väljad.
Meditsiin usub, et magnettormid kahjustavad inimeste tervist. Sel perioodil suureneb kardiovaskulaarsete patoloogiate, depressiooni ja muude neuropsühhiaatriliste häirete all kannatavate patsientide arv.häired.
Maa magnetosfääri roll kõigis planeedi geograafilistes protsessides on suur. See kaitsekiht kaitseb meie planeeti paljude ebasoodsate protsesside eest ja mõjutab ilmastikutingimusi. Maa magnetosfääri muutuste mõjul muutuvad kliimaomadused, loomade ja taimede eluvormid ning palju muud.
