Магнитосферата и радиационният пояс на Земята

Голям информационен архив

Земята има магнитно поле, което ясно се проявява при въздействието върху магнитната стрелка. Свободно окачена магнитна игла е монтирана в посоката на магнитните силови линии, събиращи се в магнитните полюси. Последните не съвпадат с географските полюси и бавно променят позицията си. През 1960 г. магнитните полюси имат следните географски координати: в северното полукълбо 74°,9 с. ш. и 101°.0 W D., в южното полукълбо 67 °, 2 S. ш. и 142,0° и.д. д. Силовите линии, преминаващи от един магнитен полюс към друг, се наричат магнитни меридиани;те съвпадат с географските меридиани. Ъгълът между магнитния и географския меридиан се наричамагнитна деклинацияТой може да бъде източен и западен. Линиите, свързващи точки с еднаква деклинация, се наричат изогони.Свободно окачена магнитна стрелка остава хоризонтална само на линията на магнитен екватор, който не съвпада с географския. На север и на юг от магнитния екватор краят на магнитната стрелка пада и колкото повече, толкова по-малко е разстоянието до магнитния полюс. На магнитния полюс стрелката става вертикална. Ъгълът, образуван от магнитна стрелка с хоризонтална равнина, се наричамагнитен наклонДеклинацията и наклонът характеризират посоката на линиите на магнитното поле.

Силата на магнитното поле се характеризира с неговата сила. За единица интензитет се приема интензитетът на такова магнитно поле, в което силата, действаща върху единица магнитна маса, е равна на един дин. Нарича се ерстед. Интензитетът на магнитното поле на Земята е малък: на магнитния екватор 0,3-0,5eна магнитния полюс 0,6-0,7e.

Разграничетепостоянни и променливи магнитни полета на Земята. Постоянното магнитно поле се дължи на магнетизма на планетата. При разпределението на елементите на земния магнетизъм по повърхността на Земята се наблюдават отклонения от средната им стойност - магнитни аномалии. Магнитните аномалии, обхващащи обширни площи, се наричат регионални. Пример за това е източносибирската аномалия, където има западна деклинация вместо източна. Магнитното поле на тази аномалия намалява много бавно с височината. Това означава, че регионалните аномалии са причинени от процеси, протичащи дълбоко в Земята. Магнитните аномалии, заемащи площ от няколко десетки до няколко десетки хиляди квадратни километра, се наричат локални. Пример за локална е Курската магнитна аномалия, която създава сила на магнитното поле 5 пъти по-голяма от средната сила на магнитното поле на Земята и се проявява в промени в деклинацията от 0 до 180° и наклона от 40 до 80°. Локалните аномалии са причинени от наличието на отлагания на магнитни скали в горните слоеве на земната кора. Магнитното поле на такива аномалии намалява относително бързо с височина.

Променливото магнитно поле е само 6% от общата сила на магнитното поле на Земята. Причинява се от слънчевия вятър, наслагва се върху постоянно магнитно поле и изпитва флуктуации - вариации. Има вариации с годишен период, причинени от сезонните движения на земната атмосфера, дневни вариации, свързани със смяната на деня и нощта, лунни вариации в резултат на приливи и отливи в атмосферата, 11-годишни вариации, свързани с периодични промени в слънчевата активност и др.вятър. Скоростта на частиците при такива пориви може да достигне до 1500km/sec,и плътността може да се увеличи с два или три порядъка.

Магнитното поле на Земята се простира нагоре до височина от 90 000kmДо височина от 44 000kmмагнитудът на магнитното поле намалява постепенно. В слоя от 44 000 до 80 000kmмагнитното поле е нестабилно. Над 80 000kmинтензитетът на магнитното поле спада бързо, приемайки стойностите на междупланетното пространство. На разстояние 90 000kmот повърхността на Земята, магнитното поле губи способността си да улавя заредени частици. Тази граница се приема за горна граница на атмосферата.

Магнитното поле на Земята или отклонява, или улавя заредени частици, летящи от Слънцето или образувани, когато космическите лъчи действат върху атоми и молекули във въздуха. Улавянето на частици става главно по време на магнитна буря. Заредените частици, уловени в магнитното поле на Земята, образуватрадиационен пояс.Цялата област от околоземното пространство, в която има заредени частици, уловени от магнитното поле на Земята, се наричамагнитосфера.

Движението на заредена частица, попаднала в магнитосферата, продължава, докато не загуби своя заряд от сблъсък с молекули на въздуха. На близко разстояние до Земята проникват само частици с висока енергия, които създават полярни сияния. Те често се срещат в зоната, опасваща Земята на разстояние около 23° от магнитните полюси и обикновено са придружени от магнитни бури.

Радиационният пояс има постоянно променящ се размер и разпределение на протони и електрони. Някога се смяташе, че има вътрешни и външни радиационни пояси на Земята, независими един от друг. По-късно се оказа, че радиационният пояс на Земята е едно образувание.Вътрешната му граница в екваториалната равнина минава на надморска височина от около 600kmв западното полукълбо и около 1600kmв източното полукълбо. С увеличаване на географската ширина тази граница намалява и при ширини ±65° достига височина от около 100km.Външната граница на радиационния пояс в екваториалната област от дневната страна е на разстояние около 65 000kmот центъра на Земята, а от нощната страна - на разстояние приблизително 50 000km.Разликата в височината на вътрешната граница на радиационния пояс в западното и източното полукълбо се свързва с нехомогенното намагнитване на земното кълбо, поради което центърът на магнитния дипол се измества спрямо центъра на Земята към източното полукълбо с 440км.Разликата в екваториалните разстояния на външната граница на дневната и нощната страна на Земята се обяснява с по-сложни, не цели съвсем ясни причини.

Магнитосферата влияе върху всички процеси, протичащи в географската обвивка. Защитната стойност на магнитосферата е голяма. Той предпазва географската обвивка от прякото въздействие на слънчевия вятър, от проникването на високоенергийни електрони и протони в ниските слоеве на атмосферата, от късовълновата радиация на Слънцето. По-специално, той защитава органичния свят от вредното ултравиолетово лъчение.

Вариациите в геомагнитното поле се отразяват на процесите в географската обвивка. Беше отбелязано, че броят на студените зими и силните засушавания в европейската част на СССР се увеличава с големи геомагнитни смущения. След тях променливостта на времето се увеличава. 11-годишният цикъл на изменение на геомагнитното поле е свързан с колебания в климата, речния отток и нивата на езерата.

Силата на магнитното поле на Земята се е променила в хода на геоложката история и може временно да е изчезнала. В резултат на това космическата радиация се приближи до Земята иможе да достигне повърхността му, което значително повлия на процесите, протичащи в географската обвивка, особено в живата материя. Могат да се променят климатът, формите и жизнената дейност на растенията и животните и др.