Magnetosfera i zorze polarne

Magnetosfera

Magnetosfera to obszar oddziaływania sił magnetycznych danego ciała niebieskiego. W naszym Układzie Słonecznym takie pole wytwarzają: Słońce, Ziemia, Mars, Jowisz, Uran, Neptun i Saturn. W przypadku naszej gwiazdy magnetosfera jest bardzo zmienna i nasila swój wpływ średnio co 11,4 roku.

Gdyby Ziemia miała tylko swój magnetyzm byłoby to dwubiegunowa kula rozległa na ok. 60 tysięcy kilometrów. Ale ta kula jest atakowana przez wiatr słoneczny, przez co spłaszcza się i wydłuża po przeciwległej stronie planety aż do kilku milionów kilometrów. Co więcej dzięki magnetosferze nie dociera na powierzchnię Ziemi część promieniowania alfa, atomów i ich cząstek. To co nie zostanie odbite, zatrzymuje się w tak zwanych Pasach Van Allena – zewnętrznym na wysokości ok 12-25 tys. Km i wewnętrznym na wysokości 3,5-5 tys. Km. Są to przestrzenie chroniące Ziemię. Bieguny są mniej chronione, dlatego na wyższych szerokościach geograficznych pojawia się zjawisko zórz polarnych, czyli świecenie cząstek atmosfery zderzających się z promieniowaniem Słońca.

Magnetosfera,
Autor NASA, źródło

Zorze polarne

Zorze można zaobserwować powyżej 50 stopnia szerokości geograficznej, choć najlepiej są widoczne za kołami podbiegunowymi. Na półkuli południowej nazywane są Aurora borealis, a na południowej Aurora australis. Powstają w jonosferze na wysokości około 100 km. Ich kolor zależy od intensywności wiatru słonecznego, a także od gazu – tlen daje czerwone i zielone zorze, azot odpowiada za purpurowe i bordowe zjawiska, a wodór i hel za niebieskie i fioletowe. Zdarzają się także żółte i białe.

Zorza polarna widziana nad jeziorem Bear, przy amerykańskiej bazie sił powietrznych Eielson, Autor: United States Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang

Aurora australis, By NASA [Public domain], via Wikimedia Commons

Zorza polarna, Autor: Noel Bauza

Głównym sprawcą ziemskiego magnetyzmu jest jądro, a raczej ruchy płynnej masy, które pod wpływem ruchu obrotowego tworzą spirale i tym samym dipolowe pole magnetyczne. To pole jest odchylone od osi Ziemi o 11,5 stopnia. I o ile na zwykłej wycieczce nie musimy brać na to poprawki używając kompasu, to polarnicy nawigują z kalkulatorem w ręku (żart) 🙂

Dla fanów teorii spiskowych należy dodać, że pole magnetyczne planety słabnie i za około dwa tysiące lat zniknie, bieguny zamienią się miejscami, co wywoła katastrofy naturalne, tsunami, trzęsienia ziemi i inne kataklizmy, po czym grzecznie zacznie rosnąć. Nie wnikam w te czarne wizje, ale zmiany siły pola magnetycznego są zjawiskiem naturalnym. Co więcej takie zjawiska można próbować mierzyć. Magma wydobywająca się w dolinach ryftowych zastyga namagnesowuje się zgodnie z aktualnym rozkładem pola. Po odwróceniu się biegunów namagnesowuje się znów zgodnie z polem, ale tym samym odwrotnie do poprzednich warstw. Tym samym na dnie oceanów powstaje „zebra”, rozchodząca się równolegle do ryftów naprzemiennych pasm namagnesowanych zgodnie i odwrotnie do pola Ziemi. Nie jest to metoda w pełni poprawna, bo badania na kontynentach pokazują zupełnie inne trasy bieguna magnetycznego, co więcej na każdym kontynencie wyznaczono inną drogę 🙂

Wędrówka bieguna magnetycznego, By Cavit [CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], via Wikimedia Commons

Jeśli ktoś chce zgłębić temat to polecam książkę do meteorologii i klimatologii Krzysztofa Kożuchowskiego.