- Eigenschaften
- - Die Bereiche mit magnetischem Einfluss
- - Das Innere der Magnetosphäre
- Plasmakugel
- Magnetkleber und Plasmablatt
- Neutralpunkt
- Gase
- Die Gase des Sonnenwindes
- Gase aus der Ionosphäre
- Verweise
Die Magnetosphäre der Erde ist die magnetische Hülle des Planeten gegen den Strom geladener Teilchen, den die Sonne kontinuierlich emittiert. Es wird durch die Wechselwirkung zwischen seinem eigenen Magnetfeld und dem Sonnenwind verursacht.
Es ist keine einzigartige Eigenschaft der Erde, da es viele andere Planeten im Sonnensystem gibt, die ein eigenes Magnetfeld haben, wie z. B. Jupiter, Merkur, Neptun, Saturn oder Uranus.
Abbildung 1. Die Erdmagnetosphäre und ihre Wechselwirkung mit dem Sonnenwind. Quelle: Wikimedia Commons.
Dieser Materiestrom, der aus den äußeren Schichten unseres Sterns fließt, geschieht in Form von verdünnter Materie, die als Plasma bezeichnet wird. Dies wird als vierter Materiezustand angesehen, ähnlich dem gasförmigen Zustand, bei dem jedoch hohe Temperaturen den Partikeln eine elektrische Ladung verliehen haben. Es besteht hauptsächlich aus Protonen und freien Elektronen.
Die Sonnenkorona emittiert diese Partikel mit so viel Energie, dass sie in einem kontinuierlichen Fluss der Schwerkraft entkommen können. Es ist der sogenannte Sonnenwind, der ein eigenes Magnetfeld hat. Sein Einfluss erstreckt sich über das gesamte Sonnensystem.
Dank der Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und Erdmagnetfeld entsteht eine Übergangszone, die die Erdmagnetosphäre umschließt.
Der Sonnenwind, der eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, ist für die Verzerrung des Erdmagnetfelds verantwortlich und komprimiert es auf der der Sonne zugewandten Seite. Diese Seite wird als Tagesseite bezeichnet. Auf der gegenüberliegenden Seite oder Nachtseite bewegt sich das Feld von der Sonne weg und seine Linien erstrecken sich und bilden eine Art Schwanz.
Eigenschaften
- Die Bereiche mit magnetischem Einfluss
Der Sonnenwind verändert die Magnetfeldlinien der Erde. Ohne ihn würden die Linien bis ins Unendliche erweitert, als wäre es ein Stabmagnet. Die Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und dem Erdmagnetfeld führt zu drei Regionen:
1) Interplanetare Zone, in der der Einfluss des Erdmagnetfeldes nicht wahrnehmbar ist.
2) Magnetofunda oder Magnetohülle ist der Bereich, in dem die Wechselwirkung zwischen dem Erdfeld und dem Sonnenwind auftritt.
3) Magnetosphäre ist die Region des Weltraums, die das Erdmagnetfeld enthält.
Die Magnetabdeckung ist durch zwei sehr wichtige Oberflächen begrenzt: die Magnetopause und die Stoßfront.
Abbildung 2. Struktur der Magnetosphäre. Quelle: Wikimedia Commons.
Die Magnetopause ist die Grenzfläche der Magnetosphäre, ungefähr 10 Erdradien auf der Tagesseite, kann jedoch weiter komprimiert werden, insbesondere wenn große Mengen an Masse aus der Sonnenkorona abgegeben werden.
Die Stoßfront oder der Stoßbogen ist ihrerseits die Oberfläche, die die Magnethülle von der interplanetaren Zone trennt. An dieser Kante beginnt der magnetische Druck, die Sonnenwindpartikel zu verlangsamen.
- Das Innere der Magnetosphäre
In dem Diagramm in Abbildung 2 werden in der Magnetosphäre oder im Hohlraum, der das Erdmagnetfeld enthält, gut differenzierte Bereiche unterschieden:
- Plasmasphäre
- Plasmablatt
- Magnetkleber oder Magnetkleber
- Neutralpunkt
Plasmakugel
Die Plasmasphäre ist ein Bereich, der von einem Plasma aus Partikeln aus der Ionosphäre gebildet wird. Partikel, die direkt von der Sonnenkorona kommen und sich eingeschlichen haben, werden dort ebenfalls aufhören.
Sie alle bilden ein Plasma, das nicht so energiereich ist wie das des Sonnenwinds.
Diese Region beginnt 60 km über der Erdoberfläche und erstreckt sich bis zum 3- oder 4-fachen des Erdradius einschließlich der Ionosphäre. Die Plasmasphäre dreht sich entlang der Erde und überlappt sich teilweise mit den berühmten Van Allen-Strahlungsgürteln.
Magnetkleber und Plasmablatt
Die Änderung der Richtung des Erdfeldes aufgrund des Sonnenwinds erzeugt den Magnetschwanz und auch eine begrenzte Zone zwischen Magnetfeldlinien mit entgegengesetzten Richtungen: das Plasmablatt, auch als Stromblatt bekannt, mit mehreren Erdradien dick .
Neutralpunkt
Schließlich ist der neutrale Punkt ein Ort, an dem die Intensität der Magnetkraft vollständig aufgehoben wird. Eine davon ist in Abbildung 2 dargestellt, es gibt jedoch noch weitere.
Zwischen dem Tag- und Nachtteil der Magnetopause gibt es eine Diskontinuität, die als Höcker bezeichnet wird und bei der die Magnetkraftlinien zu den Polen hin konvergieren.
Es ist die Ursache des Nordlichts, da sich die Teilchen des Sonnenwinds spiralförmig entlang der magnetischen Linien drehen. So erreichen sie die obere Atmosphäre der Pole, ionisieren die Luft und bilden Plasmen, die hell gefärbtes Licht und Röntgenstrahlen aussenden.
Gase
Die Magnetosphäre enthält nennenswerte Mengen an Plasma: ein ionisiertes Gas niedriger Dichte, das aus positiven Ionen und negativen Elektronen besteht, in solchen Anteilen, dass das Ganze nahezu neutral ist.
Die Dichte des Plasmas ist sehr unterschiedlich und reicht je nach Fläche von 1 bis 4000 Partikeln pro Kubikzentimeter.
Die Gase, aus denen das Plasma der Magnetosphäre stammt, stammen aus zwei Quellen: dem Sonnenwind und der terrestrischen Ionosphäre. Diese Gase bilden in der Magnetosphäre ein Plasma aus:
- Elektronen
- Protonen und 4% von
- Alpha-Partikel (Heliumionen)
In diesen Gasen entstehen komplexe elektrische Ströme. Die Plasmastromstärke in der Magnetosphäre beträgt ungefähr 2 × 10 26 Ionen pro Sekunde.
Ebenso ist es eine hochdynamische Struktur. Beispielsweise beträgt innerhalb der Plasmasphäre die Halbwertszeit des Plasmas mehrere Tage und seine Bewegung ist hauptsächlich rotierend.
Im Gegensatz dazu beträgt in mehr äußeren Bereichen des Plasmablattes die Halbwertszeit Stunden und ihre Bewegung ist vom Sonnenwind abhängig.
Die Gase des Sonnenwindes
Der Sonnenwind kommt von der Sonnenkorona, der äußeren Schicht unseres Sterns, die eine Temperatur von einigen Millionen Kelvin hat. Von dort schießen Ionen- und Elektronenstrahlen heraus und streuen mit einer Geschwindigkeit von 10 9 kg / s oder 10 36 Partikeln pro Sekunde durch den Raum .
Die sehr heißen Gase, die vom Sonnenwind kommen, werden an ihrem Gehalt an Wasserstoff- und Heliumionen erkannt. Ein Teil schafft es, durch die Magnetopause in die Magnetosphäre einzutreten, durch ein Phänomen, das als magnetische Wiederverbindung bezeichnet wird.
Der Sonnenwind ist eine Quelle für Materieverlust und Drehimpuls der Sonne, die Teil ihrer Entwicklung als Stern ist.
Gase aus der Ionosphäre
Die Hauptplasmaquelle in der Magnetosphäre ist die Ionosphäre. Dort sind die vorherrschenden Gase Sauerstoff und Wasserstoff, die aus der Erdatmosphäre stammen.
In der Ionosphäre durchlaufen sie einen Ionisationsprozess aufgrund von ultravioletter Strahlung und anderer energiereicher Strahlung, hauptsächlich von der Sonne.
Das Plasma der Ionosphäre ist kälter als das des Sonnenwinds, jedoch kann ein kleiner Teil seiner schnellen Teilchen die Schwerkraft und das Magnetfeld überwinden und in die Magnetosphäre eintreten.
Verweise
- ILCE Digital Library. Die Sonne und die Erde. Eine stürmische Beziehung. Wiederhergestellt von: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
- TOPF. Der Schwanz der Magnetosphäre. Wiederhergestellt von: spof.gsfc.nasa.gov.
- TOPF. Die Magnetopause. Abgerufen von: spof.gsfc.nasa.gov.
- Oster, L. 1984. Moderne Astronomie. Editorial Reverté.
- Wikipedia. Magnetosphäre. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org.
- Wikipedia. Sonnenwind. Wiederhergestellt von: es.wikipedia.org.