Магнитосфера Земли

На высоте около 150 км над поверхностью Земли наблюдаются потоки высокоэнергичных частиц, идущие от Солнца, — так называемый солнечный ветер. К счастью, земная магнитосфера задерживает их.

Если положить компас на ровную горизонтальную поверхность, то его стрелка тут же укажет на северный магнитный полюс Земли, подтверждая тем самым факт существования земного магнитного поля. Наблюдения из космоса установили, что вся наша планета представляет собой один огромный магнит с полюсами на севере и на юге. Однако ее магнитная ось отклонена от оси вращения, поэтому магнитные полюса Земли смещены относительно географических.

На высоте более 1000 км над поверхностью Земли проходит граница ее магнитной оболочки – магнитосферы. Форма этой оболочки, защищающей нашу планету от вспышек солнечной активности, отличается от сферической. Со стороны, обращенной к Солнцу, она уплощена и толщина ее составляет около пяти земных радиусов, а с обратной стороны – вытянута, подобно огромному хвосту кометы, на расстояние, в несколько тысяч раз превышающее земной радиус.

Вспышки ярости Солнца

Солнце действует как колоссальная энергетическая станция. В наружных слоях светила находится гелиево-водородная ионизированная плазма, состоящая из положительно заряженных ядер водорода и гелия и отрицательно заряженных электронов. Благодаря сочетанию высокой температуры и сильных магнитных полей часть плазмы получает достаточную энергию, чтобы покинуть Солнце и ринуться в космос со скоростью около 400 км/с.  Это так называемый солнечный ветер.

Другие явления, происходящие на Солнце, тоже влияют на характер солнечного ветра, вызывая бурные и нерегулярные изменения его интенсивности. Корональные дыры порождают солнечный ветер, скорость которого достигает 800 км/с, а кратковременные солнечные вспышки – потоки заряженных частиц скоростью около 1000 км/с. Редкие выбросы огромных струй светящегося газа – протуберанцы (см. с. 154) — могут создавать солнечный ветер, устремляющийся от светила (в том числе в сторону Земли) со скоростью до 2700 км/с.

Оберегая планеты

Потоки солнечного ветра представляли бы для жителей Земли немалую опасность, если бы не магнитосфера, которая защищает нас от них. Однако не только Земля подвергается воздействию солнечного ветра. Его взаимодействие с магнитными полями планет широко распространено в Солнечной системе. Размер магнитосферы зависит от размера планеты, а также от ряда других ее особенностей. У Меркурия магнитосфера намного меньше, чем у Земли. У планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна тоже есть магнитосферы, каждая из которых по-своему уникальна.

Перебои в системе

Заметно деформированное магнитное поле Земли обычно отклоняет от нее потоки солнечного ветра, но иногда он все же достигает земной атмосферы. На границе между стороной Земли, обращенной к Солнцу, и противоположной есть участки, где магнитное поле планеты очень ослаблено и частицы солнечного ветра беспрепятственно пролетают сквозь него. Это происходит над магнитными полюсами. Приближаясь к Земле, протоны (ядра водорода) и электроны солнечного ветра захватываются ее магнитным полем и движутся по спиральным траекториям вдоль линий магнитного поля внутри четко ограниченных зон – так называемых радиационных поясов. Некоторые из этих частиц достигают наружных слоев атмосферы Земли.

Странное свечение

На высотах от 100 до 1000 км над Землей протоны и электроны солнечного ветра взаимодействуют с атомами входящих в состав атмосферы газов, прежде всего кислорода и азота, вызывая их ионизацию и связанное с ней свечение – полярные сияния. Наблюдать их можно как с Земли, в приполярных районах, так и из космоса. С Земли полярное сияние выглядит как протянутые по небу широкие ленты, светящиеся в основном зеленым и красным светом, а из космоса напоминает гигантские светящиеся овалы, окружающие магнитные полюса. В периоды солнечной активности полярные сияния бывают особенно яркими и зрелищными.