Происхождение магнитного поля Земли

 

Попытки объяснить существование магнитного поля Земли делались неоднократно на протяжении более чем трех с половиной веков. Начало этому положил английский физик У. Гильберт, который около 1600 г. высказал гипотезу о том, что наша планета представляет собой большой магнит. Он утверждал, что в грубом приближении структуру магнитного поля можно представить себе в виде магнитного диполя, расположенного в центре Земли и направленного от Северного географического полюса к Южному. Затем последовал период, так сказать, экспериментальный — производились измерения магнитного поля в различных точках планеты и для многих моментов времени. В подтверждении гипотезы У. Гильберта и развитии наших представлений о магнитном поле Земли большую роль сыграли работы немецкого ученого Ф. Гаусса. Основываясь на произведенных измерениях, он показал математически, что главные источники геомагнитного поля расположены внутри Земли.

Большую роль в современных представлениях о причинах возникновения магнитного поля Земли сыграла молодая наука палеомагнитология, изучающая геомагнитное поле прошлых геологических эпох по остаточной намагниченности горных пород. Иногда говорят, что предмет этой науки — «окаменевший» магнетизм. Самое удивительное открытие палеомагнитологии состоит в том, что магнитное поле Земли многократно испытывало «переполюсовку» — изменение полярности, сохраняя при этом свой дипольный характер. Процесс «переполюсовки» геомагнитного поля происходил, с точки зрения геологической, весьма быстро — за время порядка 104 лет. Открытие изменения полярности магнитного поля Земли позволило отбросить не только гипотезы, в которых геомагнитное поле связывалось непосредственно с вращением, но и целый ряд других предположений, не дающих объяснения указанному явлению.

Геомагнитное поле образует в потоке плазмы солнечного ветра полость, обычно называемую магнитосферой. У магнитосферы нет точной границы — она колеблется в зависимости от интенсивности солнечного ветра. Эта граница, называемая магнитопаузой, происходит там, где в данный момент давление геомагнитного поля способно сдержать динамическое давление солнечного ветра. А это приводит к тому, что ближайшее расстояние до магнитосферы в направлении к Солнцу составляет приблизительно 10 земных радиусов, или около 60 тыс. км. Перед магнитосферой лежит область бесстолкновительной ударной волны. В ней плазма находится в так называемом турбулентном состоянии, характеризующемся высоким уровнем хаотических электромагнитных колебаний и большими скоростями относительно движения частиц, ответственных за обмен энергией внутри фронта ударной волны.

Рекомендуем: Ионосфера и магнитосфера. Солнечный ветер и сверхзвуковые течения в магнитном поле Земли

Если бы не было теплового разброса частиц в солнечном ветре, то за Луной «вырезалась» бы большая цилиндрическая полость, свободная от солнечного ветра. В действительности лунная «тень» от солнечного ветра имеет вид конуса.

Получены данные о взаимодействии солнечного ветра с Венерой. Здесь, как и у Земли, обнаружена бесстолкновительная ударная волна. Однако у этой волны иная природа. Дело в том, что у Венеры нет собственного магнитного поля. Она вносит возмущения в поток плазмы солнечного ветра вследствие довольно значительной проводимости верхних слоев своей атмосферы. Эти слои препятствуют проникновению магнитного поля, захваченного солнечным ветром, а следовательно, и проникновению плазмы солнечного ветра. Поэтому часто говорят, что магнитосфера Венеры наведенная.

Оставьте комментарий