به گزارش خبرنگار علم و فناوری ایسکانیوز؛ ما اغلب مهم‌ترین چیزها را بدیهی می‌دانیم؛ به طور مثال، آخرین باری که در مورد میدان مغناطیسی زمین فکر کردید، چه زمانی بود؟ آیا میدان مغناطیسی زمین فقط جهت قطب‌نما به سمت شمال را نشان می‌دهد و باعث هدایت پرندگان برای کوچ کردن می‌شود؟ آیا تاثیر دیگری بر زندگی روزمره‌مان دارد؟

میدان مغناطیسی زمین در هر ثانیه حدود ۱/۵ میلیون تن موادی را که با سرعت زیاد از خورشید به بیرون پرتاب می‌شود، منحرف می‌کند. اگر این میدان مغناطیسی وجود نداشت، جو دچار فرسایش مستقیم و مداوم می‌شد. همچنین زمین نمی‌توانست از برخورد مستقیم ذرات خورشیدی جلوگیری کند. بنابراین بدون میدان مغناطیسی زمین، حیات آنگونه که ما می‌دانیم در سطح سیاره ما وجود نداشت. حتی باید بگوییم که جوامع تکنولوژیک ما نیز ممکن نخواهد بود، زیرا میدان مغناطیسی نه تنها از DNA ما، بلکه از تجهیزات الکترونیک‌مان نیز در برابر بمباران تشعشعات خورشیدی محافظت می‌کند.

زمین مانند عطارد، مشتری، زحل، نپتون و اورانوس با یک میدان مغناطیسی نسبتاً شدید احاطه شده است که در بیشتر موارد از درون سیاره منشاء می‌گیرد. اعتقاد بر این است که در مرحله کنونی تکامل زمین، انرژی آن از خنک شدن و تبلور هسته تامین می‌شود. میدان مغناطیسی زمین از حرکت مخلوط آهن و نیکل مذاب ناشی می‌شود که در اطراف هسته داغ زمین، دائم در حال حرکت هستند. این حرکت مواد مذاب هم به دلیل انتقال حرارت از هسته زمین اتفاق می‌افتد و باعث به وجود آمدن جریان‌های الکتریکی می‌شود و جریان‌های الکتریکی نیز میدان مغناطیسی کره زمین را به وجود می‌آورند. به این میدان مغناطیسی «ژئودینامو» گفته می‌شود. ساختار میدان نیروی ناشی از این میدان، بیشتر باد خورشیدی را منحرف می‌کند و یک سپر محافظ تشکیل می‌دهد که «مگنتوسفر» نامیده می‌شود.

برای درک نحوه عملکرد ژئودینامو با جزئیات بیشتر، باید ۸۰ کیلومتر بالاتر از سرمان سفر کنیم. در ارتفاع ۸۰ کیلومتری از سطح زمین یک اتفاق اساسی رخ می‌دهد. بخش قابل توجهی از گاز در این منطقه یونیزه می‌شود. به عبارت دیگر، ذرات گاز دارای بار الکتریکی هستند، زیرا تابش پرانرژی ستاره ما باعش شده که یک الکترون ساختار خود را از دست بدهند. ذرات باردار رفتار بسیار خاصی از خود نشان می‌دهند؛ آنها خطوط میدان مغناطیسی را دنبال می‌کنند و به گونه‌ای حرکت می‌کنند که گویا در خطوط بزرگراه هستند.

از سوی دیگر باید توضیح دهیم که خورشید نیز مانند همه ستارگان مقادیر زیادی از مواد را به شکل ذرات باردار و با سرعت بسیار بالا به بیرون پرتاب می‌کند. این کار را علاوه بر انرژی الکترومغناطیسی در کل محدوده انجام می‌دهد و این همان چیزی است که «باد ستاره‌ای» -و در مورد ستاره ما «باد خورشیدی»- نامیده می‌شود. ارتباط بین مگنتوسفر و باد خورشیدی قلب چیزی است آب و هوای فضا شناخته می‌شود.

بیشتر بخوانید:

سازه غول‌پیکری که روی ماه گرانش زمین را تقلید می‌کند

اگر می‌توانستیم میدان مغناطیسی زمین را تجسم کنیم، می‌دیدیم که این همان چیزی است که دانشمندان آن را میدان مغناطیسی دوقطبی می‌نامند. اینجاست که خطوط نیرو از یک نیمکره خارج شده و وارد نیمکره دیگر می‌شوند. در قرارداد عادی، خطوط میدان خروجی مغناطیسی شمال و خطوط میدان ورودی مغناطیسی جنوب هستند. در مورد زمین، گاهی برای جلوگیری از اشتباه گرفتن با شمال جغرافیایی، قرارداد برعکس می‌شود و قطب مغناطیسی شمال به سمت جنوب و قطب مغناطیسی جنوب به سمت شمال است. در شمال، خطوط میدان به سمت داخل هستند، که برخلاف آن چیزی است که در آهنرباها اتفاق می‌افتد. این میدان نیز نسبت به محور چرخش سیاره ۱۱/۵ درجه شیب دارد، که همان چیزی است که قطب شمال و جنوب جغرافیایی را مشخص می‌کند.

یک سازه جذاب

شدت میدان مغناطیسی زمین در قطب‌ها ۲ برابر استوا است. ما این را به لطف ابزارهای موجود در ماهواره‌ها می‌دانیم که هم شدت و هم جهت میدان مغناطیسی زمین را کاوش و ماهیت دوقطبی شکل آن را تائید کرده‌اند. علاوه بر پیچیده بودن، شکل آن نیز متغیر است. برخی از اجزای آن عبارتند از تسمه‌های تشعشعی «ون آلن»، «جریان حلقه»، «دم مغناطیسی» و «مگنتوپوز».

منطقه‌ای از ساختار میدان مغناطیسی منطقه‌ای است که از پلاسمای سرد و متراکم تشکیل شده است و با زمین می‌چرخد. کمربندهای ون آلن نیز جایی است که ذرات با انرژی‌های نسبیتی حرکت می‌کنند؛ به عبارت دیگر نزدیک به سرعت نور.

در جریانی که به عنوان جریان حلقه شناخته می‌شود، یون‌های پرانرژی با سرعت بسیار کمتری نسبت به کمربندهای ون آلن حرکت می‌کنند، اما چگالی بیشتری دارند و جریان الکتریکی تولید می‌کنند که زمین را احاطه کرده است. الکترون‌ها از ناحیه گرگ و میش به ناحیه‌ای که در آن شب است حرکت می‌کنند و یون‌های دارای بار مثبت در جهت مخالف حرکت می‌کنند. این جریان حلقه‌ای میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که در جهت مخالف میدان مغناطیسی زمین قرار می‌گیرد و هنگامی که شدید می‌شود، از شدت میدان اندازه‌گیری شده روی سطح می‌کاهد. جریان‌های بیشتری وجود دارند که جریان حلقه را به یونوسفر متصل می‌کنند و نقش اساسی در شفق شمالی و آب و هوای فضا دارند.

برای درک پیکربندی جهانی نحوه حرکت ذرات در محیط فضایی ما، به یک عنصر اساسی دیگر نیاز داریم. باد خورشیدی نیز مغناطیسی است. راهی برای تجسم ساده این تعامل این است که باد خورشیدی را به عنوان جریان یک رودخانه و زمین و میدان مغناطیسی آن را به عنوان یک سنگ غول‌پیکر تصور کنیم. از آنجایی که باد خورشیدی مافوق صوت است، یک شوک کمانی داریم و در پشت مانع، دم مغناطیسی داریم.

انتهای پیام/