СОНЯЧНО-ЗЕМНІ ЗВ'ЯЗКУ
Секторная структура міжпланетного магнітного поля.
Основу сонячної активності становлять області біполярних магнітних полів (МП), що тривають в сонячну корону. Сонячний вітер виносить ці поля в зовнішнє корону і гелиосферу. Через обертання Сонця утворюється спіральна структура міжпланетного магнітного поля. Важлива особливість структури цього поля - наявність секторної структури. В межах суміжних секторів силові лінії поля спрямовані в протилежні сторони, або від Сонця (північна полярність, знак «+»), або до Сонця (південна полярність, знак «-»). Секторная структура поля - відображення відповідної структури загального магнітного поля Сонця. Вона досить стійка і місяцями може залишатися без змін. Напруженість міжпланетного магнітного поля, в середньому, становить близько 7 нанотесла, але може перевищувати 50 або падати до 0,7 НТС. Швидкість вітру також різна - від 100-200 км / с до 1000 і більше км / с. Щільність плазми, в середньому, близько 9 частинок в см 3. але змінюється в межах від 0,1 до 140 см -3. а температура плазми може відрізнятися в 200 разів. Варіації параметрів сонячного вітру тісно пов'язані з конкретними властивостями, особливостями і еволюцією відповідних активних областей на Сонці. У деяких випадках цей зв'язок легко встановлюється прямим порівнянням результатів спостережень Сонця з параметрами сонячного вітру при обліку відповідних часів запізнювання. Найбільш помітні ефекти, викликані хромосферними спалахами.
Захисні оболонки Землі.
Сонце випромінює енергію практично у всьому відомому спектрі електромагнітного випромінювання, що охоплює близько 20 октав. Найбільша частина енергії цього випромінювання зосереджена в променях видимого світла (трохи більше октави) і теплових інфрачервоних променів. Енергія цих випромінювань забезпечує можливість існування численних форм життя на нашій планеті. Однак невелика за кількістю частка небезпечною для життя потужної іонізующей і проникаючої радіації, згубної для живих організмів, здатна швидко вбити все живе. Життя на Землі виявляється можливою завдяки кільком природним захисним оболонок, що входять в структуру атмосфери і навколоземного космічного простору. Сама зовнішня з них - магнітосфера, що захищає планету від проникаючої радіації галактичних космічних променів, сонячного вітру і сонячних космічних променів. Інша важлива оболонка - іоносфера, іонізованниє верхні шари земної атмосфери, активно поглинають шкідливі для життя рентгенівські і ультрафіолетові промені. Нарешті, залишки далекого ультрафіолетового випромінювання, які проникли до висот в декілька десятків кілометрів, затримуються особливим шаром нижньої атмосфери з підвищеною концентрацією озону, активно поглинає ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі, меншою 0,3 мкм. В результаті енергійні зміни в сонячному вітрі і в короткохвильовому випромінюванні сонячного диска, обумовлені сонячною активністю, не проникають в середовище проживання (біосферу). Цими захисними оболонками Земля захищена від примх космічної «погоди». (Див. АТМОСФЕРА ЗЕМЛІ)
магнітосфера Землі
- сама зовнішня з захисних оболонок Землі. Вона являє собою деформований сонячним вітром геомагнітне поле і є перешкодою для плазми сонячного вітру, що захоплюється за собою сонячне магнітне поле. Тому плазма сонячного вітру обтікає Землю, створюючи навколо неї особливу порожнину, в якій і укладено геомагнітне поле. На зверненої до Сонця стороні межа цієї порожнини (магнітопаузи) розташовується на відстані близько 10 радіусів Землі (деякий середнє значення). Коли динамічний напір сонячного вітру зростає, межа наближається до Землі, в протилежній ситуації - віддаляється. Сама межа виявляє деяку структуру, а безпосередньо перед нею в сонячному вітрі завжди присутній газодинамический розрив - ударна хвиля, подібна до тієї, яка виникає при русі надзвукового літака в атмосфері. З нічного боку під дією потоку сонячного вітру, оточуючого магнітосферу, вона витягнута подібно хвосту комети. Він простягається далеко за орбіту Місяця - майже на мільйон кілометрів. У магнітосфери складну будову, все її області є ареною різноманітних плазмових процесів, серед яких велику роль грають різні механізми прискорення частинок. Є великі області-пастки, заповнені частинками високих енергій ( «місцевими» космічними променями), їх називають «поясами радіації». Крім того, магнітосфера є системою, схильної до порушення безлічі різних коливань, в тому числі радіохвиль. При спостереженні магнітосфери «зовні», з космосу, вона виявляється сильно змінним джерелом радіовипромінювання на низьких і дуже низьких частотах. Певна частка цього радіовипромінювання «просочується» до поверхні Землі. Режими генерації цих природних магнітосферних «радіостанцій» залежать від сонячної активності.
Форма магнітосфери визначається балансом динамічного тиску сонячного вітру і ударів корональних плазмових потоків, з одного боку, і тиском магнітного поля Землі, з іншого боку. Величина магнітного поля на кордоні магнітосфери (магнітопауза) близько »10. 3 Гс (для порівняння: магнітне поле біля поверхні Землі на екваторі» 0,3 Гс, а біля полюсів »0,6 е 0,7 Гс). З денний боку магнітопауза проходить на відстані від 10 до 13 радіусів Землі (РЕ »6400 км), з нічного боку силові лінії геомагнітного поля витягнуті в бік від Сонця і утворюють геомагнітний хвіст протяжністю
10 3 R \ dn5Е і діаметром
20 е 40 РЕ. Між ударною хвилею і магнітопауза - перехідна область, магнітний шар, заповнений турбулентної гарячою плазмою. Через воронкоподібні зазори між магнітними силовими лініями в лобовій частині магнітопаузи і силовими лініями, витягнутими в магнітосферний хвіст, полярні Каспію (від англ. Cusp - виступ), ця плазма може проникати в магнітосферу і далі в іоносферу в прикордонних областях полярної шапки. Іноді ця область витягується по довготі, утворюючи своєрідну «щілину». Ближче до Землі, на відстанях до 4-5 її радіусів, розташована плазмосфера - область іоносферної плазми з концентрацією заряджених часток 10 2 е 10 4 см -3 і температурою кілька тисяч кельвінів. Ця відносно «холодна» плазма «вморожени» в геомагнітне поле і обертається як ціле разом із Землею. На зовнішньому кордоні плазмосфери (плазмопаузе) щільність плазми різко знижується до
0,1 е 1,0 частинок / см -3.
Разом з плазмою сонячного вітру в міжпланетний простір виносяться магнітні поля, що визначають структуру сонячного вітру. Взаємодіючи з геомагнітних полем, в результаті складного багатоступінчастого процесу ці поля впливають на екологію Землі, важливу роль при цьому відіграють варіації швидкості і щільності сонячного вітру. Кожен «порив» сонячного вітру можна зафіксувати на Землі, реєструючи зміни складових вектора магнітного поля. Встановлено, що зміни міжпланетного магнітного поля викликають відповідні зміни «космічної погоди» в магнітосфері. Особливо велика роль вертикальної складової цього поля (по відношенню до площини земної орбіти - екліптики). Коли ця складова спрямована на південь, неминуче розвиваються магнітосферні обурення. Це пов'язано з тим, що силові лінії геомагнітного поля на денній стороні магнітосфери в цей час спрямовані на північ і протилежні напрямку міжпланетного магнітного поля. У плазмі зближення протилежно спрямованих силових ліній магнітного поля призводить до магнітогідродинамічної нестійкості. З тієї ж причини з Землі добре помітні її проходження поблизу секторів міжпланетного магнітного поля: магнітосфера відчуває деяку «перебудову» при переході з сектора однієї полярності в сектор з силовими лініями магнітного поля протилежної спрямованості. Найбільш сильні магнітосферні обурення пов'язані з приходом до Землі плазмової хмари, викинутого в міжпланетний простір при розвитку досить сильною хромосферної спалаху. Комплекс явищ, які при цьому розвиваються, називають «магнітною бурею», оскільки в наземних вимірах воно було вперше виявлено по хаотичним варіацій напруженості геомагнітного поля. В цей час користуватися компасом було неможливо. У магнітосфері й іоносфері постійно течуть електричні струми. У площині екватора на відстані приблизно в 4 земних радіуса тече кільцевої струм в західному напрямку. У полярних областях розташовуються петлі полярних ЕЛЕКТРОБУД. Коли Земля втікає до спалахову хмарі, режим обтікання змінюється. Струм у всіх струмових системах зростає, магнітне поле цих струмів також посилюється. В результаті реєстроване на магнітних станціях сумарне магнітне поле (статичну геомагнітне поле плюс змінне магнітне поле струмів) помітно змінюється. Під час головної фази бурі напруженість горизонтального компонента геомагнітного поля на середніх і низьких широтах Землі може зменшуватися на десятки і сотні нанотесла. На тлі цих геомагнітних варіацій відбуваються грандіозні явища. Наприклад, на географічних широтах вище 67 ° розвивається полярне сяйво - одне з найкрасивіших явищ природи. Світіння атмосфери на висотах близько 100 км викликається прискореними частинками, які «скидаються» з магнітосфери вниз, до земної поверхні. Полярне сяйво супроводжується сильним «гуркотом», який ми не чуємо, але який може надавати помітний вплив на організм. Кожна магнітна буря достатньої потужності - це ще й буря в нечутні діапазоні акустичного спектру - інфразвуку, який поширюється в середовищі існування в масштабах півкулі, впливаючи на все живе протягом багатьох годин. Ще більших масштабів досягає в цей час буря в електромагнітних полях, що заповнюють зазвичай середовище проживання. На деяких низьких і наднизьких частотах амплітуда коливань магнітної складової може зрости в кілька сотень разів. Великі бурі супроводжуються змінами та інших екологічних параметрів: в деяких місцевостях збільшується вихід з грунту радіоактивного газу радону, при цьому дещо зростає радіоактивність атмосфери, але інтенсивність високоенергічних галактичних космічних променів зменшується через те, що вони сильно відхиляться від Землі посиленим геомагнітних полем. Під час магнітних бур збільшуються коливання атмосферного тиску з періодами в десятки хвилин і в годинник, змінюється напруженість електричного поля атмосфери. Магнітні бурі за багатьма своїми показниками відрізняються один від одного. Розрізняють два типу бур: