Μαγνητικό Πεδίο της Γης

Στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, τα ηλεκτρικά ρεύματα που δημιουργούνται από την κίνηση των ρευμάτων μεταφοράς ενός συνδυασμού λιωμένου σιδήρου και νικελίου είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία του μαγνητικού πεδίου. Το γεωδύναμο είναι ένα φυσικό φαινόμενο που προκαλεί την παραγωγή ρευμάτων μεταφοράς από τη θερμότητα που διαφεύγει από τον πυρήνα της γης. Είναι υπεύθυνο για αυτά τα ρεύματα μεταφοράς. Όταν φαίνεται από το διάστημα, η μαγνητόσφαιρα είναι η περιοχή πάνω από την ιονόσφαιρα που ορίζεται από την ισχύ του μαγνητικού πεδίου της Γης. Το στρώμα του όζοντος προστατεύει τη Γη από τις καταστροφικές επιπτώσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας. Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα ρεύμα από πολύ φορτισμένα σωματίδια που προέρχονται από τον Ήλιο και ταξιδεύουν στο διάστημα. Το μαγνητικό πεδίο της Γης εκτρέπει τη συντριπτική πλειοψηφία των φορτισμένων σωματιδίων. Στη ζώνη ακτινοβολίας Van Allen, ένα μέρος των φορτισμένων σωματιδίων του ηλιακού ανέμου έχει παγιδευτεί για κάποιο χρονικό διάστημα. Το βόρειο σέλας και οι γεωμαγνητικές καταιγίδες προκαλούνται από τον ισχυρό ηλιακό άνεμο. Οι αύρες θερμαίνουν την ιονόσφαιρα, επιτρέποντας στο πλάσμα της να εξαπλωθεί στη μαγνητόσφαιρα, αυξάνοντας την έκταση της γεωσφαίρας του πλάσματος. Όταν ο ηλιακός άνεμος είναι αδύναμος, δεν είναι ορατός στη Γη. Οι αλλαγές στον ηλιακό άνεμο έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο τοπικό διαστημικό περιβάλλον της Γης. Ο καιρός στο διάστημα είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια συλλογή από αυτά τα γεγονότα. Πιστεύεται ότι η ατμοσφαιρική απογύμνωση δημιουργείται από το αέριο που παγιδεύεται σε φυσαλίδες μαγνητικού πεδίου, οι οποίες στη συνέχεια απομακρύνονται από τους ηλιακούς ανέμους.

Το φαινόμενο Dynamo

Ο σχηματισμός του μαγνητικού πεδίου συνδέεται με την περιστροφή του πλανήτη. Η Αφροδίτη, με σύνθεση πυρήνα σιδήρου πανομοιότυπη με αυτή της γης, δεν έχει ανιχνεύσιμη μαγνητόσφαιρα. Το μοντέλο περιστρεφόμενου αγωγού δημιουργεί τους όρους «φαινόμενο δυναμό» και «γεωδύναμο».

Αναπαράσταση του πεδίου

Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία σχηματίζονται ως αποτέλεσμα του βασικού χαρακτηριστικού της ύλης που είναι γνωστό ως ηλεκτρικό φορτίο. Δύο ξεχωριστά μέρη του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, που είναι η δύναμη που προκαλεί την αλληλεπίδραση των ηλεκτρικών φορτίων, αντιπροσωπεύονται από τα δύο πεδία. Ένα ηλεκτρικό πεδίο δημιουργείται από ένα σημειακό φορτίο όταν φορτίζεται θετικά και δείχνει μακριά από αυτό όταν φορτίζεται αρνητικά. Ένα μαγνητικό πεδίο παράγεται από κινούμενα φορτία, δηλαδή από ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Όταν ένας δοκιμαστικός μαγνητικός πόλος πλησιάζει σε μια πηγή μαγνήτισης, η μαγνητική επαγωγή, Β, μπορεί να περιγραφεί με παρόμοιο τρόπο με την εξίσωση της δύναμης Lorentz.F = q(v×B). Ο κανόνας του δεξιού χεριού περιγράφει την κατεύθυνση Β λέγοντας ότι όταν ο αντίχειρας δείχνει προς την κατεύθυνση του ρεύματος, ο Β δείχνει προς τα δάχτυλα του δεξιού χεριού. Η γωνία που σχηματίζεται από τα v και B είναι γνωστή ως θήτα. για ένα απλό ρεύμα γραμμής, το μαγνητικό πεδίο είναι κυλινδρικό γύρω από το ρεύμα. Το ηλεκτρικό πεδίο μετριέται στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) ως προς τον ρυθμό μεταβολής του δυναμικού, ο οποίος εκφράζεται σε βολτ ανά μέτρο (V/m ). Τα Teslas είναι μονάδες μέτρησης για την ένταση των μαγνητικών πεδίων (T). Το Tesla είναι μια μεγάλη μονάδα μέτρησης για γεωφυσικές μελέτες, επομένως μια μικρότερη μονάδα μέτρησης, η nanotesla (nT, ένα nanotesla =10-9 tesla), χρησιμοποιείται συχνότερα. Ένα nanotesla ισούται με ένα γάμμα, μια μονάδα μαγνητικού πεδίου που αρχικά προσδιορίστηκε ως 10-5 gauss, που είναι η μονάδα μαγνητικού πεδίου στο σύστημα εκατοστών γραμμαρίων δευτερολέπτου. Ένα nanotesla ισούται επίσης με ένα γάμα. Παρά το γεγονός ότι δεν αναγνωρίζονται πλέον ως τυπικές μονάδες, το gauss και το γάμμα, ωστόσο, χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιβλιογραφία που σχετίζεται με τον γεωμαγνητισμό.

Το Μαγνητικό Πεδίο της Γης αποτελείται από πολλά στοιχεία

Το μαγνητικό πεδίο της Γης αποτελείται από τρία στοιχεία που καθορίζουν το μέγεθος και την κατεύθυνσή του, καθώς και την αλληλεπίδρασή του μεταξύ τους: 

• Μαγνητική απόκλιση
• Μαγνητική κλίση ή γωνία βύθισης
• Οριζόντια συνιστώσα του μαγνητικού πεδίου της γης

Μαγνητική απόκλιση Όταν μιλάμε για μαγνητική απόκλιση, αναφερόμαστε στη γωνία που σχηματίζεται μεταξύ του αληθινού βορρά και του μαγνητικού βορρά. Στο οριζόντιο επίπεδο, ο αληθινός βορράς δεν είναι ποτέ σε σταθερή θέση. Αντίθετα, αλλάζει συνεχώς και αλλάζει με βάση τη θέση στην επιφάνεια της γης και το πέρασμα του χρόνου. Μαγνητική κλίση Η μαγνητική κλίση αναφέρεται μερικές φορές ως γωνία βύθισης σε ορισμένους κύκλους. Συγκεκριμένα, είναι η γωνία που σχηματίζει ένα οριζόντιο επίπεδο στην επιφάνεια της γης. Η γωνία βύθισης είναι μηδέν μοίρες στον μαγνητικό ισημερινό και ενενήντα μοίρες στους μαγνητικούς πόλους.

Οριζόντιο στοιχείο του μαγνητικού πεδίου της Γης

Για να κατανοήσετε την ισχύ του μαγνητικού πεδίου της γης, υπάρχουν δύο στοιχεία που πρέπει να λάβετε υπόψη: 

• Κάθετο στοιχείο (v)
• Οριζόντια συνιστώσα (H)

tanδ=B_V /B_H sinδ=B_V /Bcosδ=B_H /Bsinδ+cosδ=B_H /B+B_V /BB=√B_H +B_V

Συμπέρασμα

Το γεωμαγνητικό πεδίο είναι ένα άλλο όνομα για το μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει τη Γη. Το μαγνητικό πεδίο της γης εκτείνεται εκατομμύρια χιλιόμετρα στο διάστημα και έχει την εμφάνιση ενός μαγνήτη ράβδου, κάτι που είναι μια καλή αναλογία. Στην πραγματικότητα, ο νότιος μαγνητικός πόλος της γης βρίσκεται κοντά στο βόρειο αντίστοιχο του ενώ ο μαγνητικός βόρειος πόλος βρίσκεται στην Ανταρκτική! Αυτό εξηγεί γιατί ο βόρειος πόλος ενός μαγνήτη πυξίδας δείχνει πραγματικά βόρεια (ο βόρειος και ο νότιος πόλος έλκονται). Το μαγνητικό πεδίο της Γης φτάνει πολύ και ευρύ, ωστόσο έχει σχετικά χαμηλή ένταση πεδίου σε σύγκριση με άλλους πλανήτες. Ένα άθλιο 40.000 nT σε σύγκριση με τη δύναμη ενός μαγνήτη ψυγείου, που είναι δέκα φορές ισχυρότερο. Τα ρεύματα μεταφοράς λιωμένου σιδήρου και νικελίου στον πυρήνα της γης είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία του μαγνητισμού του πλανήτη. Τα ρεύματα σωματιδίων φορτισμένα με φορτία μεταφέρονται κατά μήκος αυτών των ρευμάτων, τα οποία παράγουν επίσης μαγνητικά πεδία. Αυτά τα φορτισμένα σωματίδια από τον ήλιο (γνωστά ως ηλιακός άνεμος) ανακατευθύνονται μακριά από την ατμόσφαιρά μας μέσω του μαγνητικού πεδίου, εμποδίζοντάς τα να εισέλθουν στην ατμόσφαιρά μας. Χωρίς αυτό το μαγνητικό φράγμα, ο ηλιακός άνεμος μπορεί να είχε καταστρέψει σταθερά την ατμόσφαιρά μας, αρνούμενος εξαρχής τη δυνατότητα ύπαρξης της ζωής στη Γη. Ο Άρης δεν έχει μια ισχυρή ατμόσφαιρα ικανή να υποστηρίξει τη ζωή, επειδή δεν διαθέτει μαγνητικό πεδίο για να τον προστατεύσει από την ηλιακή ακτινοβολία.