Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли имеет напряженность около 0,5э и позволяет пользоваться компасом, что возможно не на всякой планете. С удалением от Земли напряженность ее магнитного поля ослабевает. Поле играет большую роль в движении около Земли частиц, несущих электрический заряд. В магнитном поле такие частицы движутся по спирали, осью которой является силовая линия поля.

После 1958 г. выяснилось, что магнитное поле Земли удерживает электроны и протоны (ядра водорода), которые сконцентрированы вокруг Земли, образуя радиационный пояс. Его называют еще поясом частиц высоких энергий. Внутренняя часть пояса простирается примерно от 500 до 5000 кмот поверхности Земли. В основном она состоит из протонов, возникающих при распаде нейтронов, образованных в атмосфере при бомбардировке ее космическими лучами. Радиационный пояс — большая опасность для космонавтов, так как частицы, сталкиваясь с кораблем, создают рентгеновское излучение, проникающее через оболочку корабля. Это надо учитывать при запуске космических кораблей с человеком на борту.

Внешняя часть радиационного пояса находится между высотами в 1—5 радиусов Земли и состоит в основном из электронов с энергией в десятки тысяч электрон-вольт — в 10 раз меньшей, чем энергия частиц внутреннего пояса. Эти частицы, вероятно, и захватываются земным магнитным полем из числа частиц, непрерывно выбрасываемых Солнцем и образующих «солнечный ветер» — корпускулярный поток (от слова корпускула — частица).

Вспышки горячих газов на Солнце порождают более мощные потоки. Поток движется со скоростью 400—-1000 км/сек и достигает Земли примерно через 1—2 дня после того, как на Солнце произошла породившая его вспышка горячих газов. Такой усиленный корпускулярный поток возмущает магнитное поле Земли. Быстро и сильно меняются характеристики магнитного поля, что называется магнитной бурей. Стрелка компаса колеблется. Возникает возмущение магнитосферы, нарушающее радиосвязь, происходят полярные сияния.

Полярные сияния разной формы и окраски возникают на высотах в 80 кми много выше — до 1000 км. Иногда они бывают видны даже и в низких широтах, например в Северной Африке. Плазма, т. е. ионизированный газ, несущийся в корпускулярном потоке от Солнца, захватывается магнитным полем и наполняет радиационный пояс. В области полюсов Земли на больших высотах условия для захвата газа хуже и там получается разрежение частиц высокой энергии.

В полярных областях уже захваченные частицы, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля, проникают в атмосферу. Они бомбардируют молекулы воздуха, ионизируют их и возбуждают ударное свечение, как поток электронов в вакуумной трубке. Еще М. В. Ломоносов высказывал гениальную догадку о том, что полярные сияния имеют электрическую природу.

Краски полярного сияния обусловлены свечением газов атмосферы, и в спектре полярных сияний имеются различные яркие линии. Чаще всего в спектрах преобладают литии атомарного кислорода, которого больше, чем других газов, в высоких слоях атмосферы. Эти линии, красная и зеленая,, меняют свою интенсивность, меняя цвет полярного сияния. Они наблюдаются и в свечении ночного неба, так как всегда, хотя бы и слабо, частицы из космоса ионизируют атмосферу. Это создает и общее слабое свечение неба ночью. Небо нигде и никогда не бывает совершенно черным. На фотографиях мы получаем звезды 22—23-й звездной величины, заснятые на фоне неба. Но это уже предел, и более слабые звезды можно будет фотографировать лишь с внеатмосферных станций.

В Земле и в ее атмосфере происходят крайне разнообразные процессы и многие из них связаны с Солнцем, отстоящим на 150 млн. км от Земли, и даже с более дальними частями космоса. Такие практические вопросы, как радиосвязь, использование компаса, космонавтика и другие, связаны с астрономией.