Tarpplanetinis magnetinis laukas (IMF)

Tarpplanetinis magnetinis laukas (TVF) vaidina didžiulę reikšmę, kaip Saulės vėjas sąveikauja su Žemės magnetosfera. Šiame straipsnyje mes sužinosime, kas yra tarpplanetinis magnetinis laukas ir kaip jis veikia Pašvaistės veiklą čia, Žemėje.

Saulės magnetinis laukas

Saulės minimumo metu Saulės magnetinis laukas atrodo panašus į Žemės magnetinį lauką. Tai šiek tiek primena įprastą strypinį magnetą su uždaromis linijomis arti pusiaujo ir atviromis lauko linijomis šalia ašigalių. Mokslininkai šias sritis vadina dipoliu. Saulės dipolio laukas yra maždaug toks pat stiprus kaip magnetas ant šaldytuvo (apie 50 gausų). Žemės magnetinis laukas yra apie 100 kartų silpnesnis.

Maždaug saulės maksimume, kai Saulė pasiekia didžiausią aktyvumą, matomame Saulės diske matoma daug Saulės dėmių. Šios Saulės dėmės užpildytos magnetizmu ir didelėmis magnetinio lauko linijomis, išilgai kurių teka medžiaga. Šios lauko linijos dažnai yra šimtus kartų stipresnės už aplinkinį dipolį. Dėl to magnetinis laukas aplink Saulę yra labai sudėtingas magnetinis laukas su daugybe nepastovaus lauko linijų.

Mūsų Saulės magnetinis laukas nepasilieka aplink pačią Saulę. Saulės vėjas neša jį per Saulės sistemą, kol pasiekia heliopauzę. Heliopauzė yra vieta, kur saulės vėjas sustoja ir kur jis susiduria su tarpžvaigždine terpe. Kadangi Saulė apsisuka aplink savo ašį (kartą per maždaug 25 dienas), tarpplanetinis magnetinis laukas turi spiralės formą, kuri vadinama Parkerio spirale.

B_t vertė

Tarpplanetinio magnetinio lauko Bt reikšmė rodo bendrą tarpplanetinio magnetinio lauko stiprumą. Tai bendras magnetinio lauko stiprumo šiaurės-pietų, rytų-vakarų ir Saulės kryptimi, palyginti su tolstančiu nuo Saulės, matas. Kuo ši vertė didesnė, tuo ji tinkama geresnėms geomagnetinėms sąlygoms. Mes kalbame apie vidutiniškai stiprų bendrą tarpplanetinį magnetinį lauką, kai Bt viršija 10nT. Stiprios vertės prasideda nuo 20 nT ir mes kalbame apie labai stiprų bendrą tarpplanetinį magnetinį lauką, kai vertės viršija 30 nT. Matavimo vienetai yra nano-Tesla (nT) – pavadinti garsaus fiziko, inžinieriaus ir išradėjo Nikola Tesla vardu.

B_x, B_y ir B_z

Tarpplanetinis magnetinis laukas yra vektorinis dydis, turintis trijų ašių komponentą, iš kurių dvi (Bx ir By) yra orientuotos lygiagrečiai ekliptikai. Bx ir By komponentai nėra svarbūs pašvaistės aktyvumui, todėl mūsų svetainėje jų nėra. Trečiasis komponentas, Bz reikšmė, yra statmena ekliptikai ir yra sukurta bangų ir kitų Saulės vėjo trikdžių.

Sąveika su Žemės magnetosfera

Tarpplanetinio magnetinio lauko (Bz) kryptis iš šiaurės į pietus yra svarbiausias pašvaistės aktyvumo komponentas. Kai tarpplanetinio magnetinio lauko šiaurės-pietų kryptis (Bz) bus nukreipta į pietus, jis susijungs su Žemės magnetosfera, kuri nukreipta į šiaurę. Pagalvokite apie įprastus juostos magnetus, kuriuos turite namuose. Du priešingi poliai traukia vienas kitą! (Stiprus) į pietus Bz gali sukelti sumaištį Žemės magnetiniame lauke, sutrikdydamas magnetosferą ir leisdamas dalelėms patekti į mūsų atmosferą pagal Žemės magnetinio lauko linijas. Kai šios dalelės susiduria su deguonies ir azoto atomais, kurie sudaro mūsų atmosferą, jos švyti ir skleidžia šviesą, kurią matome kaip Pašvaistę.

Kad vystytųsi geomagnetinė audra, labai svarbu, kad tarpplanetinio magnetinio lauko (Bz) kryptis pasisuktų į pietus. Nuolatinės -10 nT ir mažesnės vertės yra geras rodiklis, kad gali išsivystyti geomagnetinė audra, tačiau kuo mažesnė ši vertė, tuo geriau ji yra pašvaistės aktyvumui. Tik ekstremalių įvykių metu esant dideliam Saulės vėjo greičiui gali išsivystyti geomagnetinė audra (Kp5 ar aukštesnė) su Bz į šiaurę.

Vaizdas: Scheminė diagrama, rodanti IMF sąveiką su Bz į pietus ir Žemės magnetosfera.

Svarbu pažymėti, kad vis dar negalime numatyti (tiksliai ir nuosekliai) Bz(t), t.y. ateinančios Saulės vėjo struktūros šiaurės-pietų tarpplanetinio magnetinio lauko komponento Bz stiprumo, orientacijos ir trukmės. Mes nežinome, kokios yra saulės vėjo ir magnetinio lauko charakteristikos, kol jis nepasiekia Saulės-Žemės Lagranžo taško 1 (fiksuotas taškas erdvėje tarp Žemės ir Saulės maždaug 1,5 milijono kilometrų atstumu nuo Žemės), kur palydovai matuoja ateinantį Saulės vėją. Daugiau apie tai sužinosime kitoje pastraipoje.

Tarpplanetinio magnetinio lauko matavimas

Realaus laiko Saulės vėjo ir tarpplanetinio magnetinio lauko duomenys, kuriuos galite rasti šioje svetainėje, gaunami iš Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) palydovo, kuris yra orbitoje aplink Saulės ir Žemės Lagranžo tašką 1. Tai taškas erdvėje. kuri visada yra tarp Saulės ir Žemės, kur Saulės ir Žemės gravitacija vienodai traukia palydovus, o tai reiškia, kad jie gali likti stabilioje orbitoje aplink šį tašką. Šis taškas idealiai tinka Saulės misijoms, tokioms kaip DSCOVR, nes tai suteikia DSCOVR galimybę išmatuoti Saulės vėjo ir tarpplanetinio magnetinio lauko parametrus prieš jam pasiekiant Žemę. Tai suteikia mums 15–60 minučių įspėjimo laiką (priklausomai nuo Saulės vėjo greičio) apie tai, kokios Saulės vėjo struktūros yra pakeliui į Žemę.

Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) misija dabar yra pagrindinis realaus laiko Saulės vėjo ir tarpplanetinio magnetinio lauko duomenų šaltinis, tačiau Saulės-Žemės L1 taške yra dar vienas palydovas, matuojantis ateinantį Saulės vėją, ir tai yra „Advanced Composition Explorer“ (ACE). Šis palydovas buvo pagrindinis realaus laiko kosmoso orų duomenų šaltinis iki 2016 m. liepos mėn., kai visiškai pradėjo veikti DSCOVR. „Advanced Composition Explorer“ (ACE) palydovas vis dar renka duomenis ir dabar daugiausia veikia kaip atsarginė DSCOVR kopija.

Vaizdas: Palydovo vieta Saulės-Žemės L1 taške.

<< Eiti į ankstesnį puslapį