Geomágneses aktivitás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. október 15-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Geomágneses aktivitás ( eng.  Geomagnetic activity ) - a Föld mágneses mezejének zavarai , amelyek a magnetoszférikus  - ionoszférikus áramrendszer változásaihoz kapcsolódnak . A geomágneses tevékenység a nap-földi fizika része, gyakorlati része pedig az űridőjárás . A geomágneses tevékenység fő megnyilvánulásai az erős zavarok - mágneses részviharok és mágneses viharok , valamint a gyenge zavarok - különböző típusú mágneses pulzációk.

Mágneses viharok és részviharok kialakulása

Az első közelítésben (ideális vezetőképesség közelítés) a magnetoszféra nem elérhető a napszél külső plazmája számára , amely csak a rajta lévő nyomásegyensúly állapotának megfelelően tudja megváltoztatni a magnetopauza alakját. Ha azonban a bolygóközi mágneses mezőnek (IMF) a földi mágneses dipólussal (az IMF déli komponensével) párhuzamos komponens van, az ellentétes irányú IMF és a földi mező érintkezési területén, az ideális plazmavezetőképességi feltétel. megsérül, és a mágneses tér erodálódik. A napszél plazmája és az általa szállított energia belép a magnetoszférába. Ezt a folyamatot küszöb (trigger) mechanizmusnak nevezik. Az energiabevitel sebességétől függően a magnetoszféra reakciójának három forgatókönyve lehetséges.

  1. Ha az energiabevitel sebessége kisebb vagy egyenlő, mint a magnetoszférán belüli stacionárius energiadisszipáció sebessége, az nem változtatja meg az alakját - a magnetoszférában nem figyelhető meg jelentős változás, vagyis zavartalan marad.
  2. Abban az esetben, ha az energia beáramlási sebessége meghaladja a stacionárius disszipáció sebességét, az energia egy része a „kvázi-stacionárius csatornán” keresztül elhagyja a magnetoszférát, ami állapotának helyreállításához vezet. Egy ilyen csatorna szerepét a mágneses alviharok játsszák  , a magnetoszférában felhalmozódott mágneses energia felszabadításának folyamatai az ionoszférán áthaladó mágneses vonalak mentén a sarki ovális éjszakai részének tartományában. Az újonnan generált áramot "elektrosugárnak" nevezik. Az alviharok leglenyűgözőbb megnyilvánulása az aurora , amely a semleges légköri atomok mágneses erővonalak mentén felgyorsult plazmaáramok általi bombázása következtében keletkezik. A magnetoszféra hosszú ideig többletenergiát tud leadni a Föld mindkét féltekéjének sarki régióiba, mintegy 3 óra gyakorisággal szubviharok formájában.
  3. Amikor az energiabevitel mértéke jelentősen meghaladja a stacionárius és kvázi-stacionárius disszipáció sebességét, a magnetoszféra és az ionoszféra jelenlegi rendszerének globális átrendeződése következik be, amihez a Föld mágneses mezőjének erős zavarai társulnak, amit lényegében mágnesesnek neveznek. vihar. A mágneses tér változásához a fő hozzájárulást a geomágneses egyenlítő tartományában elhelyezkedő gyűrűáram adja . Ezért a mágneses részviharokkal ellentétben, amelyek során mágneses térzavarok figyelhetők meg a sarki régiókban, a mágneses viharok során az egyenlítő közelében lévő alacsony szélességi körökön is megváltozik a tér. Erős viharok idején a sarkvidékek felől 20-30°-kal ereszkedhetnek le az egyenlítőig az aurorák, és alacsony szélességi fokon is megfigyelhetők.

A geomágneses aktivitás tehát a Föld magnetoszférájában és ionoszférájában meglévő jelenlegi rendszerek hirtelen megváltozása vagy új áramrendszerek kialakulása eredményeként jön létre. Fontos megjegyezni, hogy a gyűrűáram vihar alatti változása sokkal nagyobb, mint az alviharok során fellépő elektrosugár. Tekintettel azonban arra, hogy a gyűrűáram a Föld felszínétől távol helyezkedik el, ellentétben az elektrosugárral, amely gyakorlatilag eléri az ionoszféra és a légkör alsó rétegeit, a Föld mágneses terének változása a mágneses viharok során globális jellegű ( a mágneses pólusok közelében lévő kis területek kivételével) és legfeljebb 500 nT-t tesznek ki. A mágneses tér változása egy vihar során lokális jellegű, és lehet (1-3)·10 nT. (Nem szabad elfelejteni, hogy a Föld állandó mezője körülbelül (30-50) 10 nT, vagyis mindenesetre olyan változásokról beszélünk, amelyek nem haladják meg a néhány százalékot, ami jóval kisebb, mint a Föld mezői. technogén eredetű).

Geomágneses indexek

A magnetoszféra állapotát számos, a mágneses tér földi méréseiből számított különböző index írja le [Mayaud, 1980]. Mivel a mágneses állomások különböző hálózatainak leolvasásait használják fel ezen indexek megalkotására, ezek magukban foglalják a különböző magnetoszférikus-ionoszférikus áramrendszerek válaszait. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a mágneses viharok és a különféle jelenségek kapcsolatának tanulmányozásához és az aurális jelenségek (mágneses részviharok) kizárásához az elemzésből a Dst indexet kell használni, amelyhez a méréseket egyenlítői állomásokról végzik. Az auroral electrojet különböző rendszerekre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozása esetén célszerű egy speciális AE indexet használni, amely magában foglalja a poláris ovális régióban található, magas szélességi állomásokról végzett méréseket. A leggyakrabban használt Kp-index mágneses állomások mérései alapján épül fel széles szélességi körben, és mindkét jelenségre érzékeny, és nem teszi lehetővé az egyes áramrendszerek hatásának külön tanulmányozását. mágneses viharok és viharok.

Geomágneses pulzációk

A geomágneses pulzációk a geomágneses tér rövid periódusú rezgései, és kváziperiodikus szerkezet jellemzi őket, és a hertz ezredrészétől több hertzig terjedő frekvenciatartományt foglalnak el. A külföldi szakirodalomban az ULF-wave (ultra-low-frekvencia) kifejezést gyakran használják ezekre az oszcillációkra. A geomágneses pulzációk tanulmányozása terén az egyik első munka V. A. Troitskaya (1956) munkája volt, amely lefektette ennek a kutatási iránynak az alapjait. A geomágneses lüktetések fizikai természetüknél fogva giromágneses hullámok, amelyek a Föld magnetoszférájában és a napszélben gerjesztődnek. A pulzáció felső frekvenciáját a magnetoszférában lévő protonok girofrekvenciája határozza meg, ez a földfelszínen körülbelül 3-5 Hz-es frekvenciatartománynak felel meg.

A geomágneses aktivitás napforrásai

Csendes napszélben az IMF a Föld közelében az ekliptika síkjában fekszik, és nem geoeffektív. Ezért csak a napszél zavart típusai tartalmazhatnak nagy geoeffektív déli IMF komponenst és vezethetnek geomágneses aktivitáshoz. Ilyen zavart típusú napszél csak a koronális tömeg kilökődése (CME) és a koronális lyukakból alakulhat ki a Napon , amelyek a gyors napszél-áramok forrásai, amelyek felzárkóznak a lassú áramlásokhoz, és kölcsönhatásba lépnek velük, és zavart kompressziós és deformációs régiókat képeznek ( így Corotating Interaction region – CIR). Így 2 forgatókönyv létezik a zavarnak a Napról a Földre történő átvitelére és az erős geomágneses tevékenység, elsősorban a mágneses viharok gerjesztésére: 1. Koronális tömeg kilökődés (CME) => bolygóközi CME (ICME, mágneses felhő - Mágneses Felhő, MC), beleértve a déli komponenst IMF => mágneses vihar. 2. forgatókönyv: 2. Gyors napszéláramokat képező koronalyukak => IMF kompressziós és deformációs régiójának (CIR) kialakulása, beleértve az IMF déli komponensét => mágneses vihar. A gyors ICME-k a koronalyukakból származó gyors áramlásokhoz hasonlóan kompressziós és deformációs régiókat (ún. Sheath) alakíthatnak ki előttük, amelyek tartalmazhatják a déli IMF komponenst és geohatékonyak lehetnek, de ebben az esetben a vihar napenergia forrása koronális tömeg kilökődés (azaz az 1. forgatókönyv megvalósul).

A médiában, a népszerű tudományban (és néha a tudományos) irodalomban gyakran tárgyalják a mágneses viharok és a napkitörések közötti kapcsolat kérdését, és a napkitörések megfigyelései alapján javasolják a mágneses viharok előrejelzését. Ez a nézőpont az űrkorszak kezdete előtt alakult ki, amikor még nem voltak közvetlen mérések a napszélről és az IMF-ről, és ellentmond a modern tudományos adatoknak. Mivel néhány napkitörést (amelyek száma többszöröse a CME-k számának és több tízszerese a mágneses viharok számának) CME-k kísérik, egy formálisan elvégzett statisztikai elemzés kis összefüggést ad a kitörések és a viharok között. A modern adatok szerint azonban nincs ilyen közvetlen fizikai kapcsolat a napkitörések és a geomágneses viharok között.

Változatok

A geomágneses változások az idő múlásával folyamatosan változnak, és az ilyen változások periodikusak.

Napi variációk

A geomágneses mező napi ingadozása rendszeresen előfordul a Föld ionoszférájában zajló áramok miatt, amelyeket a Föld ionoszférájának napközbeni megvilágításának változása okoz .

27 napos variációk

A 27 napos eltérések hajlamosak a geomágneses aktivitás növekedésének megismétlésére 27 földi naponként. Ez a mintázat a hosszú életű aktív régiók létezésével függ össze a Napon. Mágneses aktivitás és mágneses viharok 27 napos ismétlődésében nyilvánul meg.

Szezonális variációk

A szezonális változásokat a mágneses aktivitás havi átlagadatai alapján tárják fel. A mágneses aktivitás szezonális változásainak két maximuma van, amelyek megfelelnek a napéjegyenlőség idejének , és két minimumuk, amelyek a napfordulók időpontjainak felelnek meg .

11 éves variációk

11 éves eltérések a szoláris mágneses mező polaritásának megváltozásával összefüggésben.

Századi változatok

A szekuláris variációk a földi mágnesesség elemeinek lassú, nagy periódusú variációi. A Föld magjában található forrásokhoz kapcsolódó világi változatok .

Irodalom

Linkek