Activitate geomagnetică

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 15 octombrie 2021; verificarea necesită 1 editare .

Activitate geomagnetică ( ing.  Activitate geomagnetică ) - perturbări ale câmpului magnetic al Pământului asociate cu modificări ale sistemului de curent magnetosferic  - ionosferic . Activitatea geomagnetică este parte a fizicii solare-terestre și a vremii sale practice în spațiu parțial . Principalele manifestări ale activității geomagnetice sunt perturbații puternice - subfurtuni magnetice și furtuni magnetice , precum și perturbări slabe - diferite tipuri de pulsații magnetice.

Formarea furtunilor magnetice și a subfurtunii

În prima aproximare (aproximația ideală a conductivității), magnetosfera este inaccesibilă plasmei externe a vântului solar , care poate schimba forma magnetopauzei doar în funcție de starea echilibrului presiunii pe ea. Cu toate acestea, atunci când câmpul magnetic interplanetar (FMI) are o componentă paralelă cu dipolul magnetic terestru (componenta de sud a IMF), în zona de contact dintre IMF direcționat opus și câmpul terestru, condiția ideală de conductivitate a plasmei este încălcat și câmpul magnetic este erodat. Plama vântului solar și energia transportată de acesta intră în magnetosferă. Acest proces se numește mecanism de prag (declanșare). În funcție de rata de intrare a energiei, sunt posibile trei scenarii de reacție a magnetosferei.

  1. Când rata de intrare a energiei este mai mică sau egală cu rata de disipare staționară a energiei în interiorul magnetosferei, aceasta nu își schimbă forma - nu se observă modificări semnificative în magnetosferă, adică rămâne netulburată.
  2. În cazul în care rata de intrare a energiei depășește rata de disipare staționară, o parte din energie părăsește magnetosferă prin „canalul cvasi-staționar”, ceea ce duce la restabilirea stării sale. Rolul unui astfel de canal este jucat de subfurtunile magnetice  , procesele de eliberare a energiei magnetice acumulate în magnetosferă prin închiderea curentului de coadă de-a lungul liniilor magnetice prin ionosferă în regiunea părții nocturne a ovalului polar. Curentul nou generat se numește „electrojet”. Cea mai impresionantă manifestare a subfurtunilor este aurora , care apare ca urmare a bombardării atomilor neutri din atmosferă de către fluxurile de plasmă magnetotail accelerate de-a lungul liniilor câmpului magnetic. Magnetosfera poate deversa pentru o lungă perioadă de timp excesul de energie în regiunile polare ale ambelor emisfere ale Pământului sub formă de subfurtuni cu o frecvență de aproximativ 3 ore.
  3. Atunci când rata de intrare a energiei depășește semnificativ rata de disipare staționară și cvasi-staționară, are loc o rearanjare globală a sistemului actual al magnetosferei și ionosferei, însoțită de perturbări puternice ale câmpului magnetic de pe Pământ, care se numește în esență un magnetic magnetic. furtună. Principala contribuție la modificarea câmpului magnetic o are curentul inelar situat în regiunea ecuatorului geomagnetic. Prin urmare, spre deosebire de furtunile magnetice, în timpul cărora se observă perturbări ale câmpului magnetic în regiunile polare, în timpul furtunilor magnetice câmpul se modifică și la latitudini joase în apropierea ecuatorului. În timpul furtunilor puternice, aurorele pot coborî cu 20-30° până la ecuator din regiunile polare și pot fi observate la latitudini joase.

Astfel, activitatea geomagnetică apare ca urmare a modificărilor bruște ale sistemelor actuale existente în magnetosfera și ionosfera Pământului sau a formării de noi sisteme actuale. Este important de menționat că modificarea curentului inel în timpul unei furtuni este mult mai mare decât electrojetul care are loc în timpul furtunilor. Cu toate acestea, datorită faptului că curentul inel este situat departe de suprafața Pământului, spre deosebire de electrojet, care ajunge practic în straturile inferioare ale ionosferei și atmosferei, modificările câmpului magnetic al Pământului în timpul furtunilor magnetice sunt de natură globală ( cu excepţia zonelor mici din apropierea polilor magnetici) şi alcătuiesc cel mult 500 nT la maximum. Modificarea câmpului magnetic în timpul unei subfurtuni este de natură locală și poate fi (1-3)·10 nT. (Trebuie amintit că câmpul constant al Pământului este de aproximativ (30-50) 10 nT, adică, în orice caz, vorbim de modificări care nu depășesc câteva procente, ceea ce este mult mai mic decât câmpurile de origine tehnologică).

Indici geomagnetici

Starea magnetosferei este descrisă de un număr de indici diferiți calculați din măsurătorile de la sol ale câmpului magnetic [Mayaud, 1980]. Deoarece citirile diferitelor rețele de stații magnetice sunt folosite pentru a construi acești indici, ei includ răspunsurile diferitelor sisteme de curent magnetosferic-ionosferic. Trebuie amintit că pentru a studia relația furtunilor magnetice cu diverse fenomene și pentru a exclude din analiză fenomenele aurorale (subfurtuni magnetice) este necesar să se folosească indicele Dst, pentru care măsurătorile sunt luate din stațiile ecuatoriale. În cazul studiilor privind efectul electrojetului auroral asupra diferitelor sisteme, este mai bine să folosiți un indice AE special, care include măsurători de la stații de latitudine mare din regiunea ovalului polar. Cel mai frecvent utilizat indice Kp este construit pe baza măsurătorilor stațiilor magnetice într-o gamă largă de latitudini și este sensibil la ambele fenomene și nu permite studierea separată a influenței fiecărui sistem curent, separat influența furtuni magnetice si subfurtuni.

Pulsații geomagnetice

Pulsările geomagnetice sunt oscilații de scurtă perioadă ale câmpului geomagnetic și se caracterizează printr-o structură cvasi-periodică, ocupând un interval de frecvență de la miimi de herți la câțiva herți. În literatura străină, termenul ULF-wave (ultra-low-frequency) este adesea folosit pentru a se referi la aceste oscilații. Una dintre primele lucrări în domeniul studierii pulsațiilor geomagnetice a fost lucrarea lui V. A. Troitskaya (1956), care a pus bazele acestei linii de cercetare. Prin natura fizică, pulsațiile geomagnetice sunt unde giromagnetice excitate în magnetosfera Pământului și în vântul solar. Frecvența superioară a pulsațiilor este determinată de girofrecvența protonilor din magnetosferă; pe suprafața pământului, aceasta corespunde unui interval de frecvență de aproximativ 3-5 Hz.

Surse solare ale activității geomagnetice

Într-un vânt solar calm, IMF lângă Pământ se află în planul eclipticului și nu este geoeficient. Prin urmare, numai tipurile perturbate ale vântului solar pot conține o componentă mare de sud FMI geoeficientă și pot duce la activitate geomagnetică. Astfel de tipuri perturbate de vânt solar se pot forma pe Soare numai în timpul ejecțiilor de masă coronală (CME) și din găurile coronale , care sunt surse de fluxuri rapide de vânt solar care ating și interacționează cu fluxurile lente și formează regiuni perturbate de compresie și deformare ( numită astfel regiune de interacțiune corotante - CIR). Astfel, există 2 scenarii de transmitere a perturbațiilor de la Soare către Pământ și de excitare a activității geomagnetice puternice, în primul rând furtuni magnetice: 1. Ejecție de masă coronală (CME) => CME interplanetar (ICME, nor magnetic - Nor magnetic, MC), inclusiv componenta sudica IMF => furtuna magnetica. Scenariul 2: 2. Găuri coronale care formează fluxuri rapide de vânt solar => formarea unei regiuni de compresie și deformare (CIR) IMF, inclusiv componenta sudică a IMF => furtună magnetică. ICME-urile rapide, precum fluxurile rapide din găurile coronale, pot forma în fața lor regiuni de compresie și deformare (așa-numitele Sheath), care pot conține componenta sudica a FMI și pot fi geoeficiente, dar în acest caz, sursa solară a furtunii este o ejecție de masă coronală (adică, scenariul 1 este realizat).

În mass-media, în literatura de știință populară (și uneori în literatura științifică), se discută adesea problema conexiunii dintre furtunile magnetice și erupțiile solare și se propune o prognoză a furtunilor magnetice bazată pe observațiile erupțiilor solare. Acest punct de vedere a apărut înainte de începutul erei spațiale, când nu existau măsurători directe ale vântului solar și ale FMI, și contrazice datele științifice moderne. Deoarece unele erupții solare (al căror număr este de câteva ori mai mare decât numărul de CME-uri și de câteva zeci de ori mai mare decât numărul de furtuni magnetice) sunt însoțite de erupții solare, o analiză statistică efectuată în mod oficial oferă o mică corelație între erupții și furtuni. Cu toate acestea, conform datelor moderne, nu există o astfel de legătură fizică directă între erupțiile solare și furtunile geomagnetice.

Variante

Variațiile geomagnetice se modifică continuu în timp, iar astfel de schimbări sunt periodice.

Variații diurne

Variațiile zilnice ale câmpului geomagnetic apar în mod regulat din cauza curenților din ionosfera Pământului , cauzate de modificările iluminării ionosferei Pământului de către Soare în timpul zilei.

Variante de 27 de zile

Variațiile de 27 de zile apar ca o tendință de a repeta creșterea activității geomagnetice la fiecare 27 de zile terestre. Acest model este asociat cu existența unor regiuni active de lungă durată pe Soare. Se manifestă sub forma unei reapariții de 27 de zile a activității magnetice și a furtunilor magnetice.

Variații sezoniere

Variațiile sezoniere sunt relevate pe baza datelor medii lunare privind activitatea magnetică. Variațiile sezoniere ale activității magnetice au două maxime, corespunzătoare timpilor echinocțiului și două minime, corespunzătoare timpilor solstițiilor .

Variații de 11 ani

Variații de 11 ani asociate cu o schimbare a polarității câmpului magnetic solar.

Variații de secol

Variațiile seculare sunt variații lente ale elementelor magnetismului terestru cu perioade mari. Variații seculare asociate cu sursele aflate în interiorul nucleului Pământului .

Literatură

Link -uri