Межпланетное магнитное поле (IMF)

Межпланетное магнитное поле (IMF) играет огромную роль во взаимодействии солнечный ветера с магнитосферой Земли. В этой статье мы узнаем, что такое межпланетное магнитное поле и как оно влияет на авроральную активность на Земле.

Магнитное поле Солнца

Во время солнечного минимума магнитное поле Солнца похоже на магнитное поле Земли. Оно похожу на стержневой магнит с магнитными линиями замкнутыми вблизи экватора и разомкнутыми полевыми линиями вблизи полюсов. Ученые называют эти области диполем. Дипольное поле Солнца имеет приблизительно таккую же силу, как магнит на холодильнике (около 50 Гауссов). Магнитное поле Земли приблизительно в 100 раз слабее.

В период максимальной солнечной активности, крупные солнечные пятна видны на солнечном диске. Пятна имеют повышенный магнетизм и мощьность силовых линий магнитного поля, распологающихся вдоль них. Магнитное поле Солнца является динамичным и сложным по своей структуре в силу того, что мощность силовых линий пятен в несколько сотен раз превышает мощность силовых линий фонового магнитного поля.

Магнитное поле Солнца не остается вокруг самого Солнца. Солнечный ветер переносит его через Солнечную систему, пока не достигает гелиопаузы. Гелиопауза - это место, где солнечный ветер взаимодействует с межзвездной средой. Поскольку Солнце поворачивается вокруг своей оси (прблизительно за 25 дней), межпланетное магнитное поле имеет форму спирали, которая называется Спиралью Паркера.

B_t значение

Величина Bt межпланетного магнитного поля обозначает его общую мощность. Чем больше это значение, тем лучше геомагнитные условия с точки зрения авроральной активности. Умеренные значения напряженности межпланетного магнитного поля начинаются с 15nТ, однако для средних широт желательно 25nТ и более.

B_x, B_y и B_z

Межпланетное магнитное поле представляет собой векторную величину с трехосевой составляющей, две из которых (Bx и By) ориентированы параллельно эклиптике. Компоненты Bx и By не очень важны с точки зрения авроральной активности. Третий компонент, значение Bz перпендикулярен эклиптике, он зависит от волн и других возмущений солнечного ветра.

Взаимодействие с магнитосферой Земли

Направление север-юг межпланетного магнитного поля (Bz) является наиболее важным компонентом авроральной активности. Когда направление север-юг (Bz) межпланетного магнитного поля ориентировано на юг, оно будет соединяться с магнитосферой Земли, которая всегда указывает на север. Вспомните о обычных стержневых магнитах. Два противоположных полюса притягиваются друг к другу! С южным Bz частицы солнечного ветра намного легче входят в нашу магнитосферу. Оттуда они попадают в ионосферу, где сталкиваясь с атомами кислорода и азота входящих в состав атмосферы, что в свою очередь, заставляет их светиться.

Для развития геомагнитной бури важно, чтобы направление межпланетного магнитного поля (Bz) указывало на юг. Значения Bz = -10nT и ниже хорошие предпосылки для развития геомагнитной бури и авроральной активности. Только во время экстремальных явлений с высокими скоростями солнечного ветра возможно появление геомагнитной бури (Kp5 или выше) с северным Bz.

Изображение: схематическая диаграмма, показывающая взаимодействие между IMF с южным Bz и магнитосферой Земли.

Важно отметить, что мы все еще не можем точно предсказать Bz(t), т.е. - силу, ориентацию и длительность межпланетной составляющей Bz между северным и южным участками входящей структуры солнечного ветра. Мы не знаем, каковы характеристики солнечного ветра и магнитного поля до тех пор, пока он не достигнет точки Лагранжа Солнце-Земля 1 (неподвижная точка в пространстве между Землей и Солнцем около 1,5 миллиона километров от Земли), где спутники измеряют свойства входящего солнечного ветра. Мы узнаем об этом в следующем параграфе.

Измерение межпланетного магнитного поля

Данные солнечного ветра в реальном времени и данные о межпланетном магнитном поле, которые вы можете найти на этом веб-сайте, получены спутником космической климатической обсерваторией DSCOVR, которая находится на орбите вокруг точки Солнца-Земли 1 Лагранжа. В этой точке между Солнцем и Землей, гравитационное воздействие на спутники со стороны Солнца и Земли равно по величине. Это означает, что они могут оставаться на стабильной орбите находясь в этой точке. Она идеально подходит для солнечных проектов, таких как DSCOVR, поскольку это дает возможность измерять параметры солнечного ветра и межпланетного магнитного поля до того, как он достигнет Земли. Это дает нам время от 15 до 60 минут (в зависимости от скорости солнечного ветра) относительно того, какие структуры солнечного ветра находятся на пути к Земле.

В точке Солнца-Земли L1 имеется еще один спутник, который измеряет данные солнечного ветра и межпланетного магнитного поля: Advanced Composition Explorer (ACE). Этот спутник раньше был основным источником данных, вплоть до июля 2016 года, когда проект климатической обсерватории (DSCOVR) был выведен на орбиту. Спутник Advanced Composition Explorer (ACE) по-прежнему работает, собирая данные в качестве резерва DSCOVR.

Изображение: местоположение спутника в точке L1 Солнца-Земли.

<< Перейти на предыдущую страницу