Міжпланетне Магнітне Поле (ММП)

Міжпланетне магнітне поле (ММП) відіграє величезну роль у взаємодії сонячного вітру з магнітосферою Землі. У цій статті ми дізнаємося, що таке міжпланетне магнітне поле і як воно впливає на полярне сяйво тут, на Землі.

Магнітне поле Сонця

Під час сонячного мінімуму магнітне поле Сонця схоже на магнітне поле Землі. Це трохи схоже на звичайний прутковий магніт із замкнутими лініями близько до екватора та лініями відкритого поля біля полюсів. Вчений називає ці ділянки диполем. Дипольне поле Сонця приблизно таке ж сильне, як магніт на холодильнику (близько 50 гаусів). Магнітне поле Землі слабше приблизно в 100 разів.

Навколо сонячного максимуму, коли Сонце досягає своєї максимальної активності, на видимому сонячному диску видно багато сонячних плям. Ці сонячні плями наповнені магнетизмом і великими лініями магнітного поля. Ці лінії поля часто в сотні разів сильніші за навколишній диполь. Це призводить до того, що магнітне поле навколо Сонця є дуже складним магнітним полем з безліччю порушених ліній поля.

Магнітне поле нашого Сонця не тільки обертається навколо самого Сонця. Сонячний вітер несе його через Сонячну систему, поки не досягне геліопаузи. Геліопауза - це місце, де сонячний вітер зупиняється і стикається з міжзоряним середовищем. Оскільки Сонце обертається навколо своєї осі (раз на 25 днів), міжпланетне магнітне поле має спіральну форму, яку називають спіраллю Паркера.

B_t значення

Величина Bt міжпланетного магнітного поля вказує на загальну силу міжпланетного магнітного поля. Це комбінована міра напруженості магнітного поля в напрямках північ-південь, схід-захід та напрямках до Сонця vs від Сонця. Чим вище це значення, тим краще воно для посилення геомагнітних умов. Ми говоримо про помірно сильне сумарне міжпланетне магнітне поле, коли Bt перевищує 10 нТл. Сильні значення починаються з 20 нТл, і ми говоримо про дуже сильне сумарне міжпланетне магнітне поле, коли значення перевищують 30 нТл. Одиниці - в нанотеслах (nT) - імені Ніколи Тесли, відомого фізика, інженера та винахідника.

B_x, B_y і B_z

Міжпланетне магнітне поле - це векторна величина з тривісною складовою, дві з яких (Bx та By) орієнтовані паралельно екліптиці. Компоненти Bx та By не важливі для полярної активності, і тому вони не розміщуються на нашому веб-сайті. Третя складова, величина Bz, перпендикулярна екліптиці і створюється хвилями та іншими порушеннями сонячного вітру.

Взаємодія з магнітосферою Землі

Напрямок міжпланетного магнітного поля (Bz) з півночі на південь є найважливішою складовою для полярної активності. Коли північно-південний вектор (Bz) міжпланетного магнітного поля орієнтований на південь, він поєднується з магнітосферою Землі, яка спрямована на північ. Подумайте про звичайні магніти, які є у вас вдома. Два протилежних полюси притягуються один до одного! (Сильний) південний Bz може створити хаос у магнітному полі Землі, порушуючи магнітосферу і дозволяючи частинкам потрапляти в нашу атмосферу вздовж ліній магнітного поля Землі. Коли ці частинки стикаються з атомами кисню та азоту, які складають нашу атмосферу, це змушує їх світитися і випромінювати світло, яке ми бачимо як полярне сяйво.

Для розвитку геомагнітної бурі життєво важливо, щоб напрямок міжпланетного магнітного поля (Bz) повертався на південь. Постійні значення -10 нТл і нижче є хорошими ознаками того, що може розвинутися геомагнітна буря, але чим нижче це значення, тим краще воно для полярного сяйва. Тільки під час екстремальних подій з високою швидкістю сонячного вітру може розвинутись геомагнітна буря (Kp5 або вище) з північним Bz.

Зображення: Схематична діаграма, що показує взаємодію між ММП з південним Bz і магнітосферою Землі.

Важливо зазначити, що ми все ще не можемо передбачити (точно і послідовно) Bz(t), тобто силу, орієнтацію та тривалість компонента міжпланетного магнітного поля північ-південь Bz структури сонячного вітру. Ми не знаємо характеристики сонячного вітру і характеристики магнітного поля, аж поки він не прибуде до точки Лагранжа 1 Сонце-Земля (фіксована точка в просторі між Землею і Сонцем, яка знаходиться на відстані приблизно 1,5 мільйона кілометрів від Землі), де супутники вимірюють властивості припливного сонячного вітру. Ми дізнаємось більше про це в наступному параграфі.

Вимірювання міжпланетного магнітного поля

Дані сонячного вітру та міжпланетного магнітного поля в реальному часі, які ви можете знайти на цьому веб-сайті, надходять із супутника Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), який знаходиться на орбіті навколо точки Лагранжа 1 Сонце-Земля. Це точка в космосі, яка завжди розташована між Сонцем і Землею, де гравітація Сонця і Землі однаково впливає на супутники, це означає, що вони можуть залишатися на стабільній орбіті навколо цієї точки. Ця точка ідеально підходить для сонячних місій, таких як DSCOVR, оскільки це дає DSCOVR можливість вимірювати параметри сонячного вітру та міжпланетного магнітного поля до того, як він прибуде на Землю. Це дає нам час попередження від 15 до 60 хвилин (залежно від швидкості сонячного вітру) про те, які структури сонячного вітру знаходяться на шляху до Землі.

Місія кліматичної обсерваторії глибокого космосу (DSCOVR) зараз є основним джерелом даних про сонячний вітер в реальному часі та даних про міжпланетне магнітне поле, але в точці L1 Сонце-Земля є ще один супутник, який вимірює вхідний сонячний вітер, і це Advanced Composition Explorer. Раніше цей супутник був основним джерелом даних космічної погоди в реальному часі до липня 2016 року, коли DSCOVR став повністю функціонувати. Супутник Advanced Composition Explorer (ACE) все ще збирає дані і зараз працює здебільшого як резервна копія DSCOVR.

Зображення: Розташування супутника в точці L1 Сонце-Земля.

<< На попередню сторінку