magnetosfääri


magnetosfääri

Selite Vielä 1950-luvun oppikirjoissa Maan magneettikenttä kuvattiin säännölliseksi dipolikentäksi, jossa voimaviivat kulkevat siistinä kaarina magneettiselta navalta toiselle. Avaruustutkimuksen myötä tämä kuva on muuttunut mutkikkaammaksi. Varattuja hiukkasia sisältävällä aurinkotuulella on merkittävä vaikutus maapallon magneettikentän muotoon.

Klassinen käsitys magneettikentästä alkoi romuttua, kun vuonna 1958 laukaistun Explorer 1 -satelliitin mukanaan kuljettama geigermittari antoi ensimmäiset viitteet siitä, että maapalloa ympäröi energisiä hiukkasia sisältävä vyöhyke. Myöhemmät havainnot osoittivat, että näitä vyöhykkeitä on kaksi. Ne saivat nimensä näitä mittauksia johtaneen fyysikko James van Allenin mukaan.

Sisempi vyöhyke ulottuu noin 1000 kilometrin korkeudelta 5000 kilometriin maanpinnalta mitattuna. Vyöhyke sisältää protoneja, joiden pysäyttämiseen tarvittaisiin useiden senttimetrien lyijykerros. Säteilyllä voi olla tuhoisa vaikutus niin ihmiseen kuin elektroniikkaankin, joka liikkuu vyöhykkeellä ilman riittävää suojausta.

Sisemmän vyöhykkeen alkuperäksi arvellaan hiukkasista muodostuvaa kosmista säteilyä, joka ilmakehään törmätessään aiheuttaa sekundäärisäteilyä, mm. neutroneja. Osa neutroneista sinkoutuu ylöspäin, jossa ne ennen pitkää hajoavat protoneiksi ja elektroneiksi. Nämä varatut hiukkaset jäävät magneettikentän vangiksi, ja matkaavat edestakaisin pitkin magneettisten voimaviivojen ympäri kiertäviä spiraaliratoja.

Ulomman vyöhykkeen etäisyys maanpinnasta on noin 15000-25000 kilometriä. Sitä ei vielä tunneta kovin hyvin, mutta aurinkotuulella lienee merkittävä osuus sen syntyyn. Ulommasta vyöhykkeestä on havaittu mm. heliumioneja, jotka mitä ilmeisimmin ovat peräisin juuri aurinkotuulesta.

Magneettikenttä vaikuttaa siinä liikkuvaan varattuun hiukkaseen Lorentz-voimalla, joka on verrannollinen hiukkasen nopeuteen ja varaukseen sekä kentän voimakkuuteen. Voima riippuu lisäksi hiukkasen liikesuunnasta kentän suhteen. Voima ei vaikuta lainkaan, jos hiukkanen liikkuu pitkin kentän voimaviivoja. Suurimmillaan voima on hiukkasen liikkuessa voimaviivoja vastaan kohtisuoraan suuntaan. Voiman suunta on kohtisuorassa sekä liikesuuntaa että magneettikenttää vastaan.

Tämä voima pyrkii poikkeuttamaan Maata kohti kiitäviä hiukkasia sivulle. Toisaalta varatut hiukkaset vaikuttavat takaisin magneettikenttään. Kun niitä kertyy riittävästi, ne muodostavat sähköäjohtavan alueen, jonka läpi magneettikenttä ei pääse vaikuttamaan. Tuloksena syntyy magneettinen iskurintama, johon aurinkotuulen hiukkaset törmäävät. Auringon suunnassa iskurintama on noin 65 000 kilometrin korkeudella maanpinnasta.

Magneettikenttä ohjaa osan aurinkotuulesta maapallon ohitse. Maa aiheuttaa aurinkotuulen virtaan häiriön, joka yön puolella ulottuu kauas Kuun radan ulkopuolelle. Osa aurinkotuulen hiukkasista kuitenkin pääsee vuotamaan tämän magneettisen suojakilven lävitse ja muodostaa Van Allenin vyöhykkeet.

Erikieliset vastineet

magnetosphere

englanti (English)

Käytetyt lähteet

Zubenelgenubi

Alaviitteet

Lähdeviittaus tähän sivuun:
Tieteen termipankki 15.11.2024: Tähtitiede:magnetosfääri. (Tarkka osoite: https://tieteentermipankki.fi/wiki/Tähtitiede:magnetosfääri.)

Siirry tarkastelemaan sivun muokkaushistoriaa →