DE MAGNETOSFEER VAN DE AARDE: KENMERKEN, STRUCTUUR, GASSEN - FYSIEK - 2026

De magnetosfeer van de aarde is de magnetische omhulling van de planeet tegen de stroom van geladen deeltjes in die de zon continu uitzendt. Het wordt veroorzaakt door de interactie tussen zijn eigen magnetische veld en de zonnewind.

Het is geen unieke eigenschap van de aarde, aangezien er veel andere planeten in het zonnestelsel zijn die hun eigen magnetische veld hebben, zoals: Jupiter, Mercurius, Neptunus, Saturnus of Uranus.

Figuur 1. De magnetosfeer van de aarde en zijn interactie met de zonnewind. Bron: Wikimedia Commons.

Deze stroom materie die uit de buitenste lagen van onze ster stroomt, doet dat in de vorm van ijlere materie, plasma genaamd. Dit wordt beschouwd als de vierde toestand van materie, vergelijkbaar met de gasvormige toestand, maar waarin hoge temperaturen een elektrische lading aan de deeltjes hebben gegeven. Het bestaat voornamelijk uit protonen en vrije elektronen.

De zonnecorona zendt deze deeltjes met zoveel energie uit dat ze in een continue stroom aan de zwaartekracht kunnen ontsnappen. Het is de zogenaamde zonnewind, die een eigen magnetisch veld heeft. Zijn invloed strekt zich uit over het hele zonnestelsel.

Dankzij de interactie tussen de zonnewind en het aardmagneetveld ontstaat er een overgangszone die de magnetosfeer van de aarde omsluit.

De zonnewind, die een hoge elektrische geleidbaarheid heeft, is verantwoordelijk voor het vervormen van het aardmagnetisch veld en comprimeert het aan de kant die naar de zon is gericht. Deze kant wordt de dagkant genoemd. Aan de andere kant, of nachtkant, beweegt het veld zich weg van de zon en strekken de lijnen zich uit en vormen een soort staart.

kenmerken

- De gebieden met magnetische invloed

De zonnewind verandert de magnetische veldlijnen van de aarde. Als hij er niet was geweest, zouden de lijnen tot in het oneindige worden uitgebreid, alsof het een staafmagneet was. De interactie tussen de zonnewind en het magnetisch veld van de aarde leidt tot drie regio's:

1) Interplanetaire zone, waar de invloed van het aardmagnetisch veld niet waarneembaar is.

2) Magnetofunda of magnetoenvelope, zijnde het gebied waar de interactie tussen het aardveld en de zonnewind plaatsvindt.

3) Magnetosfeer, is het gebied van de ruimte dat het magnetische veld van de aarde bevat.

De magnetodekking wordt beperkt door twee zeer belangrijke oppervlakken: de magnetopauze en het schokfront.

Figuur 2. Structuur van de magnetosfeer. Bron: Wikimedia Commons.

De magnetopauze is het grensoppervlak van de magnetosfeer, ongeveer 10 aardstralen aan de dagzijde, maar kan verder worden gecomprimeerd, vooral wanneer grote hoeveelheden massa worden afgestoten van de zonnecorona.

Van zijn kant is het schokfront of schokboog het oppervlak dat de magneto-omhulling scheidt van de interplanetaire zone. Het is aan deze rand waar de magnetische druk de deeltjes van de zonnewind begint te vertragen.

- Het interieur van de magnetosfeer

In het diagram van figuur 2 worden in de magnetosfeer of holte die het magnetische veld van de aarde bevat, goed gedifferentieerde gebieden onderscheiden:

- Plasmasfeer

- Plasmablad

- Magnetolijm of magnetische lijm

- Neutraal punt

Plasma bol

De plasmasfeer is een gebied dat wordt gevormd door een plasma van deeltjes uit de ionosfeer. Deeltjes die rechtstreeks uit de zonnecorona komen en erin zijn geslaagd om naar binnen te sluipen, zullen daar ook stoppen.

Ze vormen allemaal een plasma dat niet zo energetisch is als dat van de zonnewind.

Dit gebied begint 60 km boven het aardoppervlak en strekt zich uit tot 3 of 4 keer de straal van de aarde, inclusief de ionosfeer. De plasmasfeer roteert langs de aarde en overlapt gedeeltelijk met de beroemde Van Allen-stralingsgordels.

Magnetolijm en plasmablad

De verandering in de richting van het aardse veld als gevolg van de zonnewind, veroorzaakt de magnetotail, en ook een beperkte zone tussen magnetische veldlijnen met tegengestelde richtingen: de plasmaplaat, ook bekend als de huidige plaat, van verschillende aardse stralen dik .

Neutraal punt

Ten slotte is het neutrale punt een plaats waar de intensiteit van de magnetische kracht volledig wordt opgeheven. Een ervan is weergegeven in figuur 2, maar er zijn er meer.

Tussen het dag- en nachtgedeelte van de magnetopauze is er een discontinuïteit, de cusp genaamd, waar de magnetische krachtlijnen naar de polen convergeren.

Het is de oorzaak van het noorderlicht, aangezien de deeltjes van de zonnewind in een spiraal draaien en de magnetische lijnen volgen. Zo slagen ze erin om de bovenste atmosfeer van de polen te bereiken, de lucht te ioniseren en plasma's te vormen die felgekleurd licht en röntgenstralen uitzenden.

Gassen

De magnetosfeer bevat aanzienlijke hoeveelheden plasma: een geïoniseerd gas met lage dichtheid dat bestaat uit positieve ionen en negatieve elektronen, in zodanige verhoudingen dat het geheel bijna neutraal is.

De dichtheid van plasma is zeer variabel, variërend van 1 tot 4000 deeltjes per kubieke centimeter, afhankelijk van het gebied.

De gassen die het plasma van de magnetosfeer voortbrengen, zijn afkomstig van twee bronnen: de zonnewind en de aardse ionosfeer. Deze gassen vormen een plasma in de magnetosfeer dat bestaat uit:

- Elektronen

- Protonen en 4% van

- Alfadeeltjes (heliumionen)

In deze gassen worden complexe elektrische stromen gecreëerd. De plasmastroomintensiteit in de magnetosfeer is ongeveer 2 x ¹⁰²⁶ ionen per seconde.

Op dezelfde manier is het een zeer dynamische structuur. In de plasmasfeer is de halfwaardetijd van plasma bijvoorbeeld enkele dagen en is de beweging voornamelijk roterend.

Daarentegen is in meer externe gebieden van de plasmaplaat de halfwaardetijd uren en is de beweging ervan afhankelijk van de zonnewind.

De gassen van de zonnewind

De zonnewind komt van de zonnecorona, de buitenste laag van onze ster, die een temperatuur heeft van enkele miljoen Kelvin. Jets van ionen en elektronen schieten van daaruit en verspreiden zich door de ruimte met een snelheid van 10 ⁹ kg / s of 10 ³⁶ deeltjes per seconde.

De zeer hete gassen die uit de zonnewind komen, zijn te herkennen aan hun gehalte aan waterstof- en heliumionen. Een deel slaagt erin de magnetosfeer binnen te komen via de magnetopauze, via een fenomeen dat magnetische herverbinding wordt genoemd.

De zonnewind vormt een bron van materieverlies en impulsmoment van de zon, die deel uitmaakt van zijn evolutie als ster.

Gassen uit de ionosfeer

De belangrijkste bron van plasma in de magnetosfeer is de ionosfeer. Daar zijn de overheersende gassen zuurstof en waterstof die uit de atmosfeer van de aarde komen.

In de ionosfeer ondergaan ze een ionisatieproces als gevolg van ultraviolette straling en andere hoogenergetische straling, meestal van de zon.

Het plasma van de ionosfeer is kouder dan dat van de zonnewind, maar een klein deel van de snelle deeltjes kan de zwaartekracht en het magnetische veld overwinnen en ook de magnetosfeer binnendringen.

Referenties

1. ILCE digitale bibliotheek. De zon en de aarde. Een stormachtige relatie. Hersteld van: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
2. POT. De staart van de magnetosfeer. Hersteld van: spof.gsfc.nasa.gov.
3. POT. De magnetopauze. Opgehaald van: spof.gsfc.nasa.gov.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redactioneel Reverté.
5. Wikipedia. Magnetosfeer. Hersteld van: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Zonnewind. Hersteld van: es.wikipedia.org.