Jonu strāvas un dabas magnētiskās parādības

Ja lādētas daļiņas pārvietojas gāzē ārēja magnētiskā lauka klātbūtnē, tās var brīvi aprakstīt ievērojamu savas magnetrona trajektorijas daļu. Tomēr katra trajektorija ne vienmēr ir pilnībā pabeigta. To var salauzt, saduroties starp kustīgu daļiņu un jebkuru gāzes molekulu.

Šādas sadursmes dažkārt tikai novirza daļiņu kustības virzienu, pārnesot tās uz jaunām trajektorijām; tomēr ar pietiekami spēcīgām sadursmēm iespējama arī gāzes molekulu jonizācija. Pēcsadursmes periodā, kas noved pie jonizācijas, ir jāņem vērā trīs uzlādētu daļiņu esamība - sākotnējā kustīgā daļiņa, gāzes jons un atbrīvotais elektrons. Jonizējošās daļiņas kustības pirms sadursmes, gāzes jonu, atbrīvoto elektronu un jonizējošās daļiņas pēc sadursmes ietekmē Lorenca spēki.

Jonizējošu un jonizētu daļiņu mijiedarbība ar magnētisko lauku, šīm daļiņām pārvietojoties gāzē, izraisa dažādas dabas magnētiskas parādības — polārblāzmu, dziedošo liesmu, saules vēju un magnētiskās vētras.

Polārās gaismas

Ziemeļblāzma ir spīdums debesīs, kas dažreiz ir redzams. Zemes ziemeļpola reģions. Šī parādība rodas atmosfēras molekulu dejonizācijas rezultātā pēc tam, kad tās ir jonizētas ar saules starojumu. Līdzīgu parādību Zemes dienvidu puslodē sauc par dienvidu gaismām. Saule izstaro lielu enerģijas daudzumu dažādos veidos. Viena no šīm formām ir uzlādētas dažāda veida ātras daļiņas, kas izstaro visos virzienos. Daļiņas, kas virzās uz Zemi, iekrīt ģeomagnētiskajā laukā.

Visas lādētās daļiņas no ārpuszemes telpas, kas iekrīt ģeomagnētiskajā laukā, neatkarīgi no sākotnējā kustības virziena virzās uz lauka līnijām atbilstošām trajektorijām. Tā kā visas šīs spēka līnijas iziet no viena Zemes pola un nonāk pretējā polā, kustīgās lādētās daļiņas nonāk vienā vai otrā Zemes polā.

Ātri uzlādētās daļiņas, kas nonāk Zemes atmosfērā netālu no poliem, sastopas ar atmosfēras molekulām. Sadursmes starp saules starojuma daļiņām un gāzes molekulām var izraisīt pēdējo jonizāciju, un elektroni tiek izsisti no dažām molekulām. Sakarā ar to, ka jonizētām molekulām ir vairāk enerģijas nekā dejonizētajām, elektroniem un gāzes joniem ir tendence rekombinēties. Gadījumos, kad joni atkal tiek apvienoti ar iepriekš zaudētiem elektroniem, tiek izstarota elektromagnētiskā enerģija. Termins "aurora" tiek izmantots, lai aprakstītu šī elektromagnētiskā starojuma redzamo daļu.

Ģeomagnētiskā lauka klātbūtne ir viens no labvēlīgajiem faktoriem visām dzīvības formām, jo ​​šis lauks kalpo kā "jumts", kas aizsargā zemeslodes centrālo daļu no nepārtrauktas saules izcelsmes ātro daļiņu bombardēšanas.

Dziedošā liesma

Liesma, kas novietota mainīgā magnētiskajā laukā, var radīt skaņas ar magnētiskā lauka frekvenci. Liesma sastāv no augstas temperatūras gāzveida produktiem, kas veidojas noteiktu ķīmisko reakciju laikā. Kad augstas temperatūras ietekmē orbitālie elektroni tiek atdalīti no dažām gāzes molekulām, rodas bagātīgs brīvo elektronu un pozitīvo jonu maisījums.

Tādā veidā liesma ģenerē gan elektronus, gan pozitīvos jonus, kas var kalpot kā nesēji elektriskās strāvas uzturēšanai. Tajā pašā laikā liesma rada temperatūras gradientus, kas izraisa konvekcijas gāzu plūsmas, kas veido liesmu.Tā kā elektriskie lādiņnesēji ir gāzu neatņemama sastāvdaļa, konvekcijas plūsmas ir arī elektriskās strāvas.

Šīs liesmā esošās konvekcijas elektriskās strāvas ārējā magnētiskā lauka klātbūtnē ir pakļautas Lorenca spēku iedarbībai. Atkarībā no strāvas un lauka mijiedarbības rakstura ārēja magnētiskā lauka pielietošana var vai nu samazināt, vai palielināt liesmas spilgtumu.

Gāzu spiedienu liesmā, kas mijiedarbojas ar mainīgu magnētisko lauku, modulē Lorenca spēki, kas iedarbojas uz konvekcijas plūsmām. Tā kā skaņas vibrācijas rodas gāzes spiediena modulācijas rezultātā, liesma var kalpot kā devējs, kas pārvērš elektrisko enerģiju skaņā.Liesmu, kurai piemīt aprakstītās īpašības, sauc par dziedošo liesmu.

Magnetosfēra

Magnetosfēra ir Zemes vides reģions, kurā magnētiskajam laukam ir dominējošā loma. Šis lauks ir pašas Zemes magnētiskā lauka jeb ģeomagnētiskā lauka un ar saules starojumu saistīto magnētisko lauku vektoru summa. Kā pārkarsēts ķermenis, kas pakļauts spēcīgiem termiskiem un radioaktīviem traucējumiem, Saule izstaro milzīgu daudzumu plazmas, kas sastāv no aptuveni puse elektroniem un puse protoniem.

Lai gan plazma tiek izmesta no Saules virsmas visos virzienos, ievērojama tās daļa, attālinoties no Saules, Saules kustības kosmosā ietekmē veido vairāk vai mazāk vienā virzienā vērstu taku. Šo plazmas migrāciju sauc par saules vēju.

Kamēr elektroni un protoni, kas veido saules vēju, pārvietojas kopā ar vienādu koncentrāciju, tie nerada magnētisko lauku. Tomēr jebkuras atšķirības to novirzes ātrumā rada elektrisko strāvu, un koncentrācijas atšķirības rada spriegumu, kas spēj radīt elektrisko strāvu. Katrā gadījumā plazmas strāvas rada atbilstošus magnētiskos laukus.

Zeme atrodas saules vēja ceļā. Kad tās daļiņas un ar tām saistītais magnētiskais lauks tuvojas Zemei, tās mijiedarbojas ar ģeomagnētisko lauku. Mijiedarbības rezultātā abi lauki mainās. Tādējādi ģeomagnētiskā lauka formu un īpašības daļēji nosaka caur to ejošais saules vējš.

Saules starojuma aktivitāte ir ārkārtīgi mainīga gan laikā, gan telpā — visā Saules virsmā.Kad saule griežas ap savu asi, saules vējš ir plūsmas stāvoklī. Sakarā ar to, ka arī Zeme griežas ap savu asi, nepārtraukti mainās arī saules vēja un ģeomagnētiskā lauka mijiedarbības raksturs.

Šīs mainīgās mijiedarbības būtiskās izpausmes sauc par magnetosfēras vētrām saules vējā un magnētiskajām vētrām ģeomagnētiskajā laukā. Citas parādības, kas saistītas ar saules vēja daļiņu un magnetosfēras mijiedarbību, ir iepriekš minētās polārblāzmas un elektriskā strāva, kas plūst atmosfērā ap Zemi no austrumiem uz rietumiem.