Magnetické pole Zeme

Magnetické pole Zeme alebo geomagnetizmus alebo zemská magnetosféra je magnetické pole okolo Zeme, v ktorom pôsobí magnetická sila. Siaha do vzdialenosti mnoho tisíc až stotisíc kilometrov. Je dôležitým ochranným faktorom pre biosféru.

Magnetické pole Zeme má dipólový charakter, to znamená, že rozloženie jeho siločiar je podobné siločiaram v okolí tyčového magnetu. Jeho os neprechádza stredom Zeme, ale asi 520 km od neho.

Najznámejšia hypotéza tvrdí, že sa magnetické pole vytvára v tekutom vonkajšom zemskom jadre, ktoré si svoj elektrický prúd udržiava ako samoexcitačné dynamo.^[1] Väčšina geológov tvrdí, že konvekčné prúdenie roztaveného železa vo vonkajšom zemskom jadre, spolu s rotáciou Zeme vytvára elektrické prúdy, ktoré zas vytvárajú magnetické pole Zeme. Ide o teóriu dynama.^[2]

Tento proces funguje ako obrovské hydrodynamické dynamo. Geomagnetické pole je silne premenlivé nielen vo svojej sile, ale aj v polarite, ktorá sa v minulosti často menila. Posledná zmena bola pred 600 tisíc rokmi^[2]. Podľa výskumu paleomagnetizmu zirkónu sa predpokladá existencia magnetického poľa Zeme už pred 4 miliardami rokov (hadaikum). Pole bolo vtedy silnejšie.^[3] . Fakt, že v určitých časových intervaloch dochádzalo a bude dochádzať k zmene polarity geomagnetického poľa, umožnil vytvoriť tzv. paleomagnetické časové škály spoľahlivo siahajúce do obdobia pred 160 miliónmi rokov (jura). Tieto metódy boli jedným z dôkazov existencie pohybu kontinentov a umožnili vznik teórie platňovej tektoniky.

Magnetosféru má mnoho ďalších kozmických telies (Slnko, joviálne planéty, kométy, pulzary,...), ale zemská magnetosféra je najlepšie preskúmaná. Jej tvar silne ovplyvňuje slnečný vietor, ktorý na náveternej strane (strane najbližšej k Slnku) pôsobí tlakom približne 1,7 nPa. Tým zatláča magnetosféru do vzdialenosti asi desiatich zemských priemerov (asi 60 000 km). Na odvrátenej strane je magnetosféra predĺžená do chvosta siahajúceho ďaleko za obežnú dráhu Mesiaca. Hranica medzi magnetosférou a medziplanetárnym magnetickým poľom sa nazýva magnetopauza.

Magnetosféra Zeme nedovoľuje elektricky nabitým časticiam slnečného vetra dostať sa k povrchu. Nabité častice musia pri svojom pohybe sledovať siločiary magnetického poľa. Plní teda ochrannú funkciu, bez ktorej by život na Zemi nebol možný. Zem je jednou z dvoch pevných planét, ktoré majú vlastný magnetizmus. Tou druhou je Merkúr, oproti ktorému je ale magnetické pole Zeme oveľa silnejšie. Všetky plynné planéty majú tiež vlastné magnetické polia, ostatné menšie telesá slnečnej sústavy majú len indukovaný magnetizmus, ktorý vzniká pôsobením zmagnetizovaného slnečného vetra.

Zemská magnetosféra sa delí na niekoľko ohraničených oblastí s charakteristickými rysmi a rozdielnymi fyzikálnymi vlastnosťami. Najvzdialenejšou, čelnou oblasťou je magnetická rázová vlna nachádzajúca sa v najbližšom bode asi 12 zemských polomerov ďaleko. Za ňou sa nachádza prechodová oblasť alebo magnetická dutina. Nasleduje magnetopauza, ktorá vymedzuje oblasť skutočného pôsobenia zemského magnetického poľa. Hodnota magnetického poľa na magnetopauze je v rádoch nanotesla (nT). Hodnota magnetického poľa na povrchu Zeme je o štyri rády vyššia t. j. pri póloch 60 000 nT a na rovníku 30 000 nT^[1]. Nad zemskými pólmi sa nachádza v magnetosfére tzv. polárna špička, nestabilná oblasť, cez ktorú môžu nabité častice vstupovať do hlbších vrstiev zemskej magnetosféry. Zachytené častice sa potom pohybujú v dvoch oblastiach známych ako Van Allenove radiačné pásy. Chvost magnetosféry obsahuje častice, ktoré rozptyľujú slnečné žiarenie (tzv. Thomsonov rozptyl) a možno ho niekedy pozorovať ako protisvit. Rotáciou magnetosféry sa do chvosta dostávajú postupne všetky jej siločiary.

Referencie

↑ ^a ^b CAMPBELL, Wallace H.. Introduction to Geomagnetic Fields. [s.l.] : Cambridge University Press, 2003. 337 s. ISBN 978-0-521-52953-2. (po anglicky)
↑ ^a ^b COMINS, Neil F.. Discovering the Essential Universe. [s.l.] : W. H. Freeman, 2012. 300 s. ISBN 978-1-4292-5519-6.
↑ John A. Tarduno, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Hirokuni Oda, William J. Davis, Mostafa Fayek, Olaf van ’t Erve, Francis Nimmo, Wentao Huang, Eric R. Thern, Sebastian Fearn, Gautam Mitra, Aleksey V. Smirnov, Eric G. Blackman.. Paleomagnetism indicates that primary magnetite in zircon records a strong Hadean geodynamo [online]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 21. 1. 2020, [cit. 2020-02-02]. Dostupné online. (po anglicky)

Pozri aj

Zdroje

Fyzikálny portál
Astronomický portál
Portál slnečná sústava
Portál vied o Zemi

KLEZCEK, Josip. Velká encyklopedie vesmíru. Praha : Academia, 2002. ISBN 80-200-0906-X.

HRIC, Ladislav. Magnetosféra Zeme a jej výskum. Kozmos, 1996, roč. XXXVII, čís. 2, s. 13-14.

[Campbell-1] CAMPBELL, Wallace H.. Introduction to Geomagnetic Fields. [s.l.] : Cambridge University Press, 2003. 337 s. ISBN 978-0-521-52953-2. (po anglicky)

[Comins-2] COMINS, Neil F.. Discovering the Essential Universe. [s.l.] : W. H. Freeman, 2012. 300 s. ISBN 978-1-4292-5519-6.

[3] John A. Tarduno, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Hirokuni Oda, William J. Davis, Mostafa Fayek, Olaf van ’t Erve, Francis Nimmo, Wentao Huang, Eric R. Thern, Sebastian Fearn, Gautam Mitra, Aleksey V. Smirnov, Eric G. Blackman.. Paleomagnetism indicates that primary magnetite in zircon records a strong Hadean geodynamo [online]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 21. 1. 2020, [cit. 2020-02-02]. Dostupné online. (po anglicky)

[1]

[2]

[3]