|
Přepojení magnetických silokřivek
Petr Kulhánek, 6. června 2005
Pokud se v poslední době hovoří o fyzice plazmatu, většinou
diskuze sklouzne k přepojení
magnetických silokřivekRekonekce –
přepojení magnetických silokřivek, při kterém prudce změní svou dosavadní
topologii do jiné, energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde
k uvolnění energie, která zahřeje okolní plazma. Někdy natolik, že
plazma zazáří i v RTG nebo v gama oboru.. Jde o jev,
s jehož pomocí se daří vysvětlovat řadu dosud nepochopených dějů
v plazmatu. Mezi ně patří například jevy v atmosférách
magnetarů, náhlá vzplanutí v chromosféře Slunce, jevy na hranici
magnetosféry Země a meziplanetárního prostoru, stejně tak jako jevy
v laboratorním plazmatu. K přepojení magnetických silokřivek
dochází na všech nám dostupných škálách.
Pro tento jev není zatím ustálený český název. Nejčastěji hovoříme
o přepojení magnetických silokřivek, o rekonekci (původní
anglický termín je reconnection) nebo o magnetickém zkratu.
Každý z nás zhruba ví, co je elektrický zkrat. Elektrický proud si
najde kratší, výhodnější cestu. Obdobně může dojít k tomu, že
magnetické silokřivky prudce změní svou dosavadní topologii do jiné,
energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde k uvolnění energie,
která zahřeje okolní plazmaPlazma – kvazineutrální soubor nabitých
a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to
znamená, že se v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky
nabitých částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální
a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole jako
celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu
atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat
v elektrických výbojích (blesky, zářivky), v polárních zářích,
ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách.. Někdy
natolik, že plazma zazáří i v RTG oboru. V každém případě
však změna topologie magnetických silokřivek znamená zásadní změnu
v chování plazmatuPlazma – kvazineutrální soubor nabitých
a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to
znamená, že se v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky
nabitých částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální
a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole jako
celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu
atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat
v elektrických výbojích (blesky, zářivky), v polárních zářích,
ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách.
v daném místě.
Plazma – kvazineutrální soubor nabitých a neutrálních
částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to znamená, že se
v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky nabitých
částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální
a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole
jako celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického
obalu atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se
můžeme setkat v elektrických výbojích (blesky, zářivky),
v polárních zářích, ve hvězdách, ve slunečním větru
a v mlhovinách.
Plazmoid – kompaktní plazmový útvar, někdy nazývaný
plazmový oblak, zhustek, shluk, cluster. Plazmoid s sebou může
unášet tzv. vmrznuté magnetické pole.
CME – Coronal Mass Ejection, výron sluneční hmoty
(s vmrznutým magnetickým polem) do meziplanetárního prostoru.
K výronům CME dochází pravidelně, jejich četnost odpovídá
sluneční aktivitě – v minimu dochází k CME přibližně jednou za
den, v maximu dochází k CME až třikrát denně. Rychlé výrony CME
se mohou dostat až do vzdálenějších oblastí Sluneční soustavy,
takové putující plazmoidy se nazývají ICME (Interplanetary CME).
Magnetosféra – oblast magnetického vlivu naší Země.
Dipólové magnetické pole je vytvářeno v jádru Země elektrickými
proudy o řádové hodnotě 109 A. Toto pole je
deformováno interakcí se slunečním větrem do charakteristického
tvaru – magnetosféry Země. Magnetosféra je přirozeným ochranným
štítem před nabitými částicemi slunečního větru.
Magnetar – neutronová hvězda s mimořádně silným
magnetickým polem až 1012 T. Kůra je již
nestabilní, praská, dochází k pravidelným magnetotřesením
doprovázeným přepojením magnetických silokřivek a záblesky
v měkkém gama oboru. První magnetar spolehlivě detekovala
v roce 1998 Chryssa Kouveliotou z Marshallova
kosmického letového centra v NASA. Výjiměčně mohou opakující se
záblesky přejít v jeden mohutný, neopakovatelný
záblesk. |
Přepojení silokřivek
Pokud má plazmaPlazma – kvazineutrální soubor nabitých
a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to
znamená, že se v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky
nabitých částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální
a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole jako
celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu
atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat
v elektrických výbojích (blesky, zářivky), v polárních zářích,
ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. konečnou
vodivost, může dojít k transformaci mezi magnetickou, tepelnou
a kinetickou složkou energie. Přispívají k tomu proudy tekoucí
v plazmatu a následný ohmický ohřev. Představme si, že
v plazmatu se k sobě přiblíží dvě oblasti magnetického pole
s opačně orientovanými silokřivkami. V této oblasti vzniká tzv.
difúzní region. Ten je charakteristický velmi nízkou hodnotou
magnetického pole. Právě zde dojde ke změně topologie magnetických
silokřivek, jejich přepojení do nové konfigurace s nižší energií. Při
přepojení tečou v difúzním regionu velké elektrické proudy, které
zahřívají plazma. Energie magnetického pole je transformována do tepelné
energie plazmatu. Horké plazma nadbytečnou energii intenzivně vyzařuje do
okolí. Makroskopický pohyb plazmatu je při přepojení také ovlivněn. Před
přepojením se plazmaPlazma – kvazineutrální soubor nabitých
a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to
znamená, že se v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky
nabitých částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální
a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole jako
celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu
atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat
v elektrických výbojích (blesky, zářivky), v polárních zářích,
ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. pohybuje
kolmo na silokřivky směrem do difúzního regionu (červené šipky na
obrázku). Po přepojení je plazma vytlačováno ve směru původní orientace
magnetických silokřivek. Podle tvaru magnetických silokřivek se střed
difúzního regionu, ve kterém je nulové pole, někdy nazývá neutrální bod
typu X. V třírozměrné situaci tvoří hodnoty nulového magnetického
pole celou křivku. V některých situacích způsobí nestability
opakované přepojení magnetických silokřivek s periodicky se
opakujícími body nulového pole tvaru X a O.
Po přepojení magnetických silokřivek vznikají plazmoidyPlazmoid – kompaktní plazmový útvar, někdy
nazývaný plazmový oblak, zhustek, shluk, cluster. Plazmoid s sebou
může unášet tzv. vmrznuté magnetické pole. a výtrysky – oblasti
plazmatu, které odnášejí část energie magnetického pole transformovanou do
energie kinetické a tepelné.
Výrony koronální hmoty (CME) na Slunci
K nejznámějším jevům souvisícím s přepojením magnetických
silokřivek patří výrony koronální hmoty (CME, Coronal Mass
EjectionCME – Coronal Mass
Ejection, výron sluneční hmoty (s vmrznutým magnetickým polem) do
meziplanetárního prostoru. K výronům CME dochází pravidelně, jejich
četnost odpovídá sluneční aktivitě – v minimu dochází k CME přibližně
jednou za den, v maximu dochází k CME až třikrát denně. Rychlé výrony
CME se mohou dostat až do vzdálenějších oblastí Sluneční soustavy, takové
putující plazmoidy se nazývají ICME (Interplanetary CME).) na SlunciSlunce – nám nejbližší hvězda, ve vesmíru
vcelku běžná hvězda tzv. hlavní posloupnosti. Je od naší Země 150 milionů
km daleko, její průměr činí 1 400 000 km. Teplota na
povrchu dosahuje 5 780 K, v centru 15 milionů K. Září
výkonem 4×1026 W. Spálí při tom 700 milionů tun
vodíku každou sekundu.. V blízkosti povrchu se nacházejí silná
lokální pole (například v okolí slunečních
skvrnSluneční skvrna – oblast na
slunečním povrchu s intenzivní magnetickou aktivitou, díky které má nižší
teplotu než okolí (méně než 5000 K). Jsou to viditelné projevy trubic
magnetických toků v konvektivní zóně. Ačkoli jsou ve skutečnosti
velmi jasné, v porovnání s okolím se jeví jako tmavé.
V UV oboru jsou ale naopak světlejší než okolí. Někdy mají i
50 tisíc km v průměru. Vyskytují se většinou ve skupinách
a můžeme je dělit podle toho, ke kterému konci magnetické silokřivky
patří. Poprvé byly pozorovány v roce 1611. a protuberancí).
Nezřídka se stává, že u protáhlé smyčky magnetického pole se proti
sobě dostanou dvě oblasti opačně orientovaných polí. V takovém
okamžiku může dojít k přepojení
silokřivekRekonekce – přepojení
magnetických silokřivek, při kterém prudce změní svou dosavadní topologii
do jiné, energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde k uvolnění
energie, která zahřeje okolní plazma. Někdy natolik, že plazma zazáří
i v RTG nebo v gama oboru. a transformaci uvolněné
energie do tepelné energie. Vznikne horký oblak hmoty zářící většinou
v RTG oboru. Oblak se může oddělit od SlunceSlunce – nám nejbližší hvězda, ve vesmíru
vcelku běžná hvězda tzv. hlavní posloupnosti. Je od naší Země 150 milionů
km daleko, její průměr činí 1 400 000 km. Teplota na
povrchu dosahuje 5 780 K, v centru 15 milionů K. Září
výkonem 4×1026 W. Spálí při tom 700 milionů tun
vodíku každou sekundu. a v podobě plazmoiduPlazmoid – kompaktní plazmový útvar, někdy
nazývaný plazmový oblak, zhustek, shluk, cluster. Plazmoid s sebou
může unášet tzv. vmrznuté magnetické pole. s vmrznutým
magnetickým polem putovat sluneční soustavou. Střetne-li se
s některou planetou, obtéká rázovou vlnu a polárními
kaspyPolární kasp – trychtýřovitá
oblast v blízkosti magnetických pólů planety, kterou pronikají jako
obrovským vírem nabité částice do atmosféry. Název pochází
z anglického „cusp“ (roh, cíp). proniká do magnetosféry
planety. Způsobuje polární záře, magnetické bouře a další doprovodné
jevy. V roce 2000 dokonce jeden z plazmoidůPlazmoid – kompaktní plazmový útvar, někdy
nazývaný plazmový oblak, zhustek, shluk, cluster. Plazmoid s sebou
může unášet tzv. vmrznuté magnetické pole. vyvržených ze SlunceSlunce – nám nejbližší hvězda, ve vesmíru
vcelku běžná hvězda tzv. hlavní posloupnosti. Je od naší Země 150 milionů
km daleko, její průměr činí 1 400 000 km. Teplota na
povrchu dosahuje 5 780 K, v centru 15 milionů K. Září
výkonem 4×1026 W. Spálí při tom 700 milionů tun
vodíku každou sekundu. proletěl magnetosférami ZeměZemě – je největší z planet zemského
typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na
ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody
v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou
rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu
oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří
kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra,
troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou
odděleny tzv. Mohorovičovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na
polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak
0,4 TPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je
deformováno slunečním větrem do typického tvaru., JupiteruJupiter – největší a nejhmotnější
planeta sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické
složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési
„sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří
planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10
hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře
zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká
rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje
kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod
oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C,
o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi.
Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem
Jupiteru silné dipólové magnetické pole. a SaturnuSaturn – druhá největší planeta sluneční
soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od
Slunce desetkrát dále než Země a proto je jeho teplota velmi nízká
(−150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm−3 je
nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody.
Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní
osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů.
V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je
tvořena převážně vodíkem a heliem, s oblaky čpavku. V nitru
je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr
v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické
pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační
osou. (AB
1/2005).
Lokální tvary silokřivek magnetického pole. Počítačové
zpracování podle dat ze SOHOSOHO – SOlar and Heliospheric Observatory,
sonda vypuštěná NASA v roce 1995 se zaměřením na pozorování
a výzkum slunečního povrchu, atmosféry, koróny a slunečního
větru. Dodnes je plně funkční a poskytuje cenná data..
Magnetické silokřivky v okolí Slunce. Vpravo dole CMECME – Coronal Mass Ejection, výron sluneční
hmoty (s vmrznutým magnetickým polem) do meziplanetárního prostoru.
K výronům CME dochází pravidelně, jejich četnost odpovídá sluneční
aktivitě – v minimu dochází k CME přibližně jednou za den, v maximu
dochází k CME až třikrát denně. Rychlé výrony CME se mohou dostat až
do vzdálenějších oblastí Sluneční soustavy, takové putující plazmoidy se
nazývají ICME (Interplanetary CME)..
Sledování výronů koronální hmoty je velmi důležité. Vyvrhnutý plazmoidPlazmoid – kompaktní plazmový útvar, někdy
nazývaný plazmový oblak, zhustek, shluk, cluster. Plazmoid s sebou
může unášet tzv. vmrznuté magnetické pole. (pokud letí směrem
k Zemi) může vyvolat magnetické bouře a vznik napětí, které je
schopné poškodit rozvodné sítě elektrického proudu. CMECME – Coronal Mass Ejection, výron sluneční
hmoty (s vmrznutým magnetickým polem) do meziplanetárního prostoru.
K výronům CME dochází pravidelně, jejich četnost odpovídá sluneční
aktivitě – v minimu dochází k CME přibližně jednou za den, v maximu
dochází k CME až třikrát denně. Rychlé výrony CME se mohou dostat až
do vzdálenějších oblastí Sluneční soustavy, takové putující plazmoidy se
nazývají ICME (Interplanetary CME). dělíme podle měřené intenzity
doprovodného RTG vzplanutí (X Ray Flare) na B, C, M a X.
klasifikace RTG vzplanutí |
tok energie |
popis |
B |
< 10−6 W/m2 |
nevýrazný RTG pík |
C |
10−6÷10−5 W/m2 |
malé vzplanutí |
M |
10−5÷10−4 W/m2 |
střední vzplanutí |
X |
>10−4 W/m2 |
nejintenzivnější vzplanutí |
Magnetary
MagnetaryMagnetar – neutronová hvězda
s mimořádně silným magnetickým polem až 1012 T.
Kůra je již nestabilní, praská, dochází k pravidelným magnetotřesením
doprovázeným přepojením magnetických silokřivek a záblesky
v měkkém gama oboru. První magnetar spolehlivě detekovala
v roce 1998 Chryssa Kouveliotou z Marshallova kosmického
letového centra v NASA. Výjiměčně mohou opakující se záblesky přejít
v jeden mohutný, neopakovatelný záblesk. jsou neutronové
hvězdyNeutronová hvězda – těleso
tvořené degenerovaným neutronovým plynem o hmotnosti menší než cca
3 MS (Landauova-Oppenheimerova-Volkoffova mez).
Typický průměr neutronové hvězdy je v řádu desítek kilometrů,
průměrná hustota 1011 kg m−3 dosahuje
hodnot hustoty atomového jádra. Neutronové hvězdy vznikají při gravitačním
kolapsu velmi hmotných červených veleobrů, při výbuchu supernovy
typu II. Obrovský tlak způsobuje „vtlačení“ elektronů do protonů za
vzniku neutronů a neutrin. Neutronové hvězdy byly teoreticky
předpovězeny ve 30. letech 20. století. s extrémně
silným magnetickým polem, které dosahuje hodnot až 1011 T.
Jde o objekty s nejsilnějším známým polem ve vesmíru vůbec.
Povrch magnetaru tvoří kůra z neutronů a magnetického pole, ve
které dochází k opakovaným magnetotřesením. Magnetotřesením narušené
a zprohýbané silokřivky magnetického pole se zpřetrhají a znovu
spojí do energeticky výhodnější konfigurace. Při tom se uvolní značné
množství energie, které zahřeje magnetickou korónu magnetaru. Vznikne
horký oblak elektron pozitronových párů a fotonů (horká nehadronová
hmota, ohnivá koule neboli fireball). Elektrony a pozitrony jsou
zachyceny a drženy silným magnetickým polem, fotony unikají
v podobě vzplanutí RTG nebo měkkého gama záření. Tyto nepravidelné
RTG hvězdy nazýváme AXPAXP – Anomalous X-Ray Pulsar, nepravidelné
zábleskové zdroje v RTG oboru, jejichž původcem jsou
magnetary. a v případě gama vzplanutí SGRSGR – Soft Gama Repeater, zábleskové zdroje
v měkkém gama oboru, jejichž původcem jsou magnetary. První SGR byl
objeven v roce 1979, k identifikaci s magnetary došlo
v roce 1998.. Celkově je takových zdrojů známo v naší
Galaxii přes deset. Vzplanutí se objevují v nepravidelných
intervalech, hovoříme o tzv. aktivní fázi magnetaruMagnetar – neutronová hvězda
s mimořádně silným magnetickým polem až 1012 T.
Kůra je již nestabilní, praská, dochází k pravidelným magnetotřesením
doprovázeným přepojením magnetických silokřivek a záblesky
v měkkém gama oboru. První magnetar spolehlivě detekovala
v roce 1998 Chryssa Kouveliotou z Marshallova kosmického
letového centra v NASA. Výjiměčně mohou opakující se záblesky přejít
v jeden mohutný, neopakovatelný záblesk.. Někdy dojde ke
katastrofické rekonekciRekonekce – přepojení magnetických
silokřivek, při kterém prudce změní svou dosavadní topologii do jiné,
energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde k uvolnění energie,
která zahřeje okolní plazma. Někdy natolik, že plazma zazáří
i v RTG nebo v gama oboru. magnetických silokřivek
a k gigantickému záblesku, který je tisíckrát energetičtější než
běžně se opakující vzplanutí. Zatím byly pozorovány tři takové případy
(1979, 1998, 2004),
v posledním byla uvolněná energie doposud nejvyšší, a to
1039 J.
|
Nalevo:
vznikající magnetarMagnetar – neutronová hvězda
s mimořádně silným magnetickým polem
až 1012 T. Kůra je již nestabilní, praská,
dochází k pravidelným magnetotřesením doprovázeným přepojením
magnetických silokřivek a záblesky v měkkém gama oboru.
První magnetar spolehlivě detekovala v roce 1998 Chryssa
Kouveliotou z Marshallova kosmického letového centra
v NASA. Výjiměčně mohou opakující se záblesky přejít
v jeden mohutný, neopakovatelný záblesk.. Teplo je
odváděno konvekcí směrem k povrchu neutronové
hvězdyNeutronová hvězda –
těleso tvořené degenerovaným neutronovým plynem o hmotnosti
menší než cca 3 MS
(Landauova-Oppenheimerova-Volkoffova mez). Typický průměr neutronové
hvězdy je v řádu desítek kilometrů, průměrná hustota
1011 kg m−3 dosahuje hodnot hustoty
atomového jádra. Neutronové hvězdy vznikají při gravitačním kolapsu
velmi hmotných červených veleobrů, při výbuchu supernovy
typu II. Obrovský tlak způsobuje „vtlačení“ elektronů do
protonů za vzniku neutronů a neutrin. Neutronové hvězdy byly
teoreticky předpovězeny ve 30. letech 20. století..
Pokud je při zrodu magnetaru jeho rotace vyšší než 200 otáček za
sekundu, vytvoří se kombinací rotace a konvekce MHD
dynamoMHD dynamo –
magnetohydrodynamické dynamo, tekutinová varianta klasického dynama.
Elektrické proudy vznikají při pohybu plazmatu nebo tekutého kovu
a generují magnetické pole., které způsobí vznik silného
magnetického pole.
Uprostřed: MagnetarMagnetar – neutronová hvězda
s mimořádně silným magnetickým polem
až 1012 T. Kůra je již nestabilní, praská,
dochází k pravidelným magnetotřesením doprovázeným přepojením
magnetických silokřivek a záblesky v měkkém gama oboru.
První magnetar spolehlivě detekovala v roce 1998 Chryssa
Kouveliotou z Marshallova kosmického letového centra
v NASA. Výjiměčně mohou opakující se záblesky přejít
v jeden mohutný, neopakovatelný záblesk., u kterého
došlo k přepojení (rekonekciRekonekce – přepojení magnetických
silokřivek, při kterém prudce změní svou dosavadní topologii do
jiné, energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde k uvolnění
energie, která zahřeje okolní plazma. Někdy natolik, že plazma
zazáří i v RTG nebo v gama oboru.) magnetických
silokřivek a RTG či gama vzplanutí. Takováto vzplanutí se často
opakují.
Napravo:
gigantický záblesk SGR 1900+14 ze dne 27. 8. 1998.
Záblesk proběhl ve všech oborech spektra. Tato animace je
v radiovém oboru z observatoře
NRAO. |
gigantická vzplanutí |
datum |
uvolněná energie |
SGR 0525-66 |
5. 3. 1979 |
6×1037 J |
SGR 1900+14 |
27. 8. 1998 |
2×1037 J |
SGR 1806-20 |
27. 12. 2004 |
2×1039 J |
Magnetosféra Země
K přepojení
magnetických silokřivekRekonekce
– přepojení magnetických silokřivek, při kterém prudce změní svou
dosavadní topologii do jiné, energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde
k uvolnění energie, která zahřeje okolní plazma. Někdy natolik, že
plazma zazáří i v RTG nebo v gama oboru. dochází často
v magnetosféře ZeměZemě – je největší z planet zemského
typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na
ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody
v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou
rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu
oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří
kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra,
troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou
odděleny tzv. Mohorovičovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na
polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak
0,4 TPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je
deformováno slunečním větrem do typického tvaru.. Na denní straně
(směrem ke Slunci) dochází ke styku magnetických silokřivek
meziplanetárního magnetického pole a vlastního pole ZeměZemě – je největší z planet zemského
typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na
ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody
v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou
rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu
oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří
kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra,
troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou
odděleny tzv. Mohorovičovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na
polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak
0,4 TPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je
deformováno slunečním větrem do typického tvaru.. Pokud jsou směry
silokřivek opačné a od SlunceSlunce – nám nejbližší hvězda, ve vesmíru
vcelku běžná hvězda tzv. hlavní posloupnosti. Je od naší Země 150 milionů
km daleko, její průměr činí 1 400 000 km. Teplota na
povrchu dosahuje 5 780 K, v centru 15 milionů K. Září
výkonem 4×1026 W. Spálí při tom 700 milionů tun
vodíku každou sekundu. k nám proudí zvýšený tok slunečního plazmatuPlazma – kvazineutrální soubor nabitých
a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to
znamená, že se v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky
nabitých částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální
a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole jako
celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu
atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat
v elektrických výbojích (blesky, zářivky), v polárních zářích,
ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách., může
dojít k přepojení mezi oběma typy silokřivek. Nabité částice pak
podél vzniklé otevřené silokřivky vnikají do horních vrstev atmosféry, kde
mohou vytvořit polární záře. Vtékající plazma naruší magnetosféru, dojde
k magnetickým bouřím. PlazmaPlazma – kvazineutrální soubor nabitých
a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to
znamená, že se v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky
nabitých částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální
a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole jako
celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu
atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat
v elektrických výbojích (blesky, zářivky), v polárních zářích,
ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. se
dostává do plazmového ohonu na noční stranu, kde způsobí další přepojení
magnetických silokřivekRekonekce
– přepojení magnetických silokřivek, při kterém prudce změní svou
dosavadní topologii do jiné, energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde
k uvolnění energie, která zahřeje okolní plazma. Někdy natolik, že
plazma zazáří i v RTG nebo v gama oboru. a vznik plazmoiduPlazmoid – kompaktní plazmový útvar, někdy
nazývaný plazmový oblak, zhustek, shluk, cluster. Plazmoid s sebou
může unášet tzv. vmrznuté magnetické pole. s vmrznutým polem.
K přepojení
magnetických silokřivekRekonekce
– přepojení magnetických silokřivek, při kterém prudce změní svou
dosavadní topologii do jiné, energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde
k uvolnění energie, která zahřeje okolní plazma. Někdy natolik, že
plazma zazáří i v RTG nebo v gama oboru. může dojít
i tehdy, je-li směr meziplanetárního pole shodný se směrem silokřivek
na denní straně. K přepojení silokřivek pak dochází na bocích
magnetosféry, nikoli přímo v oblasti místního poledne. Energie
vzniklá při přepojení se transformuje do nízkofrekvenčních oscilací
elektronů známých jako hvizdyHvizdy – nízkofrekvenční elektromagnetické
vlny (300 Hz až 30 kHz) šířící se podél magnetických silokřivek.
Charakteristické je krátkodobé trvání s postupně klesající frekvencí
vlny. Jde o modifikaci R vln. Poprvé byly pozorovány v kanálech
blesků na Zemi Barkhausenem v roce 1919. .
O možnosti přepojení magnetických silokřivek poprvé uvažoval James
Dungey v roce 1961. Přepojení bylo přímo pozorováno družicí POLAR až
v roce 2000. Měření byla doplněna o pozorování podmínek
v plazmovém ohonu z družice Geotail.
Přepojení magnetických silokřivek je důležitým jevem, který se
v přírodě uplatňuje častěji, než jsme si dosud mysleli. Pozorujeme ho
jak v kosmickém, tak v laboratorním plazmatu
a v posledních letech se magnetické přepojení dostalo oprávněně
do popředí zájmu astronomů i plazmových fyziků.
Bonus: Animace „Přepojení silokřivek magnetosféry Země“
Přepojení silokřivek Země. Na animaci je znázorněno přepojení na
denní straně, které vede na vytvoření otevřených silokřivek.
V magnetosféře vzniká jakási trhlina, kterou mohou částice slunečního
větru proudit do horních vrstev atmosféry. Zde způsobují známé polární
záře. Silokřivky zůstávají otevřené po dobu několika hodin. Trhliny
zemské magnetosféry jsou sledovány družicemi IMAGE a CLUSTER. Zdroj:
NASA GSFC.
Odkazy
|
|