Erdmagnetosphäre: Der unsichtbare Schutzschild

Magnetosphäre schützt unseren Planeten

DortErdmagnetosphäreist der Raum, der die Erde jenseits der Schichten der Atmosphäre umgibt, zwischen 700 und 65.000 km von der Oberfläche entfernt. Diese Grenze (Magnetopause) ist die Membran, die uns vom interplanetaren Raum isoliert, der vom Sonnenwind dominiert wird.

In diesem Bereich aufgerufenVan-Allen-GürtelÄhnlich einem Kokon, der die Erde umgibt, verteilen sich energiereiche Teilchen (Protonen, Elektronen) je nach Stärke des Magnetfeldes auf der Erde. Das Magnetfeld fungiert als Abschirmung und leitet den elektrischen Strom vom Körper abSonnenwind, die dann außerhalb der Magnetosphäre fließt. Der Sonnenwind besteht im Wesentlichen aus Ionen und Elektronen, die mit beträchtlicher Energie aufgeladen und durch die thermonuklearen Reaktionen unseres Sterns mit einer Geschwindigkeit von ca. 450 km/s ausgestoßen werden.

Der Druck des Sonnenwinds komprimiert den Teil der Erdmagnetosphäre, der der Sonne zugewandt ist, und dehnt den dahinter liegenden Bereich der Magnetosphäre von der Sonne weg. Die Magnetosphäre der Erde wurde 1958 bei Messungen mit Geigerzählern an Bord des ersten amerikanischen Satelliten beschrieben.Entdecken Sie 1.

Der Van-Allen-Gürtel besteht aus zwei Teilen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Der erste der Erde am nächsten liegt zwischen 700 und 10.000 km Höhe und besteht hauptsächlich aus hochenergetischen Protonen. Der zweite, größere äußere Teil liegt zwischen 13.000 und 65.000 km Höhe und besteht aus hochenergetischen Elektronen.

Die Erdoberfläche wird niemals direkt getroffen

Alle energiereichen Teilchen zirkulieren mit hoher Geschwindigkeit und werden ständig in Richtung der Pole der Magnetosphäre zurückgebracht. Der Sonnenwind trifft also nie direkt auf die Erdoberfläche. Wir leben daher in einer magnetischen Blase, geschützt vor tödlicher Sonnenstrahlung.

Nur wenige Menschen waren auf der anderen Seite der Magnetosphäre der tödlichen Sonnenstrahlung ausgesetzt, nur die Apollo-Astronauten, die zum Mond flogen, überquerten den Van-Allen-Gürtel. Selbst mit Schutzschilden war die Exposition der Astronauten auf weniger als eine Stunde begrenzt.

Der magnetische Schild entwickelt sich

DERMagnetischer Schildist nicht homogen, sondern entwickelt sich ständig weiter und verändert sich im Laufe der Zeit aufgrund komplexer physikalischer Phänomene, die im Kern auftreten.

Das geomagnetische Feld, das mehr als 3.000 km unter der Oberfläche erzeugt wird, entspringt dem magnetischen Südpol, umgibt den gesamten Planeten und dringt auf der Höhe des magnetischen Nordpols unter die Erde in Richtung Kern. Der Großteil der Strahlung fließt entlang der Magnetosphäre, ohne die Erdoberfläche zu erreichen, aber ein kleiner Teil dringt an den Süd- und Nordpolen ein, wo das Erdmagnetfeld am schwächsten ist. Dies entspricht einer ringförmigen Zone namens „Auroralzone“, die derzeit zwischen dem 65. und 75. magnetischen Breitengrad liegt.

Wenn Sonnenpartikel in diese Ringe eindringen, kollidieren sie mit neutralen Gasen in der Atmosphäre und es werden dann bunte Lichtphänomene sichtbar. Je stärker der Sonnenwind ist, desto spektakulärer sind diese leuchtenden Segel. Diese charakteristischen Schleier erscheinen wie ein diffuser Lichtvorhang, der sich sehr schnell bewegt und intensiviert, bis riesige, beeindruckende Lichtstrahlen erscheinen. Die Länge des Polarlichts kann mehrere tausend Kilometer betragen, seine Breite beträgt jedoch im Allgemeinen nicht mehr als 100 Meter.

Südatlantische Anomalie

Es gibt einen schlecht geschützten Ort auf der Erde, an dem das Magnetfeld erheblich geschwächt ist. Dieses Gebiet liegt vor der brasilianischen Küste, es wird Südatlantische Anomalie (SAA) genannt, es umfasst eine Fläche von ≈2.780 km mal 2.780 km und dehnt sich weiter aus.

Wissenschaftler haben festgestellt, dass die Sonnenstrahlung tiefer in die obere Atmosphäre eindringt und immer näher an die Erdoberfläche gelangt. In der Höhe, in der Flugzeuge fliegen, wird die Sonnenstrahlung bereits weniger gefiltert. In einer Höhe von 560 km werden einige Instrumente des Hubble-Weltraumteleskops beim Durchqueren des Gebiets ausgeschaltet.

Eine Untersuchung von Magnetiten, die in alten Tongefäßen eingefroren waren, ergab, dass das Erdmagnetfeld vor 400 Jahren 10 % stärker war als heute. Vor jeder Umkehrung des Erdmagnetfeldes nimmt seine Intensität ab. Wenn die SAA die Manifestation der Umkehrung des Magnetfeldes ist, werden wir Zeuge einer neuen Umkehrung sein!

Die Entwicklung des Erdmagnetfeldes über Jahrtausende hinweg wurde in vulkanischen Lavakernen analysiert, da abgekühlte Lava die Ausrichtung und Stärke des damaligen Magnetfeldes beibehält. Sie zeigen somit die Polarisationsumkehrungen des Feldes. Geophysiker haben in den letzten 28 Millionen Jahren viele davon aufgezeichnet und jedes Mal nimmt die Feldintensität deutlich ab. Die letzte Umkehr fand vor 750.000 Jahren statt und viele Wissenschaftler glauben, dass wir derzeit eine weitere abrupte Umkehr erleben. Wir werden immer mehr Polarlichter an Orten sehen, an denen es vorher keine gab.

Wo wird das Magnetfeld erzeugt?

Das Erdmagnetfeld wird wahrscheinlich durch Wechselwirkungen zwischen dem eisenreichen inneren und äußeren Kern erzeugt, die einen riesigen Dynamo erzeugen. Dadurch entsteht ein starkes und stabiles Magnetfeld, in dem magnetische Flüsse vom Südpol des Kerns ausgehen und über den Nordpol in die Erdsphäre zurückkehren.

Im Erdkern erhitzen Ströme aus dem festen Innenkern der Erde den flüssigen Außenkern und erzeugen Partikelströme um das geschmolzene Metall, die langsam auf- und absinken. Unter der Wirkung der Erdrotation rotieren die Ströme um sich selbst und erzeugen ein Magnetfeld, das an die Oberfläche springt und sich in den umgebenden Raum ausbreitet.

Hinweis::
Messungen an Proben von Marsmeteoriten haben gezeigt, dass der Mars sein Magnetfeld verloren haben muss. In den ersten 50 Millionen Jahren verfügte der Mars über ein starkes Magnetfeld. Den Sonnenwinden ausgesetzt, wurde der Mars zu dem kargen roten Planeten, den wir heute kennen. Es war halb so groß wie die Erde, kühlte schneller ab und der Dynamo hörte auf.