ماه برای حفظ میدان مغناطیسی زمین مهم است. آیا ماه میدان مغناطیسی دارد میدان مغناطیسی قطب جنوب ماه

میدان مغناطیسی

اثرات گرانشی ناشی از حضور ماه و خورشید باعث تغییر شکل چرخه ای گوشته زمین می شود و در نتیجه محور چرخش آن را تکان می دهد. این اثر مکانیکی بر کل سیاره به عنوان یک کل تأثیر می گذارد و باعث ایجاد جریان های قوی در هسته خارجی می شود که از آهن مایع با ویسکوزیته بسیار کم تشکیل شده است. چنین جریان هایی برای ایجاد کافی است میدان مغناطیسیزمین

میدان مغناطیسی زمین دائماً از ما در برابر ذرات باردار و تشعشعات تولید شده توسط خورشید محافظت می کند. این سپر توسط ژئودینامو، حرکت سریع مقادیر عظیمی از آلیاژ آهن مایع در هسته بیرونی زمین تشکیل شده است. برای حفظ این میدان مغناطیسی تا به امروز، طبق مدل کلاسیک، زمین به هسته ای نیاز داشت که در 4.3 میلیارد سال گذشته حدود 3000 درجه سانتیگراد سرد شده باشد.

اکنون، تیمی از محققان از CNRS و دانشگاه پاسکال می گویند که دمای هسته تنها 300 درجه سانتی گراد کاهش یافته است. این به دلیل این واقعیت است که تا کنون دانشمندان تأثیر ماه را در نظر نگرفته اند، که اعتقاد بر این است که این تفاوت را جبران کرده و ژئودینامو را در حالت فعال نگه داشته است. کار محققان در 30 مارس 2016 در مجله Earth and Planetary Science Letters منتشر شد.

مدل کلاسیک تشکیل میدان مغناطیسی زمین یک پارادوکس دارد: وقتی ژئودینامو کار می‌کند، هسته زمین که چهار میلیارد سال پیش کاملاً مذاب بود و در آن زمان دمایی حدود 6800 درجه سانتی‌گراد داشت، سرد می‌شد. 3800 درجه سانتی گراد با این حال، شبیه‌سازی‌های اخیر از تکامل اولیه دمای داخلی سیاره، همراه با مطالعات ژئوشیمیایی ترکیب قدیمی‌ترین کربناتیت‌ها و بازالت‌ها، چنین خنک‌کاری را تایید نکرده‌اند. بنابراین، محققان پیشنهاد می کنند که ژئودینامو منبع دیگری از انرژی دارد.

زمین شکل کمی مسطح دارد و بر روی یک محور کج که حول قطب ها می چرخد ​​می چرخد. گوشته آن به دلیل اثرات جزر و مدی ناشی از ماه تغییر شکل الاستیک دارد. محققان نشان داده اند که این اثر می تواند به طور مداوم حرکت آلیاژ آهن مایع را که هسته بیرونی را تشکیل می دهد تحریک کند و در نتیجه میدان مغناطیسی زمین را ایجاد کند. به دلیل انتقال انرژی گرانشی حاصل از چرخش سیستم زمین-ماه-خورشید، زمین به طور مداوم 3700 میلیارد وات نیرو دریافت می کند که تصور می شود بیش از 1000 میلیارد وات آن برای ایجاد این نوع حرکت در بیرون در دسترس باشد. هسته این انرژی برای تولید میدان مغناطیسی زمین کافی است و در نتیجه پارادوکس اصلی را حل می کند نظریه کلاسیک. تأثیر نیروهای گرانشی بر میدان مغناطیسی سیاره قبلاً برای دو قمر مشتری ثبت شده است: آیو و اروپا، و همچنین برای تعدادی از سیارات فراخورشیدی.

از آنجایی که نه چرخش زمین به دور محور خود، نه جهت محور آن، و نه مدار ماه ثابت است، تأثیر ترکیبی آنها بر حرکت در هسته ناپایدار است و می تواند باعث ایجاد نوسان در دینام شود. این فرآیند ممکن است حضور مناطق گرمتر را در هسته خارجی و در مرز آن با گوشته زمین توضیح دهد. که به نوبه خود می تواند منجر به رویدادهای آتشفشانی بزرگ در تاریخ زمین شود. یک مدل جدید نشان می دهد که تأثیر ماه بر زمین بسیار فراتر از جزر و مد ساده است.

اخیراً کشف شد که ماه نیز دارای خواص مغناطیسی است. داده‌های به‌دست‌آمده از کاوشگرهای خودکار به دانشمندان گفتند که باد خورشیدی در اطراف ماه جریان دارد و با آن کاملاً متفاوت از زمین تعامل دارد، زیرا برخلاف سیاره ما، میدان مغناطیسی خاص خود را ندارد. اما این اصلا او را متوقف نمی کند ...

در اطراف زمین، جریان باد خورشیدی مگنتوسفر را تشکیل می دهد - حفره ای به شکل یک قطره بزرگ دراز که درون آن یک میدان ژئومغناطیسی خود را نشان می دهد. قسمت سر همیشه رو به خورشید است، از جایی که باد خورشیدی می آید، فاصله تا مرز آن 10-12 شعاع زمین است، یعنی حدود 70 هزار کیلومتر. در سمت شب زمین، در جهت ضد خورشید، دم طولانی مگنتوسفر بیش از 200 شعاع زمین را گسترش می دهد، طول آن بیش از یک میلیون کیلومتر است. و این مگنتوسفر همراه با زمین در مدار پرواز می کند و زمین را در بر می گیرد و از سیاره در برابر تشعشعات مضر موج کوتاه محافظت می کند.

اما این تمام پوسته مغناطیسی زمین است. در مورد ماهواره سیاره ما چطور؟ اطلاعات تجربی موثق در مورد میدان مغناطیسی ماه اولین بار توسط دانشمندان روسی از موسسه مغناطیس زمینی، یونوسفر و انتشار امواج رادیویی آکادمی علوم روسیه بدست آمد، زمانی که اولین پرواز موفقیت آمیز یک فضاپیما از زمین به ماه انجام شد. در سال 1959 راه اندازی شد. این باید به طور خاص مورد بحث قرار گیرد، زیرا این مأموریت فضایی برای اولین بار مجهز به ابزارهای علمی بود که داده های علمی را در طول پرواز از زمین به ماه به صورت تله متری به مرکز کنترل مخابره می کرد، زیرا سرنوشت ماموریت کوتاه بود - پرواز به ماه و سقوط در یک فرود سخت ...

در 12 سپتامبر 1959، پرتابگر Vostok-L به فضا پرتاب شد که ایستگاه بین سیاره‌ای خودکار Luna-2 (AIS) را در مسیر پرواز به ماه قرار داد. این فضاپیما سیستم محرکه خود را نداشت و به سادگی در 14 سپتامبر 1959 برای اولین بار در جهان با رسیدن به سطح ماه در منطقه Mare Serenity در نزدیکی دهانه های Aristil، Archimedes و Autolycus سقوط کرد. یک نشان نشان نشان اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی به سطح ماه تحویل داده شد! ن. اس. خروشچف در سفر خود به ایالات متحده یک کپی از پرچم را به رئیس جمهور آمریکا آقای آیزنهاور به عنوان یادگاری تقدیم کرد.

از نقطه نظر دستاوردهای علمیاین اولین آزمایش موفق بود. فضاپیمای لونا 2 مجهز به تجهیزات علمی بود: شمارنده های سوسوزن، شمارنده های گایگر، مغناطیس سنج ها و آشکارسازهای ریزشهاب سنگ. کارمند ازمیران، رئیس آزمایشگاه S. Sh. Dolginov، متخصص مغناطیس سیاره ای، مسئول مغناطیس سنج ها بود. سیگنال‌های تله‌متری از ابزارها با موفقیت دریافت شدند، اما سیگنال‌های مغناطیس‌سنج‌ها قدر میدان مغناطیسی ماه را نشان نمی‌دادند! آزمایشی برای اندازه گیری مغناطیس ماه انجام شد و لازم بود که به ابزارهای خود اطمینان داشته باشید و شجاعت فوق العاده ای داشته باشید تا بلافاصله دیدگاه خود را بیان کنید، همانطور که S. Sh. او گفت که ماه میدان مغناطیسی خود را در پیکربندی دوقطبی ندارد! نتایج در مطبوعات علمی روسیه منتشر شد. این اولین کشف اینگونه بود که ماه را به عنوان یک جرم کیهانی غیر مغناطیسی تعریف می کرد!

سال ها از اولین قدم ها به فضا می گذرد. اکنون ماموریت های فضایی متعدد و متنوع هستند، از جمله اندازه گیری میدان های مغناطیسی در باد خورشیدی و مگنتوسفر، در سیارک ها و سیارات دیگر. و اکنون می توانید موارد بیشتری را مطالعه و کشف کنید جلوه های ظریفو تعاملات

و اخیراً مشخص شد که ماه که میدان مغناطیسی خود را ندارد، با این وجود بر میدان های مغناطیسی باد خورشیدی تأثیر می گذارد و این تغییرات ده ها هزار کیلومتر از سطح ماه شناسایی می شوند. این به دلیل ویژگی های جریان اطراف ماه با جریان مداوم پلاسما است که مستقیماً از خورشید می شتابد، که بسیار متغیر است، پارامترهای آن به سرعت تغییر می کند. سرعت و چگالی ذرات در پلاسمای روبه‌رو تغییر می‌کند، و همچنین میدان مغناطیسی بین سیاره‌ای که توسط باد خورشیدی حمل می‌شود، از واحد تا ده‌ها nT متغیر است.

اما چرا این همه اتفاق می افتد، زیرا ماه به دلیل فقدان میدان مغناطیسی خود، مغناطیس کره ندارد؟ نکته اینجاست: جریان پلاسمای باد خورشیدی آزادانه به سطح ماهواره در سمت روشن ماه می رسد. اما با این وجود، خود حامل یک میدان مغناطیسی بین سیاره ای از خورشید است و یک رسانه رسانا است که ساختار و رفتار آن هنگام گردش به دور ماه بسیار پیچیده تر از آن چیزی است که محققان ناسا تصور می کردند، همانطور که در یک بیانیه مطبوعاتی اخیر گزارش شده است. .

حتی در فواصل حدود 10 هزار کیلومتری از سطح ماه، جریان‌های پلاسمایی یون‌ها و الکترون‌ها ثبت می‌شوند که اختلالات آشفته‌ای را در جریان بادهای خورشیدی پیش رو ایجاد می‌کنند. پارامترهای پلاسما خیلی قبل از سطح ماه تغییر می کنند.

این پدیده تلاطم در باد خورشیدی مدتها قبل از مانع در داده های بسیاری از فضاپیماها شناسایی شد: کاوشگر آمریکایی Lunar Prospector، ماهواره ژاپنی Kaguya (SELENE)، Chang 'e-2 چینی، Chandrayaan-1 هندی.

کاوشگر فضایی ARTEMIS، علاوه بر تغییرات در چگالی و انرژی الکترون ها و یون ها، وجود امواج الکترومغناطیسی و الکترواستاتیکی را در فاصله ای حتی بیشتر از ماه در جریان باد خورشیدی شناسایی کرد. این ناحیه در هنگام گردش در اطراف یک مانع، به اصطلاح "پیش لرزه"، شبیه منطقه ای از پلاسمای فشرده است. این پدیده قبل از موج ضربه ای کمانی در مگنتوسفر زمین رخ می دهد. از آنجایی که ماه، همانطور که در بالا ذکر شد، مغناطیس کره ندارد، این پدیده را به احتمال زیاد باید به ویژگی های پلاسما در اطراف موانع نسبت داد. مدل‌سازی رایانه‌ای فرآیندهای پلاسما نشان داده است که مستقیماً در نزدیکی سطح ماه تحت تأثیر تابش خورشیدی، زمانی که جریان پلاسما بالا می‌رود، متغیر است.. معلوم شد که آنها می توانند الکترون های آزاد شده از لایه های الکترونی اتم ها را توسط پرتوهای فرابنفش خورشید شتاب دهند. جریان‌های یونی از پروتون‌های باد خورشیدی تشکیل می‌شوند و تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی ضعیف مغناطیسی باقیمانده، که در سنگ‌های سطحی ماهواره زمین در مناطق خاصی از سطح ماه حفظ می‌شوند، بازتاب می‌شوند. این جریان‌های یون به فضا بازتاب می‌شوند و شبیه فواره‌های فواره‌ها هستند.

میدان‌های الکترومغناطیسی مغناطیسی پسماند که در فاصله‌های چند متری از سطح ظاهر می‌شوند، آشفتگی‌های متلاطم را در بادهای خورشیدی در هزاران کیلومتری ماه تحریک می‌کنند. پدیده های مشابهی می تواند در مجاورت دیگر اجرام منظومه شمسی که میدان مغناطیسی جهانی خود را ندارند رخ دهد. جریان باد خورشیدی در اطراف چنین موانعی اثرات غیرمنتظره پلاسمایی زیادی را نشان داده است که نیاز به تحقیقات بیشتر دارد.

این داده ها برای تعیین ایمنی ماموریت های سرنشین دار به ماه مهم هستند.

میدان مغناطیسی ماه رازی است که اخترفیزیکدانان را درگیر خود کرده است، زیرا اگر وجود داشته باشد، دلایلی برای آن وجود دارد. و همانطور که معلوم شد، در واقع، میدان مغناطیسی ماه ممکن است به این دلیل باشد که هسته ای در اختیار دارد که از نظر ترکیب و خواص آن شبیه "قلب" زمین است. هنگامی که در دهه 60-70 آپولوس شروع به تحویل نمونه های سنگی از ماه کرد، دانشمندان شگفت زده شدند، زیرا در شرایط گرانش ضعیف موجود، این نمونه ها باید تا حدودی متفاوت می بودند. از آن زمان تاکنون دو دیدگاه علمی متضاد در جهان ظاهر شده است. بر اساس اولی، اعتقاد بر این است که ماه همیشه به شکلی بوده است که ما آن را می شناسیم، تنها به لطف برخورد آن دسته از شهاب سنگ هایی که دهانه های بزرگی بر روی آن به جا گذاشته اند، شکل گرفته است.

و طبق نظریه دوم، پوسته بیرونی ماه به دلیل فرآیندهایی که در زیر سطح پوسته ماه رخ می دهد، تشکیل شده است. همانطور که مشخص شد، هنگام مطالعه نمونه هایی که سی سال پیش از ماه به زمین آورده شدند، بیشتر آنها توسط خود ماه تشکیل شده بودند و تحت تأثیر شهاب سنگ ها قرار نگرفتند. این بدان معناست که تشکیل آن مربوط به فرآیندهای تکتونیکی در هسته ماه و در لایه های بالایی گوشته است که با گذشت زمان سخت شده است. محققان موسسه فناوری ماساچوست توانستند ثابت کنند که در داخل ماه، حتی در حال حاضر، هسته ای وجود دارد که از آهن مذاب تشکیل شده است. مطالعات بیشتر و بیشتری به این موضوع اشاره می کنند که ممکن است یک هسته آهن مذاب بزرگ در داخل ماه وجود داشته باشد، یا حداقل این همان چیزی است که بیشتر تحقیقات به آن اشاره می کنند. ایان گاریک-بتل، رهبر تیم علمی، دقیقا به چنین نتیجه ای می رسد.

احتمالاً ارزش این را دارد که توضیح دهیم که چرا دانشمندان این همه توجه دارند، دانشمندان به ساختار ماه توجه زیادی می کنند، چرا آنها معتقدند که هسته چیزی باورنکردنی است، زیرا در زمین است، چرا نباید در نزدیکترین ماهواره ما باشد. . در واقع، دانشمندان مدت‌ها بر این باور بودند که این شکل‌گیری ماه متعلق به نوعی از آثار است. منظومه شمسی. این به سادگی یک توپ سنگی بزرگ است که نمی تواند هسته خود را داشته باشد. اما این تصور غلط را می توان به راحتی توضیح داد، زیرا در واقع، تعیین آنچه در ماه وجود دارد چندان ساده نیست، زیرا این کار آسانی نیست. به هر حال، نفوذ به چنین اعماق غیرممکن است. و تنها زمانی می‌توان فرض درستی داشت که مواد کافی از سطح جمع‌آوری شد و «روش‌های تحقیق پیشرفته» ظاهر شد. در واقع، اکنون حجم زیادی از مطالب واقعی در ماهواره جمع آوری شده است که درک فرآیندهایی را که روی آن اتفاق می افتد بسیار تسهیل می کند. اما هیچ کس نمی تواند بگوید تحقیقات بیشتر چگونه پیشرفت خواهد کرد - اطلاعات دقیق تری در مورد ساختار و توسعه زمین شناسی و زمین ساخت ماه مورد نیاز است.

چندین میلیارد سال پیش، ماه تقریباً همان میدان مغناطیسی قوی زمین را داشت، اگرچه شدت آن حدود 30 برابر کمتر بود. میدان مغناطیسی زمین و برخی از سیارات دیگر یک عملکرد محافظتی را ایفا می کند و بخش زیادی از باد خورشیدی را که لایه ازن را تخریب می کند، منحرف می کند.

میدان مغناطیسی زمین از حرکت ذرات در هسته مایع ایجاد می شود. هسته ماه ساختار کمی متفاوت دارد و از نظر اندازه بسیار کوچکتر است. اما دانشمندان پیشنهاد و تقریباً ثابت کرده‌اند که سال‌ها پیش چنین هسته‌ای در ماه وجود داشت. میدان مغناطیسی قدرتمندی ایجاد کرد. وجود مغناطش در اطراف ماه این نظریه را رد می کند که این سیاره یک صخره عظیم است و نمی تواند هسته خود را داشته باشد. نمی توان به اعماق ماه نگاه کرد و ساختار را به خوبی بررسی کرد، اما بر اساس علائم غیر مستقیم خاصی می توان این کار را انجام داد.

فرضیه دوم این بود که مغناطش توسط هسته فلزی کوچک ماه ایجاد نشده است، بلکه توسط یک لایه ضخیم سنگ مذاب (مایع) که در بالای آن قرار گرفته است.

میدان مغناطیسی ماه مدرن

در واقع میدان مغناطیسی سیاره مدرن ماه از شارهای ثابت و متغیر تشکیل شده است. میدان های ثابت توسط سنگ های سطحی مغناطیسی ایجاد می شوند. آنها خیلی سریع از یک نقطه به نقطه دیگر تغییر می کنند. میدان های متغیر در اعماق ماه به وجود می آیند.

میدان مغناطیسی ماه در حال حاضر بسیار ضعیف است. کشش آن تقریباً 0.5 گاما است. کارشناسان توضیح می دهند که این تقریباً 0.1٪ از قدرت میدانی زمین است. میدان الکتریکی نزدیک ماه اندازه‌گیری نشد، اما مطالعات انجام شد و دانشمندان دریافتند که وجود دارد و به دلیل تأثیر جزر و مدی قابل توجه از زمین، توزیع مجدد بارهای الکتریکی در داخل ماه باید اتفاق بیفتد.

میدان مغناطیسی زمین دائماً از ما در برابر ذرات باردار و تشعشعاتی که از خورشید به ما می‌آیند محافظت می‌کند. این سپر با حرکت سریع مقدار زیادی آهن مذاب در هسته بیرونی زمین (ژئودینامو) ایجاد می شود. برای اینکه میدان مغناطیسی تا به امروز زنده بماند، مدل کلاسیک سرد شدن هسته را تا 3000 درجه سانتیگراد در طول 4.3 میلیارد سال گذشته پیش بینی می کند.

با این حال، گروهی از محققان مرکز ملی تحقیقات علمیفرانسه و دانشگاه بلز پاسکال گزارش دادند که دمای هسته تنها 300 درجه کاهش یافته است. عمل ماه که قبلا نادیده گرفته شده بود، تفاوت دما را جبران کرد و ژئودینامو را حفظ کرد. این کار در 30 مارس 2016 در مجله Earth and Planetary Science Letters منتشر شد.

مدل کلاسیک تشکیل میدان مغناطیسی زمین یک پارادوکس را به وجود آورده است. برای اینکه ژئودینامو کار کند، زمین باید 4 میلیارد سال پیش کاملاً مذاب بوده باشد و هسته آن باید به آرامی از 6800 درجه در آن زمان به 3800 درجه امروز سرد شده باشد. اما مدل‌سازی‌های اخیر از تکامل اولیه دمای داخلی سیاره، همراه با مطالعات ژئوشیمیایی ترکیب قدیمی‌ترین کربناتیت‌ها و بازالت‌ها، چنین خنک‌کاری را پشتیبانی نمی‌کند. بنابراین، محققان پیشنهاد می کنند که ژئودینامو منبع دیگری از انرژی دارد.

زمین یک شکل کمی مسطح و یک محور چرخش کج دارد که به دور قطب ها می چرخد. گوشته آن به دلیل اثرات جزر و مدی ناشی از ماه به طور ارتجاعی تغییر شکل داده است. محققان نشان داده اند که این اثر می تواند به طور مداوم حرکت آهن مذاب را در هسته بیرونی تحریک کند که به نوبه خود میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می کند.

سیاره ما به طور مداوم 3700 میلیارد وات نیرو از طریق انتقال انرژی چرخشی گرانشی از منظومه زمین-ماه-خورشید دریافت می کند و تصور می شود بیش از 1000 میلیارد وات در دسترس ژئودینامو باشد. این انرژی برای تولید میدان مغناطیسی زمین کافی است و همراه با ماه، این تناقض اصلی نظریه کلاسیک را توضیح می دهد. تأثیر نیروهای گرانشی بر میدان مغناطیسی سیاره به مدت طولانی توسط مثال ماهواره های مشتری Io و Europa و همچنین برای تعدادی از سیارات فراخورشیدی تأیید شده است.

از آنجایی که نه چرخش زمین حول محور خود، نه جهت محور، و نه مدار ماه منظم است، اثر ترکیبی آنها ناپایدار است و می تواند باعث ایجاد نوسان در ژئودینامو شود. این فرآیند ممکن است برخی از پالس های حرارتی را در هسته بیرونی و در مرز آن با گوشته زمین توضیح دهد.

بنابراین، مدل جدیدنشان می دهد که تأثیر ماه بر زمین بسیار فراتر از جزر و مد است.

در عین حال، پیشنهاداتی مبنی بر دخالت ماه در مخلوط کردن هسته زمین وجود دارد. ماه ممکن است در اختلاط هسته زمین نقش داشته باشد. پس از تحقیقات، دانشمندان فرانسوی به این نتیجه رسیدند، همانطور که در صفحات Earth and Planetary Science Letters آمده است.

به گفته دانشمندان سیاره‌شناسی و ژئوفیزیکدانان فرانسوی، ماه می‌تواند با کمک نیروهای جزر و مدی هسته زمین را با هم مخلوط کند و در نتیجه میدان ژئومغناطیسی را حفظ کند. همانطور که مشخص است، میدان مغناطیسی سیاره را از ذرات باردار کیهانی محافظت می کند، اما تنها به لطف زمین برای چنین مدت طولانی حفظ نمی شد.

نسخه ای وجود دارد که ماه به مخلوط کردن هسته خارجی مایع آهن و نیکل کمک می کند، که از سرد شدن این عناصر جلوگیری می کند و به آنها اجازه می دهد به فعالیت های خود ادامه دهند. همانطور که قبلا تصور می شد، عملکرد میدان ژئومغناطیسی با چرخش زمین و همچنین اختلاف دما بین لایه های داخلی و خارجی تضمین می شود.

دانشمندان محاسبه کردند که هسته های بیرونی باید 5.4 هزار درجه در طول 4.3 میلیارد سال سرد می شدند، اما در نهایت آنها فقط چند صد درجه سرد شدند. این نشان می دهد که مکانیسم میدان مغناطیسی زمین نیز تحت تأثیر یک مکانیسم خارجی است. آنها می توانند نیروهای جزر و مدی باشند که به دلیل میدان گرانشی ماه به وجود می آیند.

انرژی ای که زمین در اثر نیروهای جزر و مدی دریافت می کند باید برای عملکرد صحیح میدان مغناطیسی سیاره کافی باشد.