Magnetfelt
Gravitasjonseffekter forårsaket av tilstedeværelsen av månen og solen forårsaker syklisk deformasjon av jordens mantel, og ryster dermed rotasjonsaksen. Denne mekaniske effekten påvirker hele planeten som helhet og forårsaker sterke strømmer i den ytre kjernen, som består av flytende jern med svært lav viskositet. Slike strømmer er tilstrekkelige til å skape magnetisk felt Jord.
Jordens magnetfelt beskytter oss hele tiden mot ladede partikler og stråling som genereres av solen. Dette skjoldet er dannet av geodynamo, den raske bevegelsen av enorme mengder flytende jernlegering i jordens ytre kjerne. For å opprettholde dette magnetfeltet frem til i dag, ifølge den klassiske modellen, krevde jorden en kjerne som ble avkjølt med rundt 3000°C i løpet av de siste 4,3 milliarder årene.
Nå sier et team av forskere fra CNRS og University of Pascal at kjernetemperaturen har sunket med bare 300 °C. Dette skyldes det faktum at forskerne til nå ikke har tatt hensyn til effekten av Månen, som antas å ha kompensert for denne forskjellen og holdt geodynamoen i aktiv tilstand. Forskernes arbeid ble publisert 30. mars 2016 i tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters.
Den klassiske modellen for dannelsen av jordens magnetfelt har et paradoks: når geodynamoen opererer, ville jordkjernen, som ble fullstendig smeltet for fire milliarder år siden og på den tiden hadde en temperatur på rundt 6800°C i dag, avkjølt til 3800°C. Nyere simuleringer av den tidlige utviklingen av planetens indre temperatur, sammen med geokjemiske studier av sammensetningen av de eldste karbonatittene og basaltene, har imidlertid ikke bekreftet slik avkjøling. Dermed antyder forskerne at geodynamoen har en annen energikilde.
Jorden har en litt flatere form og roterer på en skråakse som svinger rundt polene. Mantelen er elastisk deformert på grunn av tidevannseffekter forårsaket av månen. Forskere har vist at denne effekten kontinuerlig kan stimulere bevegelsen til den flytende jernlegeringen som utgjør den ytre kjernen, og i sin tur generere jordens magnetfelt. På grunn av overføringen av gravitasjonsenergi fra rotasjonen av jord-måne-sol-systemet, mottar jorden kontinuerlig 3700 milliarder watt kraft, hvorav mer enn 1000 milliarder watt antas å være tilgjengelig for å skape denne typen bevegelse i det ytre. kjerne. Denne energien er nok til å generere jordens magnetfelt, og dermed løse hovedparadokset klassisk teori. Påvirkningen av gravitasjonskrefter på planetens magnetfelt er allerede dokumentert for to av Jupiters måner: Io og Europa, samt for en rekke eksoplaneter.
Siden verken jordens rotasjon rundt sin akse, eller retningen til dens akse eller Månens bane er konstant, er deres kombinerte innflytelse på bevegelsen i kjernen ustabil og kan forårsake svingninger i dynamoen. Denne prosessen kan forklare tilstedeværelsen av varmere områder i den ytre kjernen og ved dens grense til jordkappen. Noe som igjen kan føre til store vulkanske hendelser i jordens historie. En ny modell viser at Månens innflytelse på jorden går langt utover enkle tidevann.
Det ble nylig oppdaget at månen også har magnetiske egenskaper. Data hentet fra automatiske sonder fortalte forskerne at solvinden strømmer rundt månen og samhandler med den helt annerledes enn med jorden, fordi den, i motsetning til planeten vår, ikke har sitt eget magnetfelt. Men det stopper henne ikke i det hele tatt...
Rundt jorden danner strømmen av solvind magnetosfæren - et hulrom i form av en enorm, langstrakt dråpe, i hvilken et geomagnetisk felt manifesterer seg. Hodedelen vender alltid mot solen, hvorfra solvinden kommer, er avstanden til grensen 10-12 jordradier, det vil si omtrent 70 tusen kilometer. På nattsiden av jorden, i antisolar retning, strekker den lange halen av magnetosfæren seg mer enn 200 jordradier, lengden er mer enn en million kilometer. Og denne magnetosfæren flyr i bane sammen med jorden, omslutter jorden og beskytter planeten mot skadelig kortbølget stråling.
Men dette er hele jordens magnetiske skall. Hva med satellitten til planeten vår? Pålitelig eksperimentell informasjon om Månens magnetfelt ble først innhentet av russiske forskere fra Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the Russian Academy of Sciences, da den første vellykkede flyvningen av et romfartøy fra Jorden til Månen var lansert i 1959. Dette må diskuteres spesielt, siden dette romoppdraget for første gang ble utstyrt med vitenskapelige instrumenter som telemetrisk overførte vitenskapelige data til kontrollsenteret under flyturen fra jorden til månen, fordi oppdragets skjebne var kort - å fly til månen og krasj i en hard landing...
Den 12. september 1959 ble Vostok-L bæreraket skutt opp, som plasserte Luna-2 automatisk interplanetær stasjon (AIS) på en flyvei til Månen. Romfartøyet hadde ikke sitt eget fremdriftssystem og styrtet rett og slett den 14. september 1959, for første gang i verden og nådde Månens overflate i Mare Serenity-regionen nær kratrene Aristil, Archimedes og Autolycus. En vimpel som viser våpenskjoldet til Union of Soviet Socialist Republics ble levert til Månens overflate! N. S. Khrusjtsjov presenterte et duplikat av vimpelen til den amerikanske presidenten, Mr. Eisenhower, som en suvenir under hans reise til USA.
Fra synspunktet vitenskapelige prestasjoner dette var det første vellykkede eksperimentet. Romfartøyet Luna 2 var utstyrt med vitenskapelig utstyr: scintillasjonstellere, geigertellere, magnetometre og mikrometeorittdetektorer. IZMIRAN-ansatt, leder for laboratoriet S. Sh Dolginov, en spesialist i planetarisk magnetisme, var ansvarlig for magnetometrene. Telemetrisignaler fra instrumentene ble mottatt, men signalene fra magnetometrene viste ikke størrelsen på Månens magnetfelt! Et eksperiment for å måle Månens magnetisme ble utført, og det var nødvendig å ha tillit til instrumentene dine og ekstraordinært mot til å umiddelbart uttrykke synspunktet ditt, slik S. Sh Dolginov gjorde. Han sa at månen ikke har sitt eget magnetfelt i en dipolkonfigurasjon! Resultatene ble publisert i russisk vitenskapelig presse. Dette er hvordan denne første oppdagelsen ble gjort, som definerte Månen som en ikke-magnetisk kosmisk kropp!
År har gått siden de første skrittene ut i verdensrommet. Nå er romoppdrag mange og varierte, inkludert måling av magnetiske felt i solvinden og magnetosfæren, på asteroider og andre planeter. Og nå kan du studere og oppdage mye mer subtile effekter og interaksjoner.
Og nylig viste det seg at Månen, som ikke har sitt eget magnetfelt, likevel påvirker magnetfeltene i solvinden, og disse endringene blir oppdaget titusenvis av kilometer fra månens overflate. Dette skyldes særegenhetene til strømmen rundt månen med en kontinuerlig strøm av plasma som suser direkte fra solen, som er veldig variabel, parameterne varierer raskt. Hastigheten og tettheten til partikler i det møtende plasmaet endres, så vel som det interplanetariske magnetfeltet som bæres av solvinden, varierende fra enheter til titalls nT.
Men hvorfor skjer alt dette, siden Månen ikke har en magnetosfære på grunn av mangelen på sitt eget magnetfelt? Poenget er dette: strømmen av solvindplasma når fritt overflaten av satellitten på den opplyste siden av Månen. Men den selv bærer likevel et interplanetært magnetfelt fra solen og er et ledende medium, hvis struktur og oppførsel når den strømmer rundt månen viste seg å være mye mer kompleks enn NASA-forskere antok, som rapportert i en fersk pressemelding .
Selv i avstander på rundt 10 tusen kilometer over Månens overflate, registreres plasmastrømmer av ioner og elektroner, noe som skaper turbulente forstyrrelser i den kommende solvindstrømmen. Plasmaparametere endres lenge før månens overflate.
Disse fenomenene med turbulens i solvinden lenge før hindringen ble identifisert i dataene til mange romfartøyer: den amerikanske sonden Lunar Prospector, den japanske satellitten Kaguya (SELENE), den kinesiske Chang ′ e-2, den indiske Chandrayaan-1.
Romsonden ARTEMIS, i tillegg til endringer i tettheten og energien til elektroner og ioner, oppdaget tilstedeværelsen av elektromagnetiske og elektrostatiske bølger i enda større avstand fra Månen i solvindstrømmen. Denne regionen ligner en sone med komprimert plasma når den flyter rundt en hindring, det såkalte "forstøtet". Dette fenomenet oppstår før buesjokkbølgen i jordens magnetosfære. Siden Månen, som nevnt ovenfor, ikke har en magnetosfære, bør dette fenomenet mest sannsynlig tilskrives særegenhetene til plasma som strømmer rundt hindringer. Datamodellering av plasmaprosesser har vist at direkte nær overflaten av månen under påvirkning av solstråling, når plasmastrømmen løper opp, varierer. Det viste seg at de kan akselerere elektroner som frigjøres fra elektronskallene til atomer av ultrafiolette stråler fra solen. Ionestrømmer dannes fra protoner i solvinden og reflekteres tilbake under påvirkning av svake magnetiske felt av remanent magnetisering, som er bevart i overflatebergartene til jordens satellitt i visse områder av månens overflate. Disse strømmene av ioner reflekteres tilbake til verdensrommet og ligner strålene fra fontener.
Elektromagnetiske felt med remanent magnetisering, som vises i avstander på bare noen få meter fra overflaten, stimulerer turbulente forstyrrelser i solvinden tusenvis av kilometer fra Månen. Lignende fenomener kan oppstå i nærheten av andre kropper i solsystemet som ikke har sitt eget globale magnetfelt. Strømmen av solvind rundt slike hindringer har avslørt mange uventede plasmaeffekter som krever videre forskning.
Disse dataene er viktige for å bestemme sikkerheten til bemannede oppdrag til Månen.
Månens magnetfelt er et mysterium som har hjemsøkt astrofysikere, for hvis det eksisterer, så er det grunner til det. Og som det viste seg, kan Månens magnetfelt faktisk skyldes det faktum at den har en kjerne til rådighet, som i sin sammensetning og egenskaper ligner jordens "hjerte". Da Apolloene på 60-70-tallet begynte å levere steinprøver fra Månen, ble forskerne overrasket, for under de eksisterende forholdene med svak gravitasjon burde disse prøvene vært noe annerledes. Siden den gang har to motstridende vitenskapelige synspunkter dukket opp i verden. I følge den første antas det at Månen alltid har vært slik vi kjenner den ble dannet bare takket være nedslagene fra de meteorittene som etterlot store kratere på den.
Og ifølge den andre teorien ble månens ytre skall dannet på grunn av prosessene som skjer under overflaten av månens skall. Som det viste seg, da man studerte prøver brakt til jorden fra månen for tretti år siden, ble de fleste av dem dannet av månen selv og ble ikke påvirket av meteoritter. Dette betyr at dannelsen er relatert til hvilke tektoniske prosesser som fant sted i månens kjerne og i de øvre lagene av mantelen, som stivnet over tid. Forskere ved Massachusetts Institute of Technology kunne fastslå at inne i månen, selv nå, er det en kjerne som består av smeltet jern. Flere og flere studier siterer at det kan være en stor smeltet jernkjerne inne i Månen, eller det er i det minste det mesteparten av forskningen peker på. Ian Garrick-Bethell, lederen for det vitenskapelige teamet, kommer til nettopp en slik konklusjon.
Det er sannsynligvis verdt å forklare hvorfor forskere legger så mye oppmerksomhet, forskere legger så mye vekt på månens struktur, hvorfor de tror at kjernen er noe utrolig, fordi den er i jorden, hvorfor skulle den ikke være i vår nærmeste satellitt . Faktisk har forskere lenge trodd at denne formasjonen av månen tilhører en slags relikvier solsystemet. Det er rett og slett en stor steinkule som ikke kan ha sin egen kjerne. Men denne misforståelsen kan lett forklares, fordi det faktisk ikke er så enkelt å bestemme hva som er inne i Månen, fordi dette ikke er en lett oppgave. Tross alt er det umulig å trenge til slike dybder. Og det var mulig å gjøre en riktig antagelse bare når tilstrekkelig materiale ble samlet inn fra overflaten og "avanserte forskningsmetoder" dukket opp. Faktisk er det nå samlet inn en stor mengde faktamateriale på satellitten, noe som i stor grad letter forståelsen av prosessene som skjer på den. Men ingen kan si hvordan videre forskning vil utvikle seg - mer presise data er nødvendig angående strukturen og utviklingen av Månens geologi og tektonikk.
For flere milliarder år siden hadde Månen omtrent det samme sterke magnetfeltet som Jorden, selv om dens intensitet var omtrent 30 ganger mindre. Det magnetiske feltet til jorden og noen andre planeter tjener en beskyttende funksjon, og avleder mye av solvinden som ødelegger ozonlaget.
Jordens magnetfelt genereres ved bevegelse av partikler i væskekjernen. Månens kjerne har en litt annen struktur og er mye mindre i størrelse. Men forskere antydet og beviste nesten at det for mange år siden var nettopp en slik kjerne inne i Månen. Det skapte et kraftig magnetfelt. Tilstedeværelsen av magnetisering rundt Månen tilbakeviser teorien om at denne planeten er en enorm fjellformasjon og ikke kan ha sin egen kjerne. Det er ikke mulig å se inn i månedypet og studere strukturen godt, men basert på visse indirekte tegn kan dette gjøres.
Den andre hypotesen var at magnetiseringen ikke var forårsaket av Månens lille metalliske kjerne, men av et tykt lag med smeltet (flytende) stein som satt på toppen av den.
Magnetfeltet til den moderne månen
Faktisk består magnetfeltet til den moderne planeten Månen av konstante og variable flukser. Konstante felt skapes av magnetiserte overflatebergarter. De endrer seg veldig raskt fra ett punkt til et annet. Variable felt oppstår i dypet av månen.
Månens magnetfelt er for tiden veldig svakt. Spenningen er omtrent 0,5 gamma. Eksperter forklarer at dette er omtrent 0,1 % av jordens feltstyrke. Det elektriske feltet nær månen ble ikke målt, men studier ble utført og forskere fant at det eksisterer, og på grunn av den betydelige tidevannspåvirkningen fra jorden, bør en sterk omfordeling av elektriske ladninger skje inne i månen.
Jordens magnetfelt beskytter oss hele tiden mot ladede partikler og stråling som kommer til oss fra solen. Dette skjoldet er skapt av den raske bevegelsen av en enorm mengde smeltet jern i den ytre kjernen av jorden (geodynamo). For at magnetfeltet skal overleve til i dag, ser den klassiske modellen for seg en avkjøling av kjernen med 3000 grader Celsius i løpet av de siste 4,3 milliarder årene.
Men en gruppe forskere fra Nasjonalt senter vitenskapelig forskning Frankrike og Blaise Pascal University rapporterte at kjernetemperaturen sank med bare 300 grader. Månens handling, som tidligere ble ignorert, kompenserte for temperaturforskjellen og opprettholdt geodynamoen. Arbeidet ble publisert 30. mars 2016 i tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters.
Den klassiske modellen for dannelsen av jordens magnetfelt har gitt opphav til et paradoks. For at geodynamoen skal fungere, må jorden ha vært fullstendig smeltet for 4 milliarder år siden, og kjernen må sakte ha avkjølt seg fra 6800 grader den gang til 3800 grader i dag. Men nyere modellering av den tidlige utviklingen av planetens indre temperatur, kombinert med geokjemiske studier av sammensetningen av de eldste karbonatittene og basaltene, støtter ikke slik avkjøling. Dermed antyder forskerne at geodynamoen har en annen energikilde.
Jorden har en litt flatere form og en skråstilt rotasjonsakse som svinger rundt polene. Mantelen er elastisk deformert på grunn av tidevannseffekter forårsaket av månen. Forskere har vist at denne effekten kontinuerlig kan stimulere bevegelsen av smeltet jern i den ytre kjernen, som igjen genererer jordens magnetfelt.
Planeten vår mottar kontinuerlig 3700 milliarder watt kraft gjennom overføring av gravitasjonsrotasjonsenergi fra Jord-Måne-Sol-systemet, og mer enn 1000 milliarder watt antas å være tilgjengelig for geodynamoen. Denne energien er nok til å generere jordens magnetfelt, og sammen med månen forklarer dette hovedparadokset i den klassiske teorien. Påvirkningen av gravitasjonskrefter på planetens magnetfelt har lenge blitt bekreftet av eksemplet med Jupiters satellitter Io og Europa, så vel som for en rekke eksoplaneter.
Siden verken jordens rotasjon om sin akse, eller retningen til aksen, eller Månens bane er regelmessig, er deres kombinerte effekt ustabil og kan forårsake svingninger i geodynamoen. Denne prosessen kan forklare noen av de termiske pulsene i den ytre kjernen og ved dens grense med jordkappen.
Slik, ny modell viser at Månens innflytelse på jorden går langt utover tidevannet.
Samtidig er det forslag om at Månen er med på å blande jordens kjerne. Månen kan være med på å blande jordens kjerne. Etter forskning kom franske forskere til denne konklusjonen, som det står på sidene til Earth and Planetary Science Letters.
Ifølge franske planetforskere og geofysikere kan Månen blande jordens kjerne ved hjelp av tidevannskrefter, og dermed opprettholde det geomagnetiske feltet. Som kjent beskytter magnetfeltet planeten mot ladede kosmiske partikler, men det ville ikke blitt opprettholdt i en så lang periode bare takket være jorden.
Det er en versjon som månen hjelper til med å blande den flytende ytre kjernen av jern og nikkel, noe som hindrer disse elementene i å avkjøles og lar dem fortsette sine aktiviteter. Som tidligere antatt, er driften av det geomagnetiske feltet sikret av jordens rotasjon, samt temperaturforskjellen mellom de indre og ytre lag.
Forskere regnet ut at de ytre kjernene skulle ha avkjølt seg med 5,4 tusen grader over 4,3 milliarder år, men til slutt avkjølte de bare noen få hundre grader. Dette antyder at mekanismen til jordens magnetfelt også påvirkes av en ekstern mekanisme. De kan være tidevannskrefter som oppstår på grunn av Månens gravitasjonsfelt.
Energien som jorda mottar på grunn av tidevannskrefter, bør være nok for riktig drift av planetens magnetfelt.