Магнитные поля в космосе

Поэтому период вращения магнетара  быстро растет и всего за 10 000 лет  достигает нескольких секунд. Как  раз такой угловой скоростью  и обладают все известные ныне магнетары.

 
                                    Пульсары и магнетары.

 
         Магнитная мощь нейтронных звезд превращает их в источники непрерывного направленного радиоизлучения. Способ его генерации в деталях еще не известен, но общее объяснение таково. Вращающееся магнитное поле нейтронной звезды индуцирует чрезвычайно сильные электрические поля, отрывающие от ее поверхности заряженные частицы.

Эти частицы начинают двигаться  по спиралям с очень плотной намоткой, направленным вдоль магнитных силовых  линий. Такое движение порождает  узкие пучки радиоволн, уходящих в пространство вдоль магнитной  оси нейтронной звезды. Поскольку  эта ось не совпадает с осью вращения, каждый пучок радиоволн  очерчивает в пространстве коническую поверхность. При пересечении Земли  с такой поверхностью радиотелескоп  принимает радиоимпульсы, следующие  друг за другом с одинаковыми короткими  промежутками времени. Такие источники  называются радиопульсарами. Имеются  и более редкие разновидности  космических прожекторов – оптические, рентгеновские и гамма - пульсары. 
 
         Магнетары работают иначе. Эти экзотические звезды по несколько раз облучают космос короткими, но чрезвычайно мощными выбросами мягкого гамма-излучения и рентгена. Считается, что в нашей Галактике содержится от ста миллионов до миллиарда нейтронных звезд, причем каждая десятая из них в младенчестве была магнетаром. Все они покрыты твердой кристаллической корой толщиной до 2 км, окружающей сердцевину из жидкой вырожденной материи, где и сконцентрировано магнитное поле. Поля магнетаров настолько сильны, что не в состоянии долго сохранять стабильность. Мало-помалу они деформируются и вызывают в веществе оболочки сильные напряжения, локализованные на небольших участках. Когда напряжение превышает предел прочности коры, она лопается и ломается, причем очень быстро, где-то за одну десятую долю секунды. Магнитное поле в этом месте вырывается наружу и спирально закручивается, создавая сильнейшие возмущения магнитосферы. В результате генерируются концентрированные пучки высокочастотных фотонов, которые мы регистрируем в виде всплесков мягкого гамма-излучения и рентгена. Как правило, за первой гигантской вспышкой следуют более слабые, магнетар отключается постепенно.

 

 
Самый мощный из гамма - всплесков магнетарного происхождения дошел до Земли 27 декабря 2004 года. Всего за пять минут он выбросил в пространство без малого 10⁴⁰ Дж электромагнитной энергии (Солнцу для этого нужно полмиллиона лет), примем примерно ее пятая часть, 1,3 х 10³⁹ Дж, ушла в пространство за 0,1 с. Этот же магнетар (SGR                   1806-20) вспыхивал в 1979, 1980 и 1996 годах.

Спирали и Эллипсы.

Обычная (барионная) материя  космического пространства представляет собой полностью или частично ионизированный газ, который является хорошим проводником и поэтому  надежно удерживает магнитные потоки, так что в межзвездной среде  магнитные силовые линии практически  никогда не исчезают полностью. Вблизи Солнца средняя сила (точнее, индукция) магнитного поля равна 6 мгс, а в центре нашей галактики она достигает 20^–40 микрогауссов. Такие показатели типичны и для прочих спиральных галактик. Магнитные поля внутри их дисков в среднем тянут на 10 микрогауссов (в галактических гало– вдвое меньше). В галактиках, особо богатых газом и, как следствие, молодыми звездами, эта величина больше в 3–5 раз, а в их центральных зонах может превышать и сотню микрогауссов. (для сравнения: поле у поверхности земли варьирует в диапазоне 0,2–0,7 гаусса.) Эллиптические галактики бедны газом, и потому их магнитные поля много слабее. Там, где их удается измерить, они не превышают десятых долей микрогаусса. Однако, как уже говорилось, сделать это очень непросто, поэтому сведения об их магнетизме очень отрывочны. Поля с индукцией от нескольких единиц до десятков микрогауссов пронизывают и скопления галактик – галактические кластеры. Но в космическом пространстве, разделяющем такие кластеры, магнитные поля пока не обнаружены. Если они и есть, то чрезвычайно слабы и скорее всего, сохранились со времени младенчества нашей Вселенной.

Измерить магнитные поля в далеком  космосе можно только косвенными методами – по поляризации света  или анализу синхротронного излучения.

 

 

Гелиосферный токовый  слой.

Гелиосферный токовый слой представляет собой поверхность в пределах Солнечной системы, при пересечении которой изменяется полярность магнитного поля Солнца. Эта поверхность простирается вдоль экваториальной плоскости Солнца и достигает границ гелиосферы. Форма токового слоя определяется воздействием вращающегося магнитного поля Солнца на плазму, находящуюся в межпланетном пространстве. Толщина токового слоя составляет порядка 10000 км. В токовом слое наблюдается слабый электрический ток (откуда и название) - около 10·10⁻¹⁰ А/м². Возникающий ток формирует часть гелиосферного токового контура. Иногда гелиосферный токовый слой называют межпланетным токовым слоем.

Форма:

В процессе вращения Солнца его магнитное поле извивается в особой формы спираль Паркера, представляющую собой вид архимедовой  спирали и названную так по имени её первооткрывателя Юджина Паркера. Магнитное поле спирали разделено  на две части токовым слоем, математическая модель которого была впервые разработана  в начале 70-х. Завивающееся спиралью магнитное поле меняет свою полярность и приобретает сложную форму  волнистых спиральных складок, более  всего напоминающих многослойную юбку балерины. Причину формирования такой сложной формы иногда называют «эффектом садового шланга». Именно такую поверхность описывает струя воды, если перемещать шланг вверх-вниз и одновременно поворачиваться вокруг своей оси. В случае с Солнцем роль водяной струи играет солнечный ветер.

 

Магнитное поле:

Гелиосферный токовый  слой вращается вместе с Солнцем, делая один оборот за 27 дней. За этот период Земля, вместе со своей магнитосферой, проходит через горбы и впадины  токового слоя, взаимодействуя с ним. Магнитная индукция на поверхности  Солнца составляет примерно 10·10⁻⁴тесла. Если бы магнитное поле имело дипольную форму, его сила уменьшалась бы пропорционально кубу расстояния и в районе орбиты Земли составила бы 10·10⁻¹¹тесла. Существование гелиосферного токового слоя приводит к тому, что фактические показатели в районе Земли в 100 раз больше.

Магнитное поле Земли.

Читая раздел об атмосфере, Вы, может быть, задались вопросом о  ее границах. С научной точки зрения, можно сказать: есть и таковая. Но сначала - о магнитном поле. 
Внешнее ядро Земли жидкое и металлическое. Металл - проводящее ток вещество, и если бы существовали в жидком ядре постоянные течения, то соответствующий электрический ток создавал бы магнитное поле. Благодаря вращению Земли, такие течения в ядре существуют. Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т.е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным. Из-за того, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5 градусов к оси вращения планеты, мы можем пользоваться компасом. Только немногие помнят, что магнитная стрелка указывает не на истинный Северный полюс, а на Северный магнитный полюс. Он, кстати, медленно перемещается вместе с самой магнитной осью из-за переменности порождающих магнитное поле процессов. Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстоит от него на 430 км. Магнитное поле Земли несимметрично.

В идеальном и гипотетическом предположении, в котором Земля была бы одинока  в космическом пространстве, силовые  линии магнитного поля планеты располагались  бы таким же образом, как и силовые  линии обычного магнита из школьного  учебника физики, т.е. в виде симметричных дуг протянувшихся от южного магнитного полюса к северному. Плотность линий (напряженность магнитного поля) падала бы с удалением от планеты. На деле, магнитное поле Земли находится во взаимодействии с магнитными полями Солнца, планет и потоков заряженных частиц, испускаемых в изобилии Солнцем. Если влиянием самого Солнца и тем более планет из-за удаленности можно пренебречь, то с потоками частиц, иначе - солнечным ветром, так не поступишь. Солнечный ветер представляет собою потоки мчащихся со скоростью около 500 км/с частиц, испускаемых солнечной атмосферой. Такие потоки порождают сильное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем Земли, сильно деформируя его, как это представлено на рисунке. Благодаря своему магнитному полю, Земля удерживает в так называемых радиационных поясах захваченные частицы солнечного ветра, не позволяя им проходить в атмосферу Земли и тем более к поверхности. Частицы солнечного ветра были бы очень вредны для всего живого.

 

 

При взаимодействии упоминавшихся полей образуется граница, по одну сторону которой находится возмущенное (подвергшееся изменениям из-за внешних влияний) магнитное поле частиц солнечного ветра, по другую - возмущенное поле Земли. Эту границу стоит рассматривать как предел околоземного пространства, границу магнитосферы и атмосферы. Вне этой границы преобладает влияние внешних магнитных полей. В направлении к Солнцу магнитосфера Земли сплюснута под натиском солнечного ветра и простирается всего до 10 радиусов планеты. В противоположном направлении имеет место вытянутость до 1 000 радиусов Земли

 

Заключение.

 

Я пришли к выводу, что форма действительно зависит от магнитного поля и может быть продемонстрирована в трехмерных электромагнитных гравитациях частиц в ячейке моделирования. Тот факт, что помещенная нижняя граница магнитного поля далеко в межгалактическом пространстве, она не связана с какой-либо другой галактикой или кластером , предполагается , что там действительно был некоторый процесс, который действовал на очень широкие масштабы всей вселенной. И этот процесс имел бы место в ранней Вселенной, вскоре после Большого Взрыва. Эти магнитные поля не могли образоваться недавно и должны были бы образоваться в изначальной Вселенной.

Потенциальное воздействие  электромагнитных полей на здоровье человека зависит  от частоты и  интенсивности поля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Терминология.

Галактический кластер - суперструктура, состоящая из нескольких галактик.

Гелиосферный  токовый слой - поверхность в пределах Солнечной системы, при пересечении которой изменяется полярность магнитного поля Солнца.

Коллапс -  (От лат. collapsus — упавший) — разрушение какой-либо структуры.

Конвекция - (от лат. convectiō — «перенесение») — явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества. 

Конгломераты (лат. conglomeratus — скученный, уплотнённый) — соединение чего-нибудь разнородного, беспорядочная смесь.

Магнетар - нейтронная звезда, обладающая исключительно сильным магнитным полем (до 10¹¹ Тл).

Магнетизм - форма взаимодействия движущихся электрических зарядов, осуществляемая на расстоянии посредством магнитного поля.

Магнито - ротационная неустойчивость - это неустойчивость проводящей жидкости, вращающейся в магнитном поле. 

Магнитосфера — область пространства вокруг небесного тела, в которой поведение окружающей тело плазмы определяется магнитным полем этого тела.

Материя (от лат. māteria — «вещество») — фундаментальное физическое понятие.

МГц - единица измерения частоты периодических процессов (например, колебаний) в Международной системе единиц (СИ).

Нейтронные  звезды  — астрономический объект, являющийся одним из конечных продуктов эволюции звёзд, состоящий из нейтронной сердцевины и сравнительно тонкой (∼1 км) коры вырожденного вещества, содержащей тяжёлые атомные ядра.

Ореолы - вымышленная мегаструктура.

Плазма  (от греч. πλάσμα «Вылепленное», «оформленное») — частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов).

Поляризация  (франц. polarisation, первоисточник: греч. pólos — ось, полюс) — процессы и состояния, связанные с разделением каких-либо объектов, преимущественно в пространстве.

Протозвезда — звёзды на завершающем этапе своего формирования, вплоть до момента загорания термоядерных реакций в ядре, после которого сжатие протозвезды прекращается и она становится звездой главной последовательности.

Радиопульсар - космический источник импульсного радиоизлучения, приходящего на Землю в виде периодически повторяющихся всплесков (импульсов).

Спиральные  галактики (обозначается S) — один из основных типов галактик, разновидность галактик в последовательности Хаббла.

Черная  дыра — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света).

 

 

 

Список используемой литературы и сайтов.

1. Hoeksema, J. T. Межпланетного магнитного поля . Стэнфордский университет.
2. А.Левин. ( 2005-2011). Магнетизм космоса.
3. Кусенко, А. (2010). Универсальность, изначальность магнитных полей обнаруженных в глубоком космосе. Astrophysical Journal .
4. Левин, А. (Ноябрь 2010). МАГНЕТИЗМ КОСМОСА: МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ.
5. Н.Г., Бочкарев . (1985). Магнитные поля в космосе.
6. http://ru.wikipedia.org
7. http://elementy.ru
8. http://biofile. org
9. http://space.rin.ru
10. www.youtube.com
11. http://www.interfen.ru