מגנטוספירה

מגנטוספירה (אנגלית: Magnetosphere; ממגנט וספֵירה, הגם שצורתה אינה כדורית) היא אזור סביב גרם שמים, שקיימות בו תופעות הנגרמות או המושפעות עקב השדה המגנטי של אותו גרם שמים.

תרשים סכמטי של המגנטוספירה של כדור הארץ. רוח השמש נושבת משמאל לכיוון ימין.
הצד שפונה אל השמש ("יום") צר באופן יחסי, ואילו הצד הנגדי ("לילה") מכיל שובל ארוך מאד

שכבות המגנטוספירה. החלק החיצוני קרוי מגנטופאוזה, החלק הפנימי קרוי פלזמספירה

חגורות הקרינה - חגורות ואן אלן.

צילום על סגול מלוויין של הפלזמספירה

מגנטוספירה קיימת סביב כדור הארץ, וגם סביב כוכבי לכת אחרים בעלי שדה מגנטי משמעותי: צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון.

השפעת השדה המגנטי של כדור הארץ מורגשת עשרות אלפי קילומטרים בחלל.

מדענים שיערו זמן רב את קיום המגנטוספירה של כדור הארץ - עקב קיומן של סערות גאומגנטיות. בשנת 1958 בוצעו ניסויים באמצעות לוויין המחקר אקספלורר 1 שהוכיח את קיומה של המגנטוספירה וגילה את חגורות הקרינה - חגורות ואן אלן.

בשנת 1959 הוצע השם מגנטוספירה על ידי האסטרופיזיקאי ממוצא אוסטרי תומאס גולד.

המגנטוספירה של כדור הארץ

המגנטוספירה של כדור הארץ היא אזור בחלל, שצורתו מושפעת מהשינויים בשדה המגנטי של כדור הארץ, מרוח השמש ומהשדה המגנטי הבין-פלנטרי. במגנטוספירה תערובת של יונים ושל אלקטרונים חופשיים, שמה שמחזיק אותה הם הכוחות המגנטיים והחשמליים - אשר השפעתם באזור זה רבה יותר מאשר כוחות הכבידה או כוחות אחרים.

צורת המגנטוספירה, למרות שמה, איננה כדורית: בצד הפונה אל השמש ("יום") המרחק אל גבול המגנטוספירה הוא כ-‎70,000‏ ק"מ (10 - 12 פעמים רדיוס כדור הארץ המסומן $R_{\mbox{E}}$) ממרכז כדור הארץ. בצד הנגדי ("לילה") הצורה היא של קליע כ-‎$R_{\mbox{E}}$‏ 15 ממרכז כדור הארץ, עם שובל בקוטר של ‎$R_{\mbox{E}}$‏ 20 - 25, שנימתח לכ-‎$R_{\mbox{E}}$‏ ‎1,000‏, והדרך שבה השובל מסתיים איננה ידועה.

הגורמים העיקריים שמשפיעים על המגנטוספירה:

1. השדה המגנטי של כדור הארץ שעוצמתו 30 - 60 מיקרוטסלה על פני כדור הארץ, אך העוצמה הולכת ופוחתת ריבועית עם המרחק מכדור הארץ.
2. רוח השמש היא זרם של חלקיקי פלזמה הנעים במהירות של בין 300 ל-800 ק"מ לשנייה, ורובם פרוטונים (גרעיני מימן) חופשיים - חלקיקים בעלי מטען חיובי, ואלקטרונים - חלקיקים בעלי מטען שלילי. חלקיקים אלה טעונים בשדה מגנטי בין-פלנטרי שעוצמתו 2 - 5 ננוטסלה, ומקורו בעיקר מהשמש.

שכבות ואזורים במגנטוספירה של כדור הארץ

מגנטופאוזה

מגנטופאוזה Magnetopause היא החלק החיצוני של המגנטוספירה. החלקיקים מרוח השמש הטעונים בשדה מגנטי בין-פלנטרי - אינם יכולים להתערבב עם חלקיקי הפלזמה הטעונים מהשדה המגנטי של כדור הארץ הנמצאים במגנטוספירה. המגנטופאוזה היא הגבול שבין שני סוגי החלקיקים.

פלזמספירה

פלזמספירה Plasmasphere היא החלק הפנימי של המגנטוספירה - זה שקרוב לאטמוספירת כדור הארץ, מכילה פלזמה קרה עם אנרגיה נמוכה.

חגורות הקרינה

לווייני המחקר הראשונים ששוגרו לחלל, גילו בשנת 1958 חגורות של קרינה עזה סביב כדור הארץ, שלא היו ידועות עד אז. אזורים אלה קרויים חגורות ואן אלן Van Allen belts. תחילה התגלו החגורות הפנימיות 700 - ‎10,000‏ ק"מ מעל פני כדור הארץ - המכילות בעיקר פרוטונים באנרגיה גבוהה, ולאחר מכן התגלו החגורות החיצוניות ‎13,000‏ - ‎65,000‏ קילומטרים מכדור הארץ - המכילות בעיקר אלקטרונים באנרגיה גבוהה.

השובל המגנטי

מגנטוטייל Magnetotail - שובל מגנטי ארוך של חלקיקים טעונים - נוצר על ידי רוח השמש - בכיוון הנגדי לשמש, ואורכו רב מאוד. השובל המגנטי של כדור הארץ ארוך יותר מאשר הרדיוס של מסלול הירח סביב כדור הארץ.

סערות גאומגנטיות

ערך מורחב – סערה גאומגנטית

בעת פעילות מוגברת מאוד של השמש נגרמים שינויים מהירים בשדה המגנטי של המגנטוספירה מה שגורם לסערה גאומגנטית, שעלולה להשפיע על השדה המגנטי במקומות רבים, ובמקרים קיצוניים - אף לגרום הפרעות ללוויינים, לשידורי רדיו, לקווי מתח גבוה ועוד.

ראו גם

• השדה המגנטי של כדור הארץ
• חגורות ואן אלן
• סערה גאומגנטית
• רוח השמש
• יונוספירה
• זוהר הקוטב

קישורים חיצוניים

• תוכנית הגאומגנטיזם (באנגלית) - USGS הסקר הגאולוגי של ארצות הברית.
• גאומגנטיזם (באנגלית) - NOAA - הסוכנות הלאומית לאוקיינוסים ולאטמוספירה - ארצות הברית.
• סערות מגנטיות (באנגלית) - PBS.
• סערות מהשמש (באנגלית) - Michael Carlowicz and Ramon Lopez.
• science/ionosphere-and-magnetosphere מגנטוספירה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)