برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

" تأثیر خورشید بر میدان مغناطیسی زمین "

شراره های فام سپهری :

گاهی ابرهای پر نوری به نام شراره در بالای فام سپهر که نام لایه میانی جو خورشید است ظاهر می شود وقتی که شدت شراره ها حداکثر می شود ٬ آنها تبدیل به پر نورترین لکه های سفید واقع بر خورشید می شوند . ارتفاع آنها معمولاً به 15000 کیلومتر می رسد . این پدیده در عرض چند دقیقه پس از بوجود آمدنشان به حداکثر روشنی خود می رسند و پس از یک ساعت یا بیشتر ناپدید می شوند . در روز حدود پنج تا ده شراره واقعه معمولی است . شراره های فام سپهری درمدت کوتاه عمر خود ٬به تابش شدید اشعه درطول موج پرتوX ٬فرابنفش و رادیویی می پردازند که با سرعت نور به زمین می رسند و در مخابرات رادیویی و در میدان مغناطیسی زمین اختلال ایجاد می کند.علاوه بر این شراره های فام سپهری ابرهایی ازذرات پوینده(پلاسما)به فضامی فرستند که با سرعت هزارکیلومتر درثانیه حرکت می کنند واین ها نیز برمیدان مغناطیسی زمین اثر می کنند وشفق های قطبی شمالی وجنوبی را پدید می آورند.به این ابرهای پوینده باد خورشیدی می گویند که حاوی حدود 500 پروتون و الکترون در سانتیمترمکعب است که با سرعت 1000 کیلومتر بر ثانیه یا بیشتر به زمین می آید(این یون ها سوای 5 پروتون والکترون در سانتیمتر مکعب است که باسرعت 500 کیلومتر در ثانیه به هنگام آرام بودن خورشید به سمت زمین می آیند) . باد خورشیدی عادی موجب می شود که خورشید با آهنگی معادل میلیون ها تن در ثانیه جرم از دست بدهد و به هنگام شراره های خورشیدی ٬ کاهش جرم چندین برابر آهنگ عادی است .

میدان مغناطیسی زمین :

شکل میدان مغناطیسی زمین درتقریب اول شبیه میدان در نزدیکی یک آهنربای میله ای است.محور میدان مغناطیسی زمین زاویه ای °12 با محور جغرافیایی زمین می سازد .یکی از قطب های مغناطیسی در نزدیکی خلیج هودسن (در کانادا است) و دیگری در سرزمین ویکتوریا در قاره جنگجویان . مکان قطب ها گهگاه تغییر می کند . ماهواره ها و گردونه های تجسس فضایی نشان داده اند که میدان مغناطیسی گرداگرد زمین بسی پیچیده تر از تقریب اولی است که در بالا بدان اشاره شد . این پیچیدگی معلول بر هم کنشی میان میدان مغناطیسی حاصل از باد خورشیدی و میدان مغناطیسی ((عادی)) زمین است . حاصل این برهم کنشی میدانی است موسوم به مغناطیس کره که تا 80 هزار کیلومتر درسمت خورشید و240هزار کیلومتر در سوی مخالف ادامه می یابد . اطلاعات حاصل از ماهواره اکسیلودر 10در سال 1961 وجود این ((دنباله)) 240 هزار کیلومتری را آشکار ساخت .

کمربند ذرات باردار پر انرژی

زمین را علاوه بر میدان مغناطیسی ،دو کمربند از ذرات باردار پر انرژی احاطه کرده است . این کمربندها بیشتر متشکل از پروتون ها و الکترون های پر انرژی است که در میدان مغناطیسی زمین به دام افتاده اند . این کمربندها که به اسم فیزیکدان آمریکایی جیمزآ.وان آلن نامیده شده است،درضمن یکی ازبرنامه های ماهواره اکسپلورد 1 در سال 1958 کشف شد و سپس با اطلاعاتی که پایونیر 3 در سال 1959 به دست آورد مورد تأیید قرار گرفت . کمربندها به شکل چنبره اند . کمربند داخلی به فاصله 2300 کیلومتری و کمربند بیرونی در16000کیلومتری سطح زمین قرار دارد . پروتون ها و الکترون های پر انرژی به دام افتاده ، مسیری مارپیچی را به دور خطوط نیروی مغناطیسی زمین می پیمایند و در چند روز یا چند هفته ای که در دام اند ، میان دو نیم کره رد و بدل می شوند .

خاموشی های رادیویی در زمین :

اشعه فرابنفش شراره های خورشیدی با برهمکنش خود با اتم های عادی اکسیژن و نیتروژن در لایه ای ازجو زمین به نام یون کره تأمین کننده ذرات باردار یا یون های موجود در این لایه است . یون کره ٬ سومین لایه جو زمین پس از گشت کره و پوش کره و قبل از آخرین لایه جو (بیرون کره) از ارتفاع 80 تا 500 کیلومتر تغییر می کند . این لایه به طور قابل ملاحظه ای از اتم های یونیده ای که معمول تابش فرابنفش و پرتو X خورشید است تشکیل شده است یون کره به سه لایه موسوم به لایه های D ، E و F تقسیم می شوند که ویژگی های خاص خود را دارند ولی هرسه لایه از نظر مخابره رادیویی بلند برد واجد اهمیت بسیا راند . انعکاس های متوالی امواج میان این لایه ها و زمین ارسال پیام های رادیویی را به دور زمین امکان پذیر می سازد . لایه D به ارتفاع حدود 100 کیلومتر از سطح دریا ،برای بازتاب مخابرات رادیویی با طول موج بلند واجد اهمیت است . لایه E در 140 کیلومتری سطح دریا در بازتاب امواج رادیویی با طول موج متوسط ازهمه کاراتراست و بالاخره لایه F در ارتفاع 240کیلومتری ،مخابرات رادیویی با طول موج کوتاه را بازمی تابد . اما با وجود نقش مهم و تعیین کننده امواج فرابنفش خورشیدی در بقای لایه یون کره و کمک به انتقال امواج رادیویی مخابره شده در سطح زمین ، امواج فرابنفش شراره های خورشیدی پس از ترکیب با اتم های اکسیژن و نیتروژن و تأمین ذرات بارداریون کره ، اتم های اکسیژن ونیتروژن زیر یون کره رانیز به ارتفاع 60کیلومتر پوشیده می کنند که مانند سدی است که مخابره رادیویی را مختل می کند . دوام خاموشی های رادیویی برابر عمر شراره یعنی یک ساعت یا بیشتر است تغییرات میدان مغناطیسی زمین بر اثر تابش فرابنفش :

حرکت یون های مثبت ومنفی که تابش فرابنفش شراره های فام سپهری به وجود آورده است موجب جریان های الکتریکی می شود . جریان الکتریکی ، میدان مغناطیسی ایجاد می کند که با میدان مغناطیسی زمین ترکیب می شود .میدان مرکب در پاره ای مواقع تفاوت بسیار با میدان عادی زمین دارد . درادوار فعالیت این شراره های فام سپهری ،از قطب نماهای عادی (خط) نوری کار چندانی ساخته نیست .

تغییرات میدان مغناطیسی زمین در اثر بادهای خورشیدی حاصل از شراره های فام سپهری :

پروتون ها و الکترون هایی که از خورشید می آیند ، جریان های الکتریکی را پدید می آورند . میدان مغناطیسی حاصل از این جریان ها(که به طوفان مغناطیسی موسوم است) به ابزارهایی بر روی زمین ، که سنجش صحیح با آنها به میدان های مغناطیسی بستگی دارد ، صدمه می زند . طوفان مغناطیسی درحدود 24ساعت (یا بیشتر)بعد از فوران خورشیدی بر سطح زمین ظاهر می شود ،زیرا بیش ازیک روز طول می کشد تا باد خورشیدی(با سرعت 1000 کیلومتر درثانیه) فاصله 150 میلیون کیلومتری زمین و خورشید را بپیماید .

شفق های قطبی :

شفق های قطبی پدیده بسیار جالب در سطح زمین است که بیشتر در عرض های N 70 و S 70 دیده می شود .شفق ها به صورت پرده های عظیم،به طول صدها کیلومتر ازنورهای رنگین می ماند که بیشتراوقات سبزاند ولی به رنگهای صورتی ارغوانی و بنفش نیز دیده می شوند . در موارد نادر شفق قطبی ممکن است سراسر آسمان مرئی ،از افق تا سمت رأس را بپوشاند . شفق های قطبی معمول بر همکنش باد خورشیدی (الکترون ها و پروتون ها) با گازهای بیرونی جو زمین اند . شکل شفق سخت تأثر ازمیدان مغناطیسی زمین است . امتداد حرکت ذرات خورشیدی رادر چندین هزار کیلومتر آخر ، میدان مغناطیسی زمین هدایت می کند .


http://www.tafda.org/other/magnetic/w/magnetic-wiki/quot-quot.aspx

مغناطیس نجومی

مقدمه

تعادلهای پلاسمایی اغلب در طی شارشهای پلاسمایی ایجاد می‌شوند. شمارش غالب پلاسما در فضای نزدیک به زمین همان باد خورشیدی است. باد خورشیدی با اجسام منظومه شمسی ، سیارات ، ماه و ستارگان دنباله‌دار برهمکنش می‌کند. برهمکنش مزبور به خواص این اجسام بستگی دارد. این برهمکنش به ویژه وقتی شدید است که اجسامی نظیر موارد زمین ، عطارد ، مشتری ، زحل ، سیاره اورانوس و نپتون ، مغناطیسی باشند. چنین برهمکنشی منجر به تشکیل یک مغناطو کره یا یک جزو نازک ، یک مغناطوپوز می‌شود که نمایشگر یک ناگهانی باد خورشیدی به ناحیه میدان مغناطیسی سیاره است. لایه‌های گذار ، مانند مغناطوپوز ، ناپیوستگیها نامیده می‌شوند.


باد خورشیدی

باد خورشیدی جریان پیوسته ذرات با سرعت بالا است، که از بیرون تاج خورشیدی رو به فضای بین سیاره‌ای می‌ورزد. این باد خورشیدی تا ورای مدار زمین گسترش می‌یابد و به مکانی در فضای بین ستاره‌ای ، پس از برخورد با محیط گازی کم یونیزه بین سیاره‌ای در فاصله حدود 160 واحد نجومی ختم می‌شود. نزدیک مدار زمین در فاصله یک واحد نجومی سرعت باد خورشیدی بین 300 تا 1400 کیلومتر بر ثانیه متغیر است.

خواص باد خورشیدی

وقتی باد خورشیدی ایجاد می‌شود، پلاسمایش به داخل فضای بین سیاره‌ای گسترش می‌یابد. این انبساط عبارت از ، انتشار شعاعی سیال پلاسمایی باد خورشیدی به دور از خورشید است که در طول زمان می‌باید رقیق شده و در عین حال سرد شود. در نزدیکی زمین ، باد خورشیدی پلاسمایی کاملا یونیده بوده ، متشکل از الکترونها ، پروتونها و ذرات α (ذرات آلفا) است. چون فراوانی 2+He فقط حدود 3% چگالی و در حدود 3-cm 5 است، لذا می‌توان از وجود آنها نوعا چشم پوشی کرد. کاهش درد ما چندان جدی نیست. عدم قطعیت زیاد در دما ، ناشی از افتا خیزها در تاج خورشیدی و هنوز ناشناخته ماندن ساز و کار گرمایش باد خورشیدی است. هر چند دماهای الکترونی و یونی خیلی متفاوت نیستند، ولی در فاصله یک واحد نجومی ، سرعتهای حرارتی کاملا متفاوتی دارند. سرعت حرارتی الکترونها نوعا بزرگتر از سرعت شارش است، در حالی که سرعت حرارتی یون پیوسته در مقایسه با سرعت شارش ، خیلی کوچک است. باد خورشیدی یک شارش فراصوت و فوق آلفونی است.

میدان مغناطیسی باد خورشیدی

میدان مغناطیسی مهم باد خورشیدی ، حالت مغناطیسی سازی آن است. این حالت را می‌توان با در نظر گرفتن بتای پلاسما یعنی نسبت چگالیهای انرژی حرارتی به انرژی مغناطیسی توصیف کرد. در حوالی یک واحد نجومی میدان مغناطیسی باد خورشیدی از مرتبه nT5 است. شارش باد خورشیدی ، کل رفتار میدان را مشخص می‌کند، واقعیتی که نتیجه مهمی برای ساختار آن را دارد. شارش شعاعی و رو به بیرون باد خورشیدی ، میدان مغناطیسی را از تاج خورشیدی به فضای بین سیاره‌ای انتقال می‌دهند. در حالی که جای پای آن در جو خورشید ثابت می‌ماند. به دلیل زمان تناوب 27 روزه خورشید ، "میدان مغناطیسی بین سیاره‌ای" نمی‌تواند شکل خود را به صورتی که در تاج خورشیدی داشت، نگه دارد.

به عنوان نتیجه‌ای از حرکت ترکیبی شارش رو به بیرون و دوران ، خط میدان به شکل یک مارپیچ ارشمیدس (Archimedian) رو به داخل خم می‌شود. در فاصله یک واحد نجومی ، این مارپیچ یک زاویه تقریبی 45 درجه با خط خورشید و زمین می‌سازد، به گونه‌ای که در راستای صبح دیر هنگام به زمین بر می‌خورد، شدت میدان مغناطیسی در این وضعیت در حدود 5 الی 10 nT است. راستای میدان مغناطیسی بین سیاره‌ای در صفحه
دایرة البروج ، منطبق بر جهتهای خورشیدی و مخالف خورشیدی به قطعاتی تقسیم می‌شود. کرانه‌های بین قطعات در مقابل جهت میدان ، عبارت از نواحی با میدان مغناطسیی صفر و بنابراین برگه‌های جریانند.

برای باز آفرینی جهت میدان مغناطیسی بین سیاره‌ای برگه جریان خورشیدی می‌باید یک کمی نسبت به صفحه دایرة البروج بسوی راستای افقی می‌چرخد. در این حال برگه جریان مطابق طرحواره داخل یک بالرین می‌ماند. با در نظر گرفتن سرعت سمتی زمین در حدود km/s 30 ، باد خورشیدی ، با یک ابیراهی (زاویه انحراف) نوعا حدود 5 درجه از راستای شعاعی به مغناطور سپهر برخورد می‌کند. این زاویه ، برای سرعتهای بالای باد خورشیدی کاهش می‌یابد. در جریانهای با سرعت بالا ، گاه و بی گاه باد خورشیدی در سرعتی نزدیک به یا بیشتر از km/s 100 ، راستای باد خورشیدی عملا شعاعی است.

برهمکنشها با موانع

بنابر سرعتهای فراصوتی و آلفونی ، شارش باد خورشیدی ، در صورت وجود مانعی در مسیرش با شوک مواجه می‌شود. چنین موانعی عبارت از سیارات ، ستارگان دنباله‌دار و شهاب سنگها هستند، ولی جالبترین موانع سیارات مغناطیس با مغناطو کره‌های گسترش یافته شان هستند. این مغناطو کره‌ها سطح مقطع یک سیاره را با ضریب بزرگی افزایش می‌دهند. برای زمین این ضریب حدود 150 است. بنابراین انتظار می‌رود یک ضربه کمانی گستره دائمی در جلوی چنینی سیاراتی وجود داشته باشد. در مجموع علاوه بر تولید ضربه کمانی ، برهمکنش با سیاره مغناطیده به تشکیل یک لایه مرزی نازک دیگر مغناطوپوز می‌انجامد.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :