İyon akımları ve doğal manyetik olaylar

Yüklü parçacıklar, bir dış manyetik alan varlığında bir gaz içinde hareket ederse, magnetron yörüngelerinin önemli bir bölümünü tanımlamakta özgürdürler. Bununla birlikte, her yörünge mutlaka tam olarak tamamlanmaz. Hareket eden bir parçacık ile herhangi bir gaz molekülünün çarpışmasıyla kırılabilir.

Bu tür çarpışmalar bazen sadece parçacıkların hareket yönünü saptırarak onları yeni yörüngelere aktarır; ancak yeterince güçlü çarpışmalarda gaz moleküllerinin iyonlaşması da mümkündür. İyonlaşmaya yol açan çarpışma sonrası dönemde, üç yüklü parçacığın - orijinal hareketli parçacık, gaz iyonu ve serbest bırakılmış elektron - varlığını hesaba katmak gerekir. İyonlaştırıcı parçacığın çarpışmadan önceki hareketleri, gaz iyonu, salınan elektron ve çarpışmadan sonraki iyonlaştırıcı parçacığın hareketleri aşağıdakilerden etkilenir: Lorentz kuvvetleri.

Bu parçacıklar bir gaz içinde hareket ederken, iyonlaştırıcı ve iyonize parçacıkların bir manyetik alanla etkileşimi, çeşitli doğal manyetik olaylara yol açar - aurora, şarkı söyleyen alev, güneş rüzgarı ve manyetik fırtınalar.

Kutup ışıkları

Kuzey ışıkları, bazen görülen gökyüzündeki parıltıdır. dünyanın kuzey kutbunun bölgesi. Bu fenomen, atmosferik moleküllerin güneş radyasyonu ile iyonlaştırıldıktan sonra deiyonize edilmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Dünyanın güney yarımküresindeki benzer bir fenomene güney ışıkları denir. Güneş, birçok farklı biçimde büyük miktarlarda enerji yayar. Bu biçimlerden biri, her yöne yayılan çeşitli türden hızlı yüklü parçacıklardır. Dünya'ya doğru hareket eden parçacıklar jeomanyetik alana düşer.

İlk hareket yönünden bağımsız olarak, dünya dışı uzaydan jeomanyetik alana düşen tüm yüklü parçacıklar, alan çizgilerine karşılık gelen yörüngelere hareket eder. Tüm bu kuvvet çizgileri Dünya'nın bir kutbundan çıkıp karşı kutba girdiğinden, hareket eden yüklü parçacıklar Dünya'nın bir veya diğer kutbunda son bulur.

Kutuplara yakın Dünya atmosferine giren hızlı yüklü parçacıklar, atmosferik moleküllerle karşılaşır. Güneş radyasyonu parçacıkları ile gaz molekülleri arasındaki çarpışmalar, ikincisinin iyonlaşmasına yol açabilir ve bazı moleküllerden elektronlar kopar. İyonize moleküllerin deiyonize olanlardan daha fazla enerjiye sahip olması nedeniyle, elektronlar ve gaz iyonları yeniden birleşme eğilimindedir. İyonların önceden kaybedilen elektronlarla tekrar birleştiği durumlarda elektromanyetik enerji açığa çıkar. Bu elektromanyetik radyasyonun görünen kısmını tanımlamak için "aurora" terimi kullanılmaktadır.

Bir jeomanyetik alanın varlığı, tüm yaşam formları için elverişli faktörlerden biridir, çünkü bu alan, dünyanın orta kısmını güneş kaynaklı hızlı parçacıkların sürekli bombardımanından koruyan bir "çatı" görevi görür.

Şarkı söyleyen alev

Alternatif bir manyetik alana yerleştirilen bir alev, manyetik alanın frekansında sesler üretebilir. Bir alev, belirli kimyasal reaksiyonlar sırasında oluşan yüksek sıcaklıkta gaz halindeki ürünlerden oluşur. Yüksek sıcaklığın etkisi altında, yörünge elektronları bazı gaz moleküllerinden ayrıldığında, zengin bir serbest elektron ve pozitif iyon karışımı oluşur.

Bu şekilde alev, elektrik akımını sürdürmek için taşıyıcı görevi görebilen hem elektronları hem de pozitif iyonları üretir. Aynı zamanda alev, alevi oluşturan gazların konvektif akışlarına neden olan sıcaklık gradyanları yaratır.Elektrik yükü taşıyıcıları gazların ayrılmaz bir parçası olduğundan, konveksiyon akışları da elektrik akımlarıdır.

Harici bir manyetik alanın varlığında alevde bulunan bu konveksiyon elektrik akımları, Lorentz kuvvetlerinin etkisine tabidir. Akım ve alan arasındaki etkileşimin doğasına bağlı olarak, harici bir manyetik alanın uygulanması alevin parlaklığını azaltabilir veya artırabilir.

Alternatif bir manyetik alanla etkileşime giren alevdeki gazların basıncı, konveksiyon akışlarına etki eden Lorentz kuvvetleri tarafından modüle edilir. Ses titreşimleri, gaz basıncı modülasyonunun bir sonucu olarak üretildiğinden, alev, elektrik enerjisini sese dönüştüren bir dönüştürücü görevi görebilir.Açıklanan özelliklere sahip bir aleve şarkı söyleyen alev denir.

Manyetosfer

Manyetosfer, manyetik alanın baskın bir rol oynadığı Dünya ortamının bölgesidir. Bu alan, Dünya'nın kendi manyetik alanının veya jeomanyetik alanının ve güneş radyasyonu ile ilişkili manyetik alanların vektörel toplamıdır. Güçlü termal ve radyoaktif rahatsızlıklara maruz kalan aşırı ısınmış bir cisim olarak Güneş, yaklaşık olarak yarısı elektron ve yarısı protonlardan oluşan çok büyük miktarlarda plazma fırlatır.

Rağmen plazma Güneş'in yüzeyinden her yöne fırlatılır, önemli bir kısmı Güneş'ten uzaklaşarak, Güneş'in uzaydaki hareketinin etkisi altında aşağı yukarı bir yöne yönlendirilmiş bir iz oluşturur. Bu plazma göçüne güneş rüzgarı denir.

Güneş rüzgarını oluşturan elektronlar ve protonlar eşit yoğunlukta birlikte hareket ettikleri sürece manyetik alan oluşturmazlar. Bununla birlikte, sürüklenme hızlarındaki herhangi bir farklılık bir elektrik akımı üretir ve konsantrasyondaki farklılıklar, bir elektrik akımı üretebilen bir voltaj üretir. Her durumda, plazma akımları karşılık gelen manyetik alanları oluşturur.

Dünya güneş rüzgarının yolundadır. Parçacıkları ve ilişkili manyetik alanları Dünya'ya yaklaştığında, jeomanyetik alanla etkileşime girerler. Etkileşim sonucunda her iki alan da değişir. Böylece jeomanyetik alanın şekli ve özellikleri kısmen içinden geçen güneş rüzgarı tarafından belirlenir.

Güneş'in ışınımsal etkinliği, hem zaman hem de uzay açısından, Güneş'in yüzeyi boyunca son derece değişkendir.Güneş kendi ekseni etrafında döndüğünde, güneş rüzgarı bir akış halindedir. Dünyanın da kendi ekseni etrafında dönmesi nedeniyle, güneş rüzgarı ile jeomanyetik alan arasındaki etkileşimin doğası da sürekli değişmektedir.

Bu değişen etkileşimlerin temel tezahürleri, güneş rüzgarındaki manyetosferik fırtınalar ve jeomanyetik alandaki manyetik fırtınalar olarak adlandırılır. Güneş rüzgarı parçacıkları ve manyetosfer arasındaki etkileşimlerle ilgili diğer fenomenler, yukarıda bahsedilen auroralar ve Dünya çevresindeki atmosferde doğudan batıya doğru akan elektrik akımıdır.