Механизм возмущения магнитного поля Земли, параметры магнитного сигнала (от ядерного взрыва)
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
?ны (обращенной к Солнцу) на ночную и тем самым приводит к образованию хвоста магнитосферы, или геомагнитного хвоста, который можно проследить до 1000 радиусов Земли. Силовые линии этого хвоста по обе стороны от геомагнитного экватора имеют противоположное направление. Около экватора они находятся так близко друг к другу, что могут соединяться, создавая вблизи геомагнитного экватора нейтральный слой, напряженность магнитного поля в котором близка к нулю, а направление перпендикулярно к плоскости геомагнитного экватора. На дневной стороне северной и южной полярных шапок Земли образуются замкнутые воронкообразные области, которые получили название дневных полярных каспов. Они отделяют замкнутые силовые линии на дневной стороне магнитосферы от разомкнутых, уходящих в ее хвост.
Именно процессы, происходящие в нейтральном слое хвоста магнитосферы, определяют возникновение целой группы явлений, называемых авроральными, которые разыгрываются в двух овальных зонах вблизи северного и южного геомагнитных полюсов, так называемых авроральных овалах. Это полярные магнитные бури, или суббури, полярные сияния, ионосферные возмущения. Суббури представляют собой геомагнитные возмущения длительностью 1 - 2 часа, возникающие около полуночи по местному времени и проявляющиеся в бухтообразном падении горизонтальной составляющей геомагнитного поля, на которые накладываются беспорядочные флуктуации поля [1, ст. 247].
Все авроральные явления возникают в результате грандиозного процесса (магнитосферного возмущения), развивающегося в магнитосфере при вторжении высокоскоростного потока частиц солнечного ветра или вмороженного в его плазму магнитного поля, которое имеет составляющую, направленную к югу. При этом пересоединенные силовые линии геомагнитного поля сносятся в хвост магнитосферы и там сближаются, что приводит к возрастанию в нем напряженности магнитного поля и, следовательно, к возникновению неустойчивости этого поля. В хвосте происходит бурное пересоединение противоположно направленных силовых линий и перемещение их в сторону Земли. Они увлекают за собой плазму, заполняющую плазменный слой геомагнитного хвоста. Заряженные частицы устремляются вдоль границы между замкнутыми и разомкнутыми силовыми линиями и приходят в авроральные овалы. Перемещаясь из области слабого магнитного поля в хвосте в область сильного вблизи замкнутой магнитосферы, частицы ускоряются. Частицы, получившие наибольшее ускорение, прорываются в замкнутую магнитосферу и образуют там кольцевой электрический ток, вызывающий ослабление геомагнитного поля во время главной фазы магнитной бури. В авроральных овалах эти частицы увеличивают ионизацию ионосферы. Это ведет к поглощению радиоволн в нижних слоях ионосферы и существенному повышению проводимости ионосферы.
Магнитная буря обычно наблюдается одновременно на всей Земле, хотя проявления ее в разных местах земной поверхности могут быть неодинаковыми. Особенно простой характер она имеет на низких и средних широтах. Там во время магнитной бури происходит более или менее внезапное падение горизонтальной составляющей геомагнитного поля, которое длится несколько десятков минут. Это главная фаза магнитной бури, за которой следует стадия медленного восстановления геомагнитного поля до нормы, охватывающая иногда несколько суток. Во время сильных магнитных бурь может быть несколько падений горизонтальной составляющей поля, причем главная фаза следующей бури накладывается на фазу восстановления предыдущей. Иногда перед падением горизонтальной составляющей геомагнитного поля отмечается кратковременный ее подъем. Такое явление называют внезапным началом магнитной бури. В отличие от вспышечных магнитных бурь, рекуррентные повторяются в те же дни 27-дневного солнечного календаря в течение нескольких солнечных оборотов, а иногда даже 10 - 15 оборотов.
Обратимся теперь к воздействию на верхнюю атмосферу Земли наиболее энергичных солнечных частиц-протонов, выбрасываемых из Солнца во время протонных вспышек [1, ст. 237]. Эти частицы вызывают возмущения ионосферы, особенно опасные для коротковолновой связи на самых высоких широтах. Это так называемые поглощения в полярной шапке Обычно такое возмущение начинается в среднем через несколько часов после сильной солнечной вспышки, его максимум наблюдается через 1 - 2 суток после его начала, а восстановление может продолжаться около 10 суток. Поскольку протоны таких сильных вспышек беспрепятственно проникают в области D ионосферы, где частота соударений частиц велика, и поглощаются в ней, они вызывают особенно большое поглощение радиоволн именно в этой области.
4.Влияние ядерных взрывов на магнитное поле, параметры магнитного сигнала
Рассмотрим механизм возникновения электромагнитного импульса. Во время ядерного взрыва возникает поток гамма и рентгеновского излучения, также возникает поток нейтронов. -излучение, взаимодействует с молекулами атмосферных газов, вырывая из них комптоновские электроны. Если высота взрыва составляет 20 - 40 км., то электроны захватываются магнитным полем Земли и, вращаясь относительно силовых линий этого поля, создают токи, генерирующие ЭМИ. Поле импульса суммируется по направлению к земной поверхности, магнитное поле планеты исполняет роль, подобную фазированной антенной решетки. В результате значительно возрастает напряженность поля и амплитуда электромагнитного импульса в районах, которые расположены южне