Fyzmatik | Proč má Země magnetické pole

Video nám ukazuje, k čemu slouží magnetické pole Země. Modelem tohoto pole mohou být dva silné podkovovité magnety ze slitiny hliníku, niklu a kobaltu.

Magnetické pole Země (magnetosféra) je prostor kolem Země, ve kterém působí magnetická síla. Sahá do vzdálenosti mnoha tisíc až stotisíc kilometrů. Magnetické pole Země má dipólový charakter. Jeho osa neprochází středem Země, ale asi 520 km od něj. Vytváří se třením při rotaci vnějšího, zřejmě tekutého zemského jádra o pevné vnitřní jádro. Tento proces funguje jako obrovské dynamo.

Tvar zemské magnetosféry silně ovlivňuje sluneční vítr, který na straně bližší k Slunci působí tlakem asi 1,7 nPa. Tím zatlačuje magnetosféru do vzdálenosti asi 10 zemských průměrů (asi 60 000 km). Na odvrácené straně je magnetosféra prodloužená do chvostu sahajícího daleko za oběžnou dráhu Měsíce.

Magnetosféra je důležitým ochranným faktorem pro biosféru. Magnetosféra Země nedovoluje elektricky nabitým částicím slunečního větru dostat se k povrchu. Nabité částice (protony a elektrony, které jsou odvrhovány ze Slunce) musí při svém pohybu sledovat siločáry magnetického pole. Plní tedy ochrannou funkci, bez které by život na Zemi nebyl možný. Země je jednou z dvou pevných planet, které mají vlastní magnetismus. Tou druhou je Merkur, oproti kterému je ale magnetické pole Země mnohem silnější. Na videu vidíme princip ochrany před částicemi slunečního větru, které by se chtěly dostat do naší atmosféry. Silné magnetické pole jim v tom zabrání, stejně tak, jako kovovému hrotu házecí šipky magnetické pole podkovovitého magnetu.

Zemská magnetosféra se dělí na několik ohraničených oblastí s charakteristickými rysy a rozdílnými fyzikálními vlastnostmi. Nejvzdálenější čelní oblastí je magnetická rázová vlna nacházející se v nejbližším bodě asi 12 zemských poloměrů daleko. Za ní se nachází přechodová oblast neboli magnetická dutina. Následuje magnetopauza, která vymezuje oblast skutečného působení zemského magnetického pole. Hodnota magnetické indukce magnetického pole na magnetopauze je řádově v nanoteslech. Hodnota magnetického pole na povrchu Země je o 4 řády vyšší - jde o desítky tisíc nanotesla. Nad zemskými póly se nachází v magnetosféře tzv. polární špička, nestabilní oblast, přes kterou můžou nabité částice vstupovat do hlubších vrstev zemské magnetosféry. Zachycené částice se potom pohybují ve dvou oblastech známých jako Van Allenovy radiační pásy. Chvost magnetosféry obsahuje částice, ktoré rozptylují sluneční záření. Rotací magnetosféry se do chvostu dostávají postupně všechny její siločáry.

Ne vždycky dokáže magnetické pole Země zabránit vniknutí částic slunečního větru do zemské atmosféry. Sluneční vítr obtéká Zemi a v oblastech pólů se mohou částice dostat do oblasti ionosféry a dochází k rekombinaci iontů, jež byly ionizovány slunečním zářením. Uvolněná energie ve formě světla je ze zemského povrchu pozorována jako nádherná podívaná – polární záře.