자기권

Magnetosphere
지구 자기권의 자기장 선을 렌더링한 것입니다.

천문학과 행성 과학에서, 자기권은 하전 입자들이 그 물체의 [1][2]자기장에 의해 영향을 받는 천문학 물체를 둘러싼 우주 영역이다.그것은 활동적인 내부 발전기를 가진 천체에 의해 만들어진다.

행성체에 가까운 우주환경에서 자기장은 자기쌍극자와 유사하다.더 멀리, 자기장 선은 태양(태양풍) 또는 [3][4]가까운 별에서 방출되는 전기 전도성 플라즈마의 흐름에 의해 크게 왜곡될 수 있다.지구처럼 활동적인 자기권을 가진 행성은 태양 복사나 우주 방사선의 영향을 완화하거나 차단할 수 있으며, 이것은 또한 잠재적으로 해롭고 위험한 결과로부터 모든 생물들을 보호할 수 있다.이것은 플라즈마 물리학, 우주 물리학, 그리고 대기학이라는 전문 과학 과목에서 연구된다.

역사

주요 기사: 자기권 연대기

지구의 자기권에 대한 연구는 윌리엄 길버트가 지구 표면의 자기장이 작은 자화구인 테렐라의 자기장과 비슷하다는 것을 발견한 1600년에 시작되었다.1940년대에 월터 M. 엘사서는 지구의 자기장을 지구의 철 외부 핵의 운동으로 돌리는 발전기 이론의 모델을 제안했다.자력계의 사용을 통해, 과학자들은 시간과 위도, 경도의 함수로서 지구의 자기장의 변화를 연구할 수 있었다.

1940년대 후반부터 로켓은 우주선을 연구하기 위해 사용되었다.1958년, 탐사선 시리즈의 첫 번째 우주 임무인 익스플로러 1호가 대기권 위의 우주선의 세기를 연구하고 이 활동의 변동을 측정하기 위해 발사되었다.이 임무는 반 앨런 방사선 벨트(지구 자기권 내부 지역에 위치)의 존재를 관찰했고, 그 해 말 후속 탐사선 3호가 그 존재를 확실히 증명했다.1958년 유진 파커는 태양풍이 지구의 자기장과 어떻게 상호작용하는지를 설명하기 위해 1959년 토마스 골드가 제안한 '자기권'이라는 용어와 함께 태양풍에 대한 아이디어를 제안했다.1963년 케힐과 아마진 관측에 의해 주도된 탐험가 12호의 이후 임무는 정오 자오선 부근에서 갑자기 자기장 강도가 감소하는 것으로, 후에 자기권계면이라고 불리게 되었다.1983년까지, 국제 혜성 탐사선은 자기장,[4] 즉 원거리 자기장을 관찰했다.

구조 및 동작

자기권은 여러 가지 변수에 의존합니다: 천문학적 물체의 유형, 플라즈마와 운동량의 원천, 물체의 회전 주기, 물체가 회전하는 축의 특성, 자기 쌍극자의 축, 그리고 태양풍의 흐름의 크기와 방향.

자기권이 태양풍 압력에 견딜 수 있는 행성 거리를 채프먼-페라로 거리라고 합니다.이는 R 가 행성의 반지름을 f(\ {surf가 적도 표면 자기장을 V W(\V_})가 의 반지름을 나타낸다는 공식에 따라 적절하게 모델링되었다.는 태양풍의 속도를 나타냅니다.

자기권은 R F R {CF R_ 태양풍 흐름의 주요 반대편이 물체의 자기장일 때 "내적"으로 분류된다.예를 들어 수성, 지구, 목성, 가니메데, 토성, 천왕성, 해왕성은 고유의 자기권을 나타낸다.자기권은 R F P{CF R_ 태양풍이 물체의 자기장과 반대되지 않을 때 "유도"로 분류됩니다.이 경우, 태양풍은 행성의 대기 또는 전리층과 상호작용합니다(또는 행성에 대기가 없다면 행성의 표면).금성에는 유도 자기장이 있는데, 이것은 금성이 내부 발전기 효과가 없는 것처럼 보이기 때문에 존재하는 유일한 자기장은 태양풍이 금성의 물리적 장애물을 감싸면서 형성된다는 것을 의미합니다. F R { _ { } \ R _ { }, 행성 자체와 행성 자기장이 모두 기여합니다.화성이 이런 [5]유형일 가능성이 있다.

구조.

자기권 구조를 그린 예술가의 그림: 1) 활충격 2) 자기권계면 3) 자기권계면.4) 자기권. 5) 북쪽 꼬리엽.6) 남부 꼬리엽.7) 플라스마스피어

활충격

적외선 영상과 아티스트의 R 하이드라 주변의 활 쇼크 컨셉
주요 기사:활충격

활 충격은 자기권과 주변 매체 사이의 경계인 자기권의 가장 바깥쪽 층을 형성합니다.별의 경우, 이것은 보통 항성풍과 성간 매질 사이의 경계이며, 행성의 경우, 태양풍의 속도는 [6]자기권계면에 가까워질수록 감소합니다.

자기 피복

주요 기사: 자기 시스

자기피스는 활 충격과 자기권계면 사이의 자기권 영역이다.그것은 [7]자기권으로부터 소량의 플라즈마를 포함하고 있지만, 주로 충격을 받은 태양풍에 의해 형성된다.자기장의 방향과 크기가 불규칙하게 변화하는 높은 입자 에너지 플럭스를 나타내는 영역입니다.이는 효과적으로 열화 과정을 거친 태양풍 가스의 수집에 기인한다.그것은 태양풍의 흐름으로부터 압력을 전달하고 [4]물체로부터 자기장의 장벽을 전달하는 쿠션 역할을 한다.

자기권계면

주요 기사: 자기권계면

자기권계면은 행성 자기장의 압력이 태양풍의 [3]압력과 균형을 이루는 자기권 영역이다.그것은 자기 피복으로부터의 충격 태양풍과 자기권으로부터의 물체의 자기장과 플라즈마의 융합이다.이 수렴의 양쪽에는 자화된 플라즈마가 포함되어 있기 때문에, 이들 사이의 상호작용은 복잡합니다.자기권계면의 구조는 자기장뿐만 아니라 플라즈마의 마하 수치와 베타에 [8]따라 달라집니다.자기권계면은 태양풍의 압력이 [9]변동함에 따라 크기와 모양이 변한다.

마그네토테일

압축된 자기장 반대편에는 자기장이 있는데, 자기권은 천문학적 물체보다 훨씬 더 멀리 뻗어 있습니다.그것은 북쪽과 남쪽의 꼬리 잎이라고 불리는 두 개의 잎을 포함합니다.북쪽 꼬리로브에 있는 자기장 선은 물체를 가리키고 남쪽 꼬리로브에 있는 자기장 선은 물체를 가리킵니다.꼬리 잎은 태양풍의 흐름을 거스르는 하전 입자가 거의 없이 거의 비어 있다.두 개의 로브는 플라즈마 시트로 분리되는데, 플라즈마 시트는 자기장이 약하고 하전 입자의 밀도가 더 [10]높은 영역입니다.

지구 자기권

다음 항목도 참조하십시오.지구 자기장 magnet 자기권
상세정보 : 플라스마스피어
예술가의 지구 자기권 표현
지구 자기권 도표

지구 적도 상공에서, 자기장 선은 거의 수평이 되고, 그리고 나서 고위도에서 다시 연결되기 위해 돌아옵니다.그러나 높은 고도에서 자기장은 태양풍과 태양 자기장에 의해 크게 왜곡된다.지구의 낮 시간대에, 자기장은 태양풍에 의해 약 65,000 킬로미터(40,000 mi)의 거리까지 상당히 압축됩니다.지구의 활 충격은 두께가 약 17킬로미터이고[11] [12]지구로부터 약 90,000킬로미터(56,000마일) 떨어져 있다.자기권계면은 지구 표면에서 수백 킬로미터 떨어진 곳에 존재한다.지구의 자기권계면은 태양풍 입자가 들어갈 수 있게 해주기 때문에 체에 비유되어 왔다.켈빈헬름홀츠 불안정성은 플라즈마의 큰 소용돌이가 자기권과 다른 속도로 자기권의 가장자리를 따라 이동하면서 플라즈마가 미끄러져 지나갈 때 발생합니다.이것은 자기 재접속을 초래하고, 자기장 선이 끊어지고 재접속되면서, 태양풍 입자가 [13]자기권으로 들어갈 수 있다.지구의 야간에서는 자기장이 자기장 안에서 확장되는데, 자기장은 세로 방향으로 630만 킬로미터(3,900,000 mi)[3]를 초과합니다.지구의 자기장 꼬리가 극지방 [10]오로라의 주요 근원입니다.또한, NASA 과학자들은 지구의 자기장이 낮과 밤 [14]사이에 전위차를 만들어냄으로써 달에 "먼지 폭풍"을 일으킬 수 있다고 제안했다.

기타 오브젝트

많은 천체들이 자기권을 생성하고 유지한다.태양계에서 이것은 태양, 수성, 목성, 토성, 천왕성, [15]해왕성, 가니메데를 포함합니다.목성의 자기권은 태양계에서 가장 큰 행성 자기권이며,[16] 낮에는 7백만 킬로미터(4,300,000 mi)까지, 밤에는 거의 토성 궤도까지 뻗어 있다.목성의 자기권은 지구보다 크기순으로 강하고, 자기 모멘트는 약 18,000배 [17]더 크다.반면에 금성, 화성, 명왕성은 자기장이 없다.이것은 그들의 지질 역사에 중대한 영향을 미쳤을지도 모른다.금성과 화성은 광분해와 태양풍으로 원시수를 잃었을 가능성이 있다는 이론이 있다.강한 자기권은 이 [15][18]과정을 크게 지연시킨다.외계행성의[19] 자기권은 2021년에 발견되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Magnetospheres". NASA Science. NASA.
  2. ^ Ratcliffe, John Ashworth (1972). An Introduction to the Ionosphere and Magnetosphere. CUP Archive. ISBN 9780521083416.
  3. ^ a b c "Ionosphere and magnetosphere". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, Inc. 2012.
  4. ^ a b c Van Allen, James Alfred (2004). Origins of Magnetospheric Physics. Iowa City, Iowa USA: University of Iowa Press. ISBN 9780877459217. OCLC 646887856.
  5. ^ Blanc, M.; Kallenbach, R.; Erkaev, N.V. (2005). "Solar System Magnetospheres". Space Science Reviews. 116 (1–2): 227–298. Bibcode:2005SSRv..116..227B. doi:10.1007/s11214-005-1958-y. S2CID 122318569.
  6. ^ Sparavigna, A.C.; Marazzato, R. (10 May 2010). "Observing stellar bow shocks". arXiv:1005.1527. Bibcode:2010arXiv1005.1527S. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  7. ^ Paschmann, G.; Schwartz, S.J.; Escoubet, C.P.; Haaland, S., eds. (2005). Outer Magnetospheric Boundaries: Cluster Results (PDF). Space Science Reviews. Space Sciences Series of ISSI. Vol. 118. doi:10.1007/1-4020-4582-4. ISBN 978-1-4020-3488-6.
  8. ^ Russell, C.T. (1990). "The Magnetopause". In Russell, C.T.; Priest, E.R.; Lee, L.C. (eds.). Physics of magnetic flux ropes. American Geophysical Union. pp. 439–453. ISBN 9780875900261. Archived from the original on 2 February 1999.
  9. ^ Stern, David P.; Peredo, Mauricio (20 November 2003). "The Magnetopause". The Exploration of the Earth's Magnetosphere. NASA. Retrieved 19 August 2019.
  10. ^ a b "The Tail of the Magnetosphere". NASA.
  11. ^ "Cluster reveals Earth's bow shock is remarkably thin". European Space Agency. 16 November 2011.
  12. ^ "Cluster reveals the reformation of Earth's bow shock". European Space Agency. 11 May 2011.
  13. ^ "Cluster observes a 'porous' magnetopause". European Space Agency. 24 October 2012.
  14. ^ http://www.nasa.gov/topics/moonmars/features/magnetotail_080416.html NASA, 달과 마그네토테일
  15. ^ a b "Planetary Shields: Magnetospheres". NASA. Retrieved 5 January 2020.
  16. ^ Khurana, K. K.; Kivelson, M. G.; et al. (2004). "The configuration of Jupiter's magnetosphere" (PDF). In Bagenal, Fran; Dowling, Timothy E.; McKinnon, William B. (eds.). Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-81808-7.
  17. ^ Russell, C.T. (1993). "Planetary Magnetospheres". Reports on Progress in Physics. 56 (6): 687–732. Bibcode:1993RPPh...56..687R. doi:10.1088/0034-4885/56/6/001.
  18. ^ NASA (14 September 2016). "X-ray Detection Sheds New Light on Pluto". nasa.gov. Retrieved 3 December 2016.
  19. ^ HAT-P-11 해왕성 크기의 외계행성에 대한 강한 자화와 금속 부족 대기의 스펙트럼 에너지 분포 신호, Ben-Jaffel et al. 2021.