După cum știți, Pământul și Venus au aproape aceeași dimensiune, așa că de ce nu are Venus o magnetosferă? Acest lucru se poate datora faptului că vecinul nostru în trecut nu a experimentat o coliziune suficient de puternică cu un corp cosmic.

Din multe motive, Venus este numită geamăna (sau sora Pământului). La fel ca planeta noastră, Venus este o planetă stâncoasă în natură, compusă din silicați și metale care sunt distribuite între un miez de fier și nichel și o manta și o crustă de silicați. Dar când vine vorba de atmosferele și câmpurile magnetice ale acestor planete, acestea diferă cât mai mult una de cealaltă.

Pe parcursul studiului acestor două planete, astronomii s-au străduit să răspundă la întrebarea de ce Pământul are un câmp magnetic care îi permite să rețină un strat gros de atmosferă, în timp ce Venus nu are. Potrivit unui nou studiu realizat de o echipă internațională de oameni de știință, acest lucru se poate datora unei coliziuni majore care a avut loc în trecut. Deoarece Venus pare să nu fi experimentat niciodată o coliziune, nu a dezvoltat un dinam care să genereze un câmp magnetic.

Straturi ale Pământului, care arată nucleul interior și exterior, mantaua și crusta. Sursa: discovermagazine.com

Studiul, intitulat „Formarea, stratificarea și amestecarea nucleelor ​​Pământului și Venus”, a apărut în revista științifică Earth and Science Planetary Letters. A fost condus de Seth A. Jacobson de la Universitatea Northwestern. Echipa a inclus și experți de la Observatorul Côte d'Azur, de la Universitatea Bayreuth, de la Institutul de Tehnologie din Tokyo și de la Instituția Carnegie din Washington.

Pentru aceste studii, Jacobson și colegii săi au început de la bun început: s-au uitat la modul în care se formează inițial planetele terestre. Conform celor mai comune modele de formare a unor astfel de planete, acestea nu se formează într-un singur pas. Creșterea lor se bazează pe o serie de evenimente de creștere a masei caracterizate prin ciocniri cu planetezimale și embrioni planetari, majoritatea având propriile lor nuclee.

Studii recente ale fizicii de înaltă presiune a diferitelor minerale și dinamica orbitală au indicat că nucleele planetare dezvoltă structuri stratificate pe măsură ce câștigă masă. Motivul pentru aceasta are de-a face cu faptul că există o mare concentrație de elemente ușoare încorporate în metalul lichid, care ulterior începe să se scufunde mai adânc și să formeze miezul planetei pe măsură ce temperatura și presiunea cresc.

Un astfel de nucleu stratificat ar fi incapabil de convecție, ceea ce se crede că este ceea ce permite crearea câmpului magnetic al Pământului. Mai mult, astfel de modele sunt incompatibile cu studiile seismologice, care indică faptul că nucleul Pământului este compus în mare parte din fier și nichel, în timp ce aproximativ 10% din greutatea sa totală este alcătuită din elemente ușoare precum siliciu, oxigen și sulf și altele.

Dr. Jacobson explică: „Planetele asemănătoare Pământului au crescut prin ciocniri succesive cu corpurile cosmice. Astfel, miezul lor a crescut, de asemenea, într-o manieră în mai multe etape. Această metodă de formare a miezului creează o structură de densitate stratificată stabilă pe mai multe niveluri, deoarece elementele ușoare sunt din ce în ce mai încorporate în „creșterile” ulterioare ale miezului. Elementele ușoare, cum ar fi oxigenul, siliciul și sulful, devin din ce în ce mai separate în lichide de bază, pe măsură ce presiunea și temperatura devin mai ridicate. Prin urmare, evenimentele ulterioare de creștere a masei nucleului includ mai multe dintre aceste elemente, deoarece Pământul însuși devine mai mare și presiunea și temperatura continuă să crească. Toate acestea stabilesc o stratificare stabilă, care împiedică apariția unui dinam pe termen lung și a unui câmp magnetic planetar. Aceasta este ipoteza noastră pentru Venus. În cazul Pământului, credem că impactul care a format Luna a fost suficient de puternic pentru a agita nucleul Pământului și a permite dinamului să genereze câmpul magnetic de astăzi”.

O impresie de artist despre ciocnirea dintre Pământ și Theia, care ar fi putut avea loc acum 4,5 miliarde de ani. Sursa: NASA

Studiile paleomagnetice efectuate în prealabil au adăugat și mai multă confuzie acestei imagini deja neclare. Ei au indicat că câmpul magnetic al Pământului există de cel puțin 4,2 miliarde de ani (adică a apărut la aproximativ 340 de milioane de ani după formarea Pământului). O întrebare firească apare imediat cu privire la ce mecanism este responsabil pentru starea actuală de convecție și cum a apărut. Pentru acest studiu, Jacobson și echipa sa au analizat posibilitatea ca un impact major să explice fenomenul.

„Impactul puternic din punct de vedere energetic a amestecat mecanic miezul și a distrus structura stratificată rezultată. Stratificarea stabilă previne convecția, care la rândul său inhibă geodinamul. Eliminarea stratificării este cea care permite dinamului să funcționeze.”

Energia acestei coliziuni ar amesteca nucleul, creând regiuni omogene separate în care ar putea exista un dinam. Având în vedere vârsta câmpului magnetic al Pământului, aceasta este în concordanță cu teoria impactului Theia, care presupune că un obiect de dimensiunea lui Marte s-a ciocnit cu Pământul în urmă cu 4,51 miliarde de ani și a dus la formarea sistemului Pământ-Lună. Este posibil ca această coliziune să fi făcut ca miezul Pământului să se îndepărteze de structura sa stratificată și să devină omogen, iar în următorii 300 de milioane de ani, presiunea și temperatura l-au determinat să facă diferența între un nucleu interior solid și un nucleu exterior lichid. Datorită rotației în miezul exterior, a apărut un efect de dinam.

Începuturile acestei teorii au fost prezentate anul trecut la cea de-a 47-a Conferință Științifică a Științelor Lunare și Planetare. În timpul unei prezentări intitulate „Amestecarea dinamică a nucleelor ​​planetare prin impacturi gigantice”. Atunci cercetătorii au subliniat pentru prima dată că stratificarea nucleului Pământului a fost resetat de aceeași coliziune care a format Luna. S-a arătat cum un impact puternic ar fi putut stârni nucleul planetei în etapele târzii ale formării lor. Pe baza acestui fapt, Jacobson și alți autori au aplicat modele ale modului în care Pământul și Venus au crescut materia din discul de gaz și praf din jurul proto-Soarelui. Ei au putut, de asemenea, să calculeze modul în care Pământul și Venus au crescut pe baza compoziției chimice a mantalei și nucleului fiecărei planete după fiecare eveniment de creștere în masă.

Semnificația acestei cercetări nu poate fi subestimată în ceea ce privește modul în care se raportează la dezvoltarea Pământului și apariția vieții. Dacă magnetosfera Pământului este rezultatul unei coliziuni recente, atunci un astfel de impact ar putea crea diferențe între planeta noastră, care este potrivită pentru viață, și orice alta care este rece și uscată (cum ar fi Marte) sau prea cald (precum Venus).

„Câmpurile magnetice ale planetelor protejează suprafața și viața însăși de radiațiile cosmice dăunătoare. Dacă o coliziune atât de puternică și gigantică este necesară pentru apariția unui câmp magnetic, atunci este necesară și pentru apariția vieții.”

Potrivit Universului de azi.

Având în vedere câmp magnetic planetar, în primul rând, să facem cunoștință cu ipotezele existenței Polii magnetici ai Pământului.

Totul se rezumă la procesele care au loc în intestinele Pământului, și anume în stratul numit stratul Mohorovicic (mai multe detalii:). Temperatura apei la suprafața căreia s-a dovedit a fi critică. Această observație a fost primul indiciu al esenței a ceea ce se întâmpla în acest strat misterios. Ceea ce explică existența Polii magnetici ai Pământului.

În straturile scoarței terestre

Să ne imaginăm o picătură de apă care a căzut odată cu următoarea ploaie pe pământ și a început să se scurgă prin crăpături în straturi ale scoarţei terestreîn adâncurile ei. Considerăm că picătura noastră a fost foarte norocoasă: nu a fost preluată sau dusă de niciunul dintre fluxurile de apă care se formează în straturile superioare ale Pământului și sunt utilizate pe scară largă de oameni pentru a construi fântâni, structuri de irigare și nevoi similare. Nu, picătura a trecut câțiva kilometri de straturile pământului. Fluxuri de picături asemănătoare care se mișcau în aceeași direcție începuseră de mult să apese asupra ei, iar jeturile de căldură subterană au început să o încălzească din ce în ce mai vizibil. Temperatura sa a depășit de mult o sută de grade pe scara internațională a temperaturii.
Mișcarea unei picături de apă. Picătura a visat în secret la momentul în care pe suprafața Pământului a avut ocazia să fiarbă liber la o astfel de temperatură, transformându-se în abur transparent liber. Din păcate, nu putea fierbe acum: presiunea ridicată a coloanei de apă de deasupra îl împiedica. Picătura a simțit că i se întâmplă ceva extraordinar. A început să fie deosebit de interesată de stâncile care alcătuiau crăpătura pe care o cobora. A început să se spele din ele moleculele individuale ale anumitor substanțe, adesea acelea pe care apa în condiții normale nu le poate dizolva. Picătura nu se mai simțea ca apa, ci a început să prezinte proprietățile unui acid puternic. Apa a purtat cu ea moleculele furate pe parcurs. Analiza chimică ar arăta că conține tot atâtea impurități minerale câte nu se găsesc în apele minerale celebre. Dacă o picătură s-ar putea întoarce cu tot conținutul pe suprafața Pământului, medicii ar găsi probabil multe boli pentru care ar deveni primul mijloc de tratament. Dar Picătura a trecut deja mult sub straturile pământului, unde se formează. Mai avea o singură cale posibilă - mai jos, în măruntaiele pământului, spre căldura din ce în ce mai mare. Și, în sfârșit, temperatura critică este de 374 de grade la scară internațională. Picătura nu se simțea destul de stabilă. Nu avea nevoie de căldura latentă suplimentară de vaporizare, ea s-a transformat în abur, folosind doar căldura care era în ea. Cu toate acestea, volumul său nu s-a schimbat. Dar, devenind o picătură de abur, a început să caute direcții în care să se poată extinde. Părea să existe o rezistență minimă în vârf. Și particulele de abur, care cel mai recent fuseseră picături de apă, au început să se strângă în sus. În același timp, au depus majoritatea substanțelor dizolvate în picătură la locul transformării sale critice. Aburul format din picătura noastră s-a spart în sus relativ sigur de ceva timp. Temperatura rocilor din jur a scăzut și brusc aburul s-a inversat într-o picătură de apă. Și a schimbat brusc direcția de mișcare și a început să curgă în jos. Și temperaturile stâncilor din jur au început să crească din nou. Și după ceva timp, temperatura atinge din nou o valoare critică și din nou un nor ușor de abur se repezi în sus. Dacă picătura ar putea să gândească și să tragă concluzii, ar crede probabil că a căzut într-o capcană monstruoasă și că acum era condamnată la rătăcirea veșnică și la transformările eterne a două stări de agregare între două izoterme. Între timp, această mișcare verticală a apei și aburului realizează exact munca necesară pentru formarea suprafeței Mohorovicic. Când apa se transformă în abur, se depun substanțe dizolvate în ea: cimentează rocile, făcându-le mai dense și mai puternice. Vaporii care se deplasează în sus poartă unele substanțe cu ei. Aceste substanțe includ compuși metalici cu clor și alți halogeni, precum și silice, al căror rol în formarea granitului este decisiv. Dar gândurile picăturii despre captivitatea eternă, în care se presupune că s-a găsit, nu corespund adevărului. Faptul este că a căzut într-o zonă a scoarței terestre care a crescut permeabilitatea. Picăturile de apă și fluxurile de abur care se scurgeau în sus și în jos au spălat o serie de substanțe din roci, creând crăpături, crăpături și pori. Ele, fără îndoială, se conectează între ele în direcția orizontală, creând un fel de strat care înconjoară întregul glob. Descoperitorul a numit-o drenaj. Poate că va fi chemat stratul lui Grigoriev. Sub influența diferenței de presiune dintre presiunea care susține apa pe uscat (în medie, continentele se ridică deasupra nivelului mării cu 875 de metri) și cea mai joasă din oceane, are loc un flux lent de apă care a intrat în strat de drenaj din zona continentală spre zona oceanică. Trecând prin grosimea rocilor pământului până la stratul de drenaj, aceste ape răcesc rocile și transportă căldura preluată de la rocile continentale în oceane prin stratul de drenaj. Nu există strat de granit în oceane, deoarece nu există contracurent de apă și abur în stratul de drenaj. Acolo, atât apa cât și aburul se mișcă în aceeași direcție, doar în sus. După ce au ajuns la suprafața fundului oceanului, ele curg liber în el, oferind salinitatea hidrosferei, care acoperă aproape întregul glob.
Hidrosfera Pământului.

Ipoteze pentru existența câmpului magnetic al Pământului

O ipoteză rămâne o ipoteză până când este confirmată de anumite concluzii trase pe baza ei. Deci legea gravitației universale a lui Newton a rămas o ipoteză (mai multe detalii:), până când a fost confirmată de revenirea la timp a cometelor, a căror traiectorie a fost calculată după formulele acestei legi. Așadar, celebra teorie a relativității a lui Einstein a rămas o ipoteză până când o fotografie a stelelor în momentul unei eclipse solare a confirmat deplasarea unui fascicul de lumină solară în timp ce trecea pe lângă un corp gravitațional puternic. Ce concluzii se pot trage din ipoteza centurii de drenaj propusă de S. M. Grigoriev? Există astfel de concluzii! Iar primul dintre ele oferă o oportunitate excelentă de a explica originea Câmpul magnetic al Pământuluiși planete. Știința modernă nu cunoaște nici o teorie dovedită, nici o ipoteză acceptabilă care să explice câmpul magnetic aparent evident și binecunoscut al Pământului, care întoarce întotdeauna acul busolei cu un capăt spre nord. Ya M. Yanovsky, în cartea sa „Magnetism terestru”, publicată în 1964, a scris:

Până în ultimul deceniu, nu a existat o singură ipoteză, nici o singură teorie care să explice în mod satisfăcător magnetismul permanent al globului.

După cum puteți vedea, prima concluzie este destul de importantă. Să facem cunoștință cu esența lui. Desigur, aceasta nu este o afirmație complet corectă că nu existau ipoteze care ar încerca să explice prezența magnetismului terestru. Au existat ipoteze. Una dintre ele a fost asociată cu rotația asincronă a unor părți ale planetei noastre: și anume, rotația nucleului rămâne în urma rotației mantalei cu aproximativ o revoluție la fiecare două mii de ani. Celălalt a introdus niște mase în mișcare situate în interiorul miezului. S-a discutat și chestiunea prezenței unui curent electric care se mișcă în direcția latitudinală. Dar din moment ce se credea că astfel de curenți pot circula doar la limita dintre miez și manta, ei au fost trimiși acolo. Relativ recent, a apărut o nouă ipoteză care explică magnetismul terestru prin curenții turbionari în miezul globului. Deoarece este imposibil de verificat dacă acești curenti există sau nu acolo, această ipoteză este sortită unei existențe fără sens. Pur și simplu nu are nicio șansă să primească vreo confirmare. Existența unei învelișuri de drenaj face imediat posibilă explicarea modului în care curenții de suprafață circulă în jurul globului în direcția latitudinală. Lichidul care umple carcasa de drenaj sub influența gravitației Lunii de două ori pe zi crește cu aproape un metru. În urma cocoașei de maree, sub care este aspirat un volum suplimentar de lichide și gaze, există o depresiune, strângând în direcția vestică tot ceea ce aspiră marea. Astfel, apare un flux continuu de fluid de drenaj în jurul globului, parcă creat de maree. Lichidul de drenaj este saturat cu o cantitate imensă dintr-o mare varietate de substanțe dizolvate în el. Printre aceștia există mulți ioni, inclusiv cationi care poartă o sarcină pozitivă. Există, de asemenea, anioni care poartă o sarcină negativă. Putem spune cu convingere că în prezent predomină cationii, pentru că în acest caz ar trebui să apară un pol magnetic sudic în apropierea polului geografic nord. Și în prezent, polii magnetici ai Pământului sunt localizați exact așa. Da, acum sunt amplasate așa. Însă paleomagnetiştii au stabilit cu fermitate că relativ des - în sensul geologic al cuvântului - apar schimbări bruşte în magnetizarea Pământului, astfel încât polii îşi schimbă locul. Nici măcar cea mai îndrăzneață ipoteză nu poate explica acest fapt. Și esența problemei este aparent simplă: atunci când anionii încep să predomine în fluidul de drenaj, polul magnetic nordic își va ocupa locul cel mai potrivit - cel puțin în nume - lângă polul geografic nord.

Câmpul magnetic al Lunii

Dacă părăsim Pământul nostru iubit și facem o scurtă călătorie în spațiu, vom vizita mai întâi însoțitorul nostru de noapte, Luna. Nu există nici măcar o picătură de apă la suprafața sa acum. Dar poate are o centură de drenaj, în crăpăturile și cavitățile înguste ale cărora sunt conținute ape foarte mineralizate, ca pe Pământ? Câmpul magnetic al Lunii determinată de mărimea valului său de maree. Pe Pământ, acest val este cauzat de gravitația Lunii. Dar Pământul nu provoacă un val mare pe Lună, deoarece Luna se confruntă întotdeauna cu Pământul cu o singură parte. Și totuși există un val mare pe Lună. La urma urmei, se rotește, deși foarte lent, în raport cu Soarele. Face o revoluție față de steaua noastră centrală în aproximativ o lună. Și atracția Soarelui este mult mai mică decât, să zicem, chiar și atracția Lunii pe Pământ.
Pământ și Lună. Mareele rare și minore pot produce doar un câmp magnetic foarte mic. Acesta este exact câmpul pe care îl posedă Luna. Prezența unei centuri de drenaj ajută la explicarea multor alte mistere ale Lunii. Astfel, S. M. Grigoriev explică excelent asimetria discului lunar, esența masconilor etc. Fiecare dintre aceste explicații date de el poate fi acceptată ca dovadă a existenței unui înveliș de drenaj pe Lună. El a prezis că raza emisferei lunare îndreptate spre noi este mai mică decât raza celeilalte emisfere, chiar înainte ca măsurătorile corespunzătoare să fie făcute din sateliți. Această descoperire a fost complet neașteptată pentru selenologi, care credeau că alungirea mai mare a emisferei lunare în fața Pământului este o consecință a gravitației Pământului.

Câmpul magnetic al planetelor Mercur, Venus, Marte, Jupiter

Dar restul planetelor? Aproape că se poate spune cu convingere că nici unul Mercur, nici Venus, nici Marte nu poate avea mare câmpuri magnetice, pentru că au fara sateliti. Mareele mari pot fi generate pe Mercur de către Soare, dar acesta nu se rotește foarte repede pe axa sa.
Câmpul magnetic al planetelor. Dar dacă tu Jupiter Există miez dur, atunci câmpul magnetic de aici îl poate depăși cu mult pe cel al pământului. Jupiter are o grămadă de sateliți diferiți, dintre care unii sunt mari. În plus, se rotește foarte repede în jurul axei sale, făcând o revoluție în mai puțin de zece ore. Toate acestea contribuie la marea activitate a regiunii de drenaj a lui Jupiter. Și într-adevăr, stațiile automate americane au descoperit un câmp magnetic foarte puternic, ciudat de structurat al acestei planete. 3 octombrie 2016 la 12:40

Scuturi magnetice ale planetelor. Despre diversitatea surselor de magnetosfere din sistemul solar

• Știința populară,
• Cosmonautica,
• Astronomie

6 din 8 planete din sistemul solar au propriile lor surse de câmpuri magnetice care pot devia fluxurile de particule încărcate de la vântul solar. Volumul spațiului din jurul planetei în care vântul solar deviază de la traiectoria sa se numește magnetosfera planetei. În ciuda caracterului comun al principiilor fizice ale generării câmpului magnetic, sursele de magnetism, la rândul lor, variază foarte mult între diferitele grupuri de planete din sistemul nostru stelar.

Studiul diversității câmpurilor magnetice este interesant deoarece prezența unei magnetosfere este probabil o condiție importantă pentru apariția vieții pe o planetă sau satelitul ei natural.

Fier și piatră

Pentru planetele terestre, câmpurile magnetice puternice sunt mai degrabă excepția decât regula. Planeta noastră are cea mai puternică magnetosferă din acest grup. Miezul solid al Pământului este format dintr-un aliaj fier-nichel încălzit de degradarea radioactivă a elementelor grele. Această energie este transferată prin convecție în miezul exterior lichid în mantaua de silicat (). Procesele convective termice din miezul exterior metalic au fost considerate până de curând sursa principală a dinamului geomagnetic. Cu toate acestea, cercetările din ultimii ani au respins această ipoteză.

Interacțiunea magnetosferei unei planete (în acest caz, Pământul) cu vântul solar. Fluxurile de vânt solar deformează magnetosferele planetelor, care au aspectul unei „cozi” magnetice foarte alungite, îndreptate în direcția opusă Soarelui. Coada magnetică a lui Jupiter se întinde pe mai mult de 600 de milioane de km.

Se presupune că sursa magnetismului în timpul existenței planetei noastre ar putea fi o combinație complexă de diverse mecanisme de generare a unui câmp magnetic: inițializarea primară a câmpului de la o coliziune străveche cu un planetoid; convecția non-termică a diferitelor faze de fier și nichel în miezul exterior; eliberarea oxidului de magneziu din miezul exterior de răcire; influența mareelor ​​a Lunii și Soarelui etc.

Intestinele „surorii” Pământului, Venus, practic nu generează un câmp magnetic. Oamenii de știință încă dezbat motivele lipsei unui efect dinam. Unii dau vina pe rotația zilnică lentă a planetei pentru acest lucru, în timp ce alții susțin că acest lucru ar fi trebuit să fie suficient pentru a genera un câmp magnetic. Cel mai probabil, problema se află în structura internă a planetei, diferită de cea a pământului ().

Merită menționat că Venus are o așa-numită magnetosferă indusă, creată prin interacțiunea vântului solar și a ionosferei planetei.

Marte este cel mai apropiat (dacă nu identic) de Pământ în ceea ce privește durata zilei siderale. Planeta se rotește în jurul axei sale în 24 de ore, la fel ca cei doi „colegi” giganți descriși mai sus, este formată din silicați și un sfert din miezul fier-nichel. Cu toate acestea, Marte este cu un ordin de mărime mai ușor decât Pământul și, conform oamenilor de știință, nucleul său s-a răcit relativ repede, astfel încât planeta nu are un generator dinam.

Structura internă a planetelor din silicat de fier din grupa terestră

Paradoxal, a doua planetă din grupul terestru care se poate „lândi” cu propria sa magnetosferă este Mercur - cea mai mică și mai ușoară dintre toate cele patru planete. Apropierea sa de Soare a predeterminat condițiile specifice în care s-a format planeta. Deci, spre deosebire de celelalte planete ale grupului, Mercur are o proporție relativă extrem de mare de fier față de masa întregii planete - în medie 70%. Orbita sa are cea mai puternică excentricitate (raportul dintre punctul cel mai apropiat de Soare și cel mai îndepărtat al orbitei) dintre toate planetele din sistemul solar. Acest fapt, precum și apropierea lui Mercur de Soare, sporesc influența mareelor ​​asupra nucleului de fier al planetei.

Diagrama magnetosferei lui Mercur cu un grafic suprapus al inducției magnetice

Datele științifice obținute de nave spațiale sugerează că câmpul magnetic este generat de mișcarea metalului din miezul lui Mercur, topit de forțele de maree ale Soarelui. Momentul magnetic al acestui câmp este de 100 de ori mai slab decât cel al Pământului, iar dimensiunile lui sunt comparabile cu dimensiunea Pământului, nu în ultimul rând datorită influenței puternice a vântului solar.

Câmpurile magnetice ale Pământului și planetele gigantice. Linia roșie este axa de rotație zilnică a planetelor (2 - înclinarea polilor câmpului magnetic față de această axă). Linia albastră este ecuatorul planetelor (1 - înclinarea ecuatorului față de planul ecliptic). Câmpurile magnetice sunt reprezentate cu galben (3 - inducția câmpului magnetic, 4 - raza magnetosferelor în razele planetelor corespunzătoare)

Giganți de metal

Planetele gigantice Jupiter și Saturn au nuclee mari de rocă cu o masă de 3-10 Pământuri, înconjurate de învelișuri puternice de gaz, care reprezintă marea majoritate a masei planetelor. Cu toate acestea, aceste planete au magnetosfere extrem de mari și puternice, iar existența lor nu poate fi explicată doar prin efectul dinam din nucleele stâncoase. Și este îndoielnic că, cu o asemenea presiune colosală, fenomene similare cu cele care au loc în miezul Pământului sunt chiar posibile acolo.

Cheia soluției constă în învelișul de hidrogen-heliu al planetelor în sine. Modelele matematice arată că, în adâncurile acestor planete, hidrogenul din stare gazoasă trece treptat în starea de lichid superfluid și supraconductor - hidrogenul metalic. Se numește metalic deoarece la astfel de valori de presiune hidrogenul prezintă proprietățile metalelor.

Structura internă a lui Jupiter și Saturn

Jupiter și Saturn, așa cum este tipic pentru planetele gigantice, au reținut în adâncurile lor o cantitate mare de energie termică care s-a acumulat în timpul formării planetelor. Convecția hidrogenului metalic transferă această energie în învelișul gazos al planetelor, determinând clima din atmosferele giganților (Jupiter emite de două ori mai multă energie în spațiu decât primește de la Soare). Convecția în hidrogen metalic, combinată cu rotația zilnică rapidă a lui Jupiter și Saturn, formează probabil magnetosferele puternice ale planetelor.

La polii magnetici ai lui Jupiter, precum și la polii similari ai celorlalți giganți și ai Pământului, vântul solar provoacă aurore „polare”. În cazul lui Jupiter, câmpul său magnetic este influențat semnificativ de sateliți atât de mari precum Ganimede și Io (este vizibilă o urmă de fluxuri de particule încărcate „curgând” de la sateliții corespunzători către polii magnetici ai planetei). Studierea câmpului magnetic al lui Jupiter este sarcina principală a stației automate Juno care operează pe orbita sa. Înțelegerea originii și structurii magnetosferelor planetelor gigantice ne poate îmbogăți cunoștințele despre câmpul magnetic al Pământului.

Generatoare de gheață

Giganții de gheață Uranus și Neptun sunt atât de asemănători ca mărime și masă încât pot fi numiți a doua pereche de gemeni din sistemul nostru, după Pământ și Venus. Câmpurile lor magnetice puternice ocupă o poziție intermediară între câmpurile magnetice ale giganților gazosi și Pământ. Totuși, și aici natura „a decis” să fie originală. Presiunea din nucleele rocă-fier ale acestor planete este încă prea mare pentru un efect de dinam precum cel al Pământului, dar nu suficientă pentru a forma un strat de hidrogen metalic. Miezul planetei este înconjurat de un strat gros de gheață format dintr-un amestec de amoniac, metan și apă. Această „gheață” este de fapt un lichid extrem de încălzit care nu fierbe doar din cauza presiunii enorme a atmosferei planetelor.

Structura internă a lui Uranus și Neptun

Dragi clienti!

Câmpul magnetic al Pământului este cunoscut de mult și toată lumea știe despre el. Dar există câmpuri magnetice pe alte planete? Să încercăm să ne dăm seama...

Câmpul magnetic al Pământului sau câmp geomagnetic - câmp magnetic , generate de surse intraterestre. Subiect de studiu geomagnetism . A apărut acum 4,2 miliarde de ani. La o distanță mică de suprafața Pământului, aproximativ trei din razele sale, liniile de câmp magnetic au asemănător dipolului locaţie. Această zonă se numește plasmasferă Pământ.

Pe măsură ce vă îndepărtați de suprafața Pământului, impactul crește vântul solar : din lateral Soare câmpul geomagnetic este comprimat, iar pe partea opusă, noaptea, se extinde într-o „coadă” lungă.

O influență notabilă asupra câmpului magnetic de pe suprafața Pământului este exercitată de curenții în ionosferă . Aceasta este regiunea superioară a atmosferei, extinzându-se de la altitudini de aproximativ 100 km și mai sus. Conține o cantitate mare ionii . Plasma este deținută de câmpul magnetic al Pământului, dar starea acesteia este determinată de interacțiunea câmpului magnetic al Pământului cu vântul solar, ceea ce explică legătura. furtuni magnetice pe Pământ cu erupții solare.

Câmpul magnetic al Pământului este generat de curenții din miezul de metal lichid. T. Cowling a arătat încă din 1934 că mecanismul de generare a câmpului (geodinam) nu asigură stabilitate (teorema „anti-dinam”). Problema originii și conservării câmpului nu a fost rezolvată până în prezent.

Un mecanism similar de generare a câmpului poate avea loc pe alte planete.

Are Marte un câmp magnetic?

Nu există câmp magnetic planetar pe planeta Marte. Planeta are poli magnetici care sunt rămășițe ale unui câmp planetar antic. Deoarece Marte nu are practic niciun câmp magnetic, este bombardat în mod constant de radiația solară, precum și de vântul solar, făcându-l lumea sterilă pe care o vedem astăzi.

Majoritatea planetelor creează un câmp magnetic folosind un efect dinam. Metalele din miezul planetei sunt topite și se mișcă constant. Metalele în mișcare creează un curent electric, care în cele din urmă se manifestă ca un câmp magnetic.

Informații generale

Marte are un câmp magnetic care este rămășițele câmpurilor magnetice antice. Este similar cu câmpurile găsite pe fundul oceanelor Pământului. Oamenii de știință cred că prezența lor este un posibil semn că Marte avea plăci tectonice. Dar alte dovezi sugerează că aceste mișcări ale plăcilor s-au oprit acum aproximativ 4 miliarde de ani.

Benzile de câmp sunt destul de puternice, aproape la fel de puternice ca cele ale Pământului și se pot extinde pe sute de kilometri în atmosferă. Ei interacționează cu vântul solar și creează aurore în același mod ca pe Pământ. Oamenii de știință au observat peste 13.000 dintre aceste aurore.

Absența unui câmp planetar înseamnă că suprafața acestuia primește de 2,5 ori mai multă radiație decât Pământul. Dacă oamenii vor explora planeta, trebuie să existe o modalitate de a proteja oamenii de expunerea dăunătoare.

Una dintre consecințele absenței unui câmp magnetic pe planeta Marte este imposibilitatea prezenței apei lichide la suprafață. Roverele de pe Marte au descoperit cantități mari de gheață de apă sub suprafață, iar oamenii de știință cred că acolo poate fi apă lichidă. Lipsa apei se adaugă la obstacolele pe care inginerii trebuie să le depășească pentru a studia și, în cele din urmă, a coloniza Planeta Roșie.

Câmpul magnetic al lui Mercur

Mercur, ca și planeta noastră, are un câmp magnetic. Până la zborul navei spațiale Mariner 10 în 1974, niciun om de știință nu știa despre prezența acesteia.

Câmpul magnetic al lui Mercur

Este aproximativ 1,1% din cea a Pământului. Mulți astronomi de la acea vreme au presupus că acest câmp era un câmp relict, adică rămas din istoria timpurie. Informațiile de la sonda spațială MESSENGER au infirmat complet această presupunere, iar astronomii știu acum că un efect de dinam în miezul lui Mercur este responsabil pentru apariție.

Se formează prin efectul dinam al fierului topit care se deplasează în miez.Câmpul magnetic este dipol, la fel ca pe Pământ. Aceasta înseamnă că are poli nord și sud magnetic. MESSENGER nu a găsit dovezi ale existenței unor anomalii sub formă de pete, ceea ce indică faptul că este creat în miezul planetei. Oamenii de știință credeau până de curând că nucleul lui Mercur s-a răcit până la punctul în care nu se mai putea roti.

Acest lucru a fost indicat de crăpăturile pe întreaga suprafață, care au fost cauzate de răcirea nucleului planetei și de efectul său ulterior asupra scoarței. Câmpul este suficient de puternic pentru a devia vântul solar, creând o magnetosferă.

Magnetosfera

Captează plasmă din vântul solar, ceea ce contribuie la deteriorarea suprafeței planetei. Mariner 10 a detectat energie plasmatică scăzută și explozii de particule energetice în coadă, indicând efecte dinamice.

MESSENGER a descoperit multe detalii noi, cum ar fi scurgeri misterioase de câmp magnetic și tornade magnetice. Aceste tornade sunt mănunchiuri răsucite care provin din câmpul planetar și se conectează în spațiul interplanetar. Unele dintre aceste tornade pot varia în mărime de la 800 km în lățime până la o treime din raza planetei. Câmpul magnetic este asimetric. Nava spațială MESSENGER a descoperit că centrul câmpului este deplasat la aproape 500 km nord de axa de rotație a lui Mercur.

Din cauza acestei asimetrii, polul sudic al lui Mercur este mai puțin protejat și supus mult mai multor radiații de la particulele solare agresive decât polul său nord.

Câmp magnetic al „stelei dimineții”

Venus are un câmp magnetic despre care se știe că este incredibil de slab. Oamenii de știință încă nu sunt siguri de ce este așa. Planeta este cunoscută în astronomie ca geamăna Pământului.

Are aceeași dimensiune și aproximativ aceeași distanță de Soare. Este, de asemenea, singura altă planetă din sistemul solar interior care are o atmosferă semnificativă. Cu toate acestea, absența unei magnetosfere puternice indică diferențe semnificative între Pământ și Venus.

Structura generală a planetei

Venus, ca toate celelalte planete interioare ale sistemului solar, este stâncoasă.

Oamenii de știință nu știu prea multe despre formarea acestor planete, dar pe baza datelor obținute de la sondele spațiale, au făcut câteva presupuneri. Știm că au existat ciocniri de planetasimale bogate în fier și silicați în sistemul solar. Aceste ciocniri au creat planete tinere, cu nuclee lichide și cruste tinere fragile formate din silicați. Cu toate acestea, marele mister constă în dezvoltarea miezului de fier.

Știm că unul dintre motivele formării câmpului magnetic puternic al Pământului este că miezul de fier funcționează ca o mașină dinam.

De ce nu are Venus un câmp magnetic?

Acest câmp magnetic protejează planeta noastră de radiațiile solare puternice. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă pe Venus și există mai multe ipoteze pentru a explica acest lucru. În primul rând, miezul său s-a întărit complet. Miezul Pământului este încă parțial topit și acest lucru îi permite să producă un câmp magnetic. O altă teorie este că acest lucru se datorează faptului că planeta nu are plăci tectonice precum Pământul.

Când navele spațiale l-au examinat, au descoperit că câmpul magnetic al lui Venus există și este de câteva ori mai slab decât cel al Pământului, totuși, deviază radiația solară.

Oamenii de știință cred acum că câmpul este de fapt rezultatul interacțiunii ionosferei lui Venus cu vântul solar. Aceasta înseamnă că planeta are un câmp magnetic indus. Cu toate acestea, aceasta este o chestiune de confirmat pentru misiunile viitoare.

Venus este foarte asemănătoare cu Pământul în unele caracteristici. Cu toate acestea, aceste două planete au și diferențe semnificative din cauza particularităților formării și evoluției fiecăreia dintre ele, iar oamenii de știință identifică din ce în ce mai multe astfel de caracteristici. Vom considera aici mai detaliat una dintre trăsăturile distinctive - natura specială a câmpului magnetic al lui Venus, dar mai întâi ne vom referi la caracteristicile generale ale planetei și la unele ipoteze care afectează problemele evoluției sale.

Venus în Sistemul Solar

Venus este a doua planetă cea mai apropiată de Soare, vecină cu Mercur și Pământ. Față de steaua noastră, se mișcă pe o orbită aproape circulară (excentricitatea orbitei Venusiene este mai mică decât cea a Pământului) la o distanță medie de 108,2 milioane km. Trebuie remarcat faptul că excentricitatea este o mărime variabilă, iar în trecutul îndepărtat ar fi putut fi diferită datorită interacțiunilor gravitaționale ale planetei cu alte corpuri ale Sistemului Solar.

Nu există naturale. Există ipoteze conform cărora planeta a avut cândva un satelit mare, care a fost ulterior distrus de forțele mareelor ​​sau pierdut.

Unii oameni de știință cred că Venus a experimentat o coliziune tangențială cu Mercur, în urma căreia acesta din urmă a fost aruncat pe o orbită inferioară. Venus și-a schimbat natura rotației. Se știe că planeta se rotește extrem de lent (la fel ca și Mercur, de altfel) - cu o perioadă de aproximativ 243 de zile pământești. În plus, direcția de rotație este opusă celei altor planete. Putem spune că se rotește, parcă întors cu susul în jos.

Principalele caracteristici fizice ale lui Venus

Alături de Marte, Pământ și Mercur, Venus este un corp stâncos relativ mic, cu o compoziție predominant de silicați. Este similar cu Pământul în ceea ce privește 94,9% din Pământul) și masa (81,5% din Pământul). Viteza de evacuare pe suprafața planetei este de 10,36 km/s (pe Pământ - aproximativ 11,19 km/s).

Dintre toate planetele terestre, Venus are cea mai densă atmosferă. Presiunea la suprafață depășește 90 de atmosfere, temperatura medie este de aproximativ 470 °C.

La întrebarea dacă Venus are un câmp magnetic, există următorul răspuns: planeta nu are practic niciun câmp propriu, dar datorită interacțiunii vântului solar cu atmosfera, apare un câmp indus „fals”.

Un pic despre geologia lui Venus

Marea majoritate a suprafeței planetei este formată din produse ale vulcanismului bazaltic și este o colecție de câmpuri de lavă, stratovulcani, vulcani scut și alte structuri vulcanice. Au fost descoperite puține cratere de impact și, pe baza numărului lor, s-a ajuns la concluzia că acestea nu pot fi mai vechi de jumătate de miliard de ani. Semnele tectonicei plăcilor nu sunt vizibile pe planetă.

Pe Pământ, tectonica plăcilor, împreună cu procesele de convecție a mantalei, servește drept mecanism principal pentru transferul de căldură, dar aceasta necesită o cantitate suficientă de apă. Probabil, pe Venus, din cauza lipsei de apă, tectonica plăcilor fie s-a oprit într-un stadiu incipient, fie nu a avut loc deloc. Așadar, planeta ar putea scăpa de excesul de căldură internă doar printr-o aprovizionare globală de materie supraîncălzită a mantalei la suprafață, posibil cu distrugerea completă a scoarței.

Un astfel de eveniment ar fi putut avea loc acum aproximativ 500 de milioane de ani. Este posibil ca în istoria lui Venus să nu fi fost singurul.

Miezul și câmpul magnetic al lui Venus

Pe Pământ, globalul este generat datorită efectului dinam creat de structura specială a nucleului. Stratul exterior al miezului este topit și se caracterizează prin prezența curenților convectivi, care, împreună cu rotația rapidă a Pământului, creează un câmp magnetic destul de puternic. În plus, convecția promovează transferul activ de căldură din miezul solid intern, care conține multe elemente grele, inclusiv elemente radioactive, principala sursă de încălzire.

Aparent, pe vecinul planetei noastre, întreg acest mecanism nu funcționează din cauza lipsei de convecție în miezul exterior lichid - motiv pentru care Venus nu are un câmp magnetic.

De ce sunt Venus și Pământ atât de diferite?

Motivele diferențelor structurale serioase dintre două planete cu caracteristici fizice similare nu sunt încă pe deplin clare. Conform unuia dintre modelele recent construite, structura internă a planetelor stâncoase se formează strat cu strat pe măsură ce masa crește, iar stratificarea rigidă a miezului împiedică convecția. Pe Pământ, nucleul multistrat a fost probabil distrus în zorii istoriei sale, ca urmare a unei coliziuni cu un obiect destul de mare - Theia. În plus, rezultatul acestei coliziuni este considerat a fi crearea Lunii. Influența mareelor ​​a unui satelit mare asupra mantalei și miezului Pământului poate juca, de asemenea, un rol semnificativ în procesele convective.

O altă ipoteză sugerează că Venus a avut inițial un câmp magnetic, dar planeta l-a pierdut din cauza unei catastrofe tectonice sau a unei serii de catastrofe, discutate mai sus. În plus, mulți cercetători dau vina pe absența unui câmp magnetic pe rotația prea lentă a lui Venus și pe precesia scăzută a axei de rotație.

Caracteristici ale atmosferei venusiane

Venus are o atmosferă extrem de densă, constând în principal din dioxid de carbon cu un mic amestec de azot, dioxid de sulf, argon și alte gaze. O astfel de atmosferă servește drept sursă a unui efect de seră ireversibil, împiedicând în orice măsură răcirea suprafeței planetei. Poate că regimul tectonic „catastrofal” descris mai sus al interiorului său este, de asemenea, responsabil pentru starea atmosferei „stelei dimineții”.

Cea mai mare parte a învelișului de gaz al lui Venus este conținută în stratul inferior - troposferă, extinzându-se la altitudini de aproximativ 50 km. Deasupra este tropopauza, iar deasupra ei este mezosfera. Limita superioară a norilor, formată din dioxid de sulf și picături de acid sulfuric, se află la o altitudine de 60-70 km.

În straturile superioare ale atmosferei, gazul este puternic ionizat de radiația ultravioletă solară. Acest strat de plasmă rarefiată se numește ionosferă. Pe Venus este situat la altitudini de 120-250 km.

magnetosferă indusă

Interacțiunea particulelor încărcate de la vântul solar și plasma din atmosfera superioară determină dacă Venus are un câmp magnetic. Liniile de câmp magnetic purtate de vântul solar se îndoaie în jurul ionosferei Venusiene și formează o structură numită magnetosferă indusă.

Această structură are următoarele elemente:

• O undă de șoc de arc situată la o înălțime de aproximativ o treime din raza planetei. La vârful activității solare, zona în care vântul solar se întâlnește cu stratul ionizat al atmosferei se apropie semnificativ de suprafața lui Venus.
• Strat magnetic.
• Magnetopauza este granița reală a magnetosferei, situată la o altitudine de aproximativ 300 km.
• Coada magnetosferei, unde liniile de câmp magnetic întinse ale vântului solar sunt îndreptate. Lungimea cozii magnetosferice a lui Venus variază de la una la câteva zeci de raze de planetă.

Coada este caracterizată de activitate specială - procese de reconectare magnetică care duc la accelerarea particulelor încărcate. În regiunile polare, ca urmare a reconectarii, se pot forma corzi magnetice asemănătoare cu cele de pe Pământ. Pe planeta noastră, reconectarea liniilor magnetice de forță stă la baza fenomenului aurorelor.

Adică, Venus are un câmp magnetic format nu prin procese interne din intestinele planetei, ci prin influența Soarelui asupra atmosferei. Acest câmp este foarte slab - intensitatea lui este în medie de o mie de ori mai slabă decât cea a câmpului geomagnetic al Pământului, dar joacă un anumit rol în procesele care au loc în atmosfera superioară.

Magnetosfera și stabilitatea învelișului de gaz al planetei

Magnetosfera protejează suprafața planetei de efectele particulelor încărcate energetic de la vântul solar. Se crede că prezența unei magnetosfere suficient de puternice a făcut posibilă apariția și dezvoltarea vieții pe Pământ. În plus, bariera magnetică împiedică într-o oarecare măsură atmosfera să fie „suflată” de vântul solar.

Radiația ultravioletă ionizantă, care nu este blocată de câmpul magnetic, pătrunde și ea în atmosferă. Pe de o parte, datorită acestui fapt, ia naștere ionosfera și se formează un ecran magnetic. Dar atomii ionizați pot părăsi atmosfera, intrând în coada magnetică și accelerând acolo. Acest fenomen se numește fuga ionică. Dacă viteza dobândită de ioni depășește viteza de evacuare, planeta își pierde intens învelișul de gaz. Acest fenomen este observat pe Marte, care se caracterizează printr-o gravitație slabă și, în consecință, o viteză scăzută de evacuare.

Venus, cu gravitația sa mai puternică, este mai eficientă la captarea ionilor în atmosfera sa, deoarece aceștia trebuie să câștige o viteză mai mare pentru a părăsi planeta. Câmpul magnetic indus al planetei Venus nu este suficient de puternic pentru a accelera semnificativ ionii. Prin urmare, pierderea atmosferei aici nu este nici pe departe la fel de semnificativă ca pe Marte, în ciuda faptului că intensitatea radiațiilor ultraviolete este mult mai mare datorită apropierii sale de Soare.

Astfel, câmpul magnetic indus al lui Venus este un exemplu de interacțiune complexă a atmosferei superioare cu diferite tipuri de radiații solare. Împreună cu câmpul gravitațional, este un factor de stabilitate a învelișului gazos al planetei.