Магнитное поле “утренней звезды” – все о космосе

Космонавтика

В штаб-квартире Европейского космического агентства (Париж) подведены предварительные итоги работы аппарата “Венера-Экспресс”, запущенного 9 ноября с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя “Союз-Фрегат”.

Напомним: в этом проекте участвуют свыше 250 ученых и инженеров из различных институтов и космических агентств Европы и США, непосредственно задействованы представители РФ, прежде всего в разработке, изготовлении и испытаниях двух научных приборов – SPICAV/SOIR и планетного Фурье-спектрометра PES. В некоторых экспериментах российские специалисты выступают в роли соисследователей.

Основным объектом “Венеры-Экспресс” стало изучение атмосферы и магнитного поля Утренней звезды.

Она, как известно, имеет такую же массу, как Земля, но на этом их сходство исчерпывается, так как температура ее поверхности составляет около 400°С, а давление атмосферы в 100 раз больше, чем на нашей планете.

Многие аргументы дают основание предполагать, что Венера и в самом деле была когда-то двойником Земли не только по размерам, но и по процессам, происходившим на ее поверхности. Однако со временем их судьбы разошлись.

О первых результатах, полученных “Венерой-Экспресс”, рассказал Дмитрий Титов, научный координатор этого проекта, сотрудник Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка (Германия) и Института космических исследований РАН.

Речь идет прежде всего о сложной венерианской атмосфере. Как и предполагали ранее, она состоит из углекислого газа. На высотах 40 – 60 км от поверхности планеты находится толстый слой облаков из конденсированной серной кислоты.

Их кромка вовлечена в сильный вихрь (его скорость достигает 100 м/с). Над облаками (от 60 до 100 км) находится мезосфера – “пограничная область” между нижними и верхними слоями атмосферы.

Нагревшись на солнечной стороне Венеры, последние поднимаются еще выше, а затем перемещаются на ночную, где остывают и вновь опускаются на прежнее место.

При этом ученые заметили новые штрихи на стороне планеты, повернутой к Солнцу, соответственно, поглощающей большую часть его тепла. Здесь отмечены отдельные области, так называемые “газовые карманы”, напоминающие кипение молока в кастрюле. Ранее предполагали, что они могут достигать 200 км в поперечнике, но приборы “Венеры-Экспресс” определили: их размеры гораздо меньше – около 20 – 30 км.

Обнаружилось и еще одно загадочное явление – свечение дымки в верхних слоях венерианской атмосферы, т.е. аэрозольных частиц, хорошо отражающих солнечные лучи. Оно неожиданно возникло 13 января 2007 г., а через несколько земных суток так же внезапно прекратилось. Механизм его рождения и затухания пока не понятен.

Приборы космического аппарата позволили объяснить и то, почему Утренняя звезда теряет свою газовую оболочку. Виноват, видимо, солнечный ветер. Защититься от него она не в состоянии, ибо в отличие от Земли у нее нет магнитного поля.

А этот ветер прямо взаимодействует с верхними слоями планеты – ионосферой.

Когда его электрически заряженные частицы сталкиваются с ионами венерианской газовой оболочки, то последним сообщается достаточно энергии, чтобы они навсегда покинули планету.

Взаимодействия солнечного ветра с ионосферой Венеры изучал прибор ASPERA – анализатор плазмы и нейтрального газа. С его помощью впервые определен состав убегающих частиц. В основном это ионы водорода, кислорода и гелия. Первые два компонента чрезвычайно важны, ибо они являются составными элементами воды.

Считается, что молекулы H2O – главный источник водорода в верхних слоях атмосферы Венеры. Солнечное ультрафиолетовое излучение расщепляет их на ионы, которые затем ускоряются и уходят в окружающее пространство.

Таким образом, на один ион кислорода должны приходиться два иона водорода, что и определил прибор ASPERA.

Данное открытие может оказаться ключевым для понимания того, почему Утренняя звезда сегодня практически лишена воды. Если бы удалось собрать всю ее из пара венерианской атмосферы, то на поверхности планеты появился бы пласт H2O толщиной лишь 3 см (для сравнения: если бы Земля была гладким шаром, то вся ее вода из атмосферы и океанов распределилась бы по нему слоем в 3 км).

Еще одна загадка в эволюции нашей ближайшей соседки – молниевые разряды. Они, естественно, влияют на химические процессы в атмосфере планеты, расщепляя молекулы, которые затем могут вступать в неожиданные реакции. А ведь количество азотной кислоты в венерианской газовой оболочке, образованной таким способом, достаточно, чтобы зарегистрировать ее с Земли.

Кроме того, исследователей интересуют и другие феномены Венеры, в том числе вулканическая деятельность. Один из способов изучения данных процессов – слежение за инфракрасным излучением от потоков лавы, хотя анализ подобных явлений достаточно сложен.
 

Закутняя О.
Материал подготовил Владимир МАРОНОВ

Источник: http://kocmi.ru/zagadki-venery-utrennej-zvezdy.html

Магнитные поля галактик: что это такое

Но протозвезда не станет светилом, пока не позаимствует у диска изрядную долю его вещества.

Если такое произошло (это уже третья стадия), протозвезда быстро приобретает дополнительную массу, еще больше сжимается и сильно разогревает собственное ядро.

В конце концов его температура достигает нескольких миллионов градусов и начинается термоядерное горение водорода. Протозвезда превращается в звезду.

Как рассказала «ПМ» профессор астрономии Мэрилендского университета Ева Острикер, галактические магнитные поля играют немаловажную роль в этих процессах. Чтобы вещество диска аккретировало (падало) на протозвезду, оно должно потерять часть своего вращательного момента.

Этому как раз и способствует магнитное поле. Уже на стадии образования диска оно искривляет пути протонов, которые сталкиваются с нейтральными молекулами и также изменяют их траектории.

Это магнитное торможение приводит к возникновению внутреннего трения, уменьшающего вращательный момент.

Позднее, когда диск обретает форму, вращение замедляется за счет другого физического механизма, магнито-ротационной неустойчивости, который связывает между собой внутренние и внешние пояса диска и заставляет первые вращаться медленней, а вторые быстрее.

Если не вдаваться в детали, работу батареи Бирманна можно пояснить на простой модели. Выделим в пространстве куб, заполненный электронно-протонной плазмой. Допустим, что по правую сторону куба сила тяготения и температура выше, нежели по левую.

Примем также, что горизонтальный температурный градиент нарастает при движении от верхней грани куба к нижней. Такие ситуации вполне обычны в звездных окрестностях. Что же произойдет? Гравитационное поле тянет электроны и протоны вправо, а перепад температур создает давление, смещающее их к левой грани.

Это давление не зависит от массы частиц, а вот сила тяготения ей пропорциональна. Получается, что электроны мигрируют влево быстрее протонов. Это приводит к возникновению горизонтального электрического поля, препятствующего слишком сильному расхождению частиц с разными зарядами.

Поле неоднородно: его величина возрастает по направлению к нижней грани, где температура изменяется сильнее. Поэтому оно генерирует замкнутые токи, соединяющие верхнюю и нижнюю области, которые и создают магнитное поле.

Жизнь после смерти

Жизнь звезд главной последовательности завершается превращением в компактные объекты — белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Последние не имеют собственного магнитного поля, обладая лишь массой, угловым моментом и электрическим зарядом, а вот у остальных магнитные поля могут достигать фантастических значений.

Белый карлик образуется после гравитационного коллапса исчерпавшей топливные запасы звезды, которая в молодости тянула максимум на 8−10 солнечных масс.

Из обнаруженных в нашей Галактике 2500 белых карликов более чем 90% не обладают поддающимся измерению магнитным полем. Зато остальные намагничены весьма сильно — от 0,5 до 500 МГс.

Этим они обязаны коллапсу уже намагниченной материнской звезды, который плотно сжимает ее магнитные силовые линии и тем самым в тысячи раз усиливает магнитное поле.

Спирали и эллипсы Обычная (барионная) материя космического пространства представляет собой полностью или частично ионизированный газ, который является хорошим проводником и поэтому надежно удерживает магнитные потоки, так что в межзвездной среде магнитные силовые линии практически никогда не исчезают полностью.

Вблизи Солнца средняя сила (точнее, индукция) магнитного поля равна 6 микрогауссам, а в центре нашей Галактики она достигает 20−40 микрогауссов. Такие показатели типичны и для прочих спиральных галактик. Магнитные поля внутри их дисков в среднем тянут на 10 микрогауссов (в галактических гало — вдвое меньше).

В галактиках, особо богатых газом и, как следствие, молодыми звездами, эта величина больше в 3−5 раз, а в их центральных зонах может превышать и сотню микрогауссов. (для сравнения: поле у поверхности Земли варьирует в диапазоне 0,2−0,7 гаусса). Эллиптические галактики бедны газом, и потому их магнитные поля много слабее.

Там, где их удается измерить, они не превышают десятых долей микрогаусса. Однако, как уже говорилось, сделать это очень непросто, поэтому сведения об их магнетизме очень отрывочны. Поля с индукцией от нескольких микрогауссов до десятков микрогауссов пронизывают и скопления галактик — галактические кластеры.

Но в космическом пространстве, разделяющем такие кластеры, магнитные поля пока не обнаружены. Если они и есть, то чрезвычайно слабы и скорее всего сохранились со времени младенчества нашей Вселенной.

Но абсолютные рекордсмены по магнитной части — нейтронные звезды. Обычно величина магнитного поля вблизи поверхности составляет у них 1012 Гс, а иногда в сотни и тысячи раз превышает эту величину. Звезды с полями в 1014—1015 Гс называются магнетарами. Общее количество выявленных магнетаров и претендентов на это звание сейчас превышает пару десятков.

«Магнитные поля обычных нейтронных звезд, как и поля белых карликов, возникают при коллапсе звезды-родительницы, но при неизмеримо большем сжатии.

Магнитный поток такой звезды замкнут внутри сферы радиусом около 10 км (вместо нескольких тысяч километров у белого карлика), поле при подобной компрессии значительно сильнее, — говорит Виктория Каспи, профессор астрофизики Монреальского университета Макгилла и мировой авторитет в области исследования нейтронных звезд. — Откуда же берется магнетизм, если у нейтронов нет электрического заряда? Правда, у них есть магнитный момент, но он дает совершенно мизерный вклад в магнитное поле. Дело в том, что такие звезды сложены не из одних только нейтронов. Их поверхностные слои, скорее всего, состоят из обычной материи, да и в глубинах имеются заряженные частицы — протоны и электроны. Они могут участвовать в конвективных процессах, порождающих в недрах звезды токи, которые и становятся источником столь сильного магнитного поля. В недрах нейтронной звезды, происходящей от сильно намагниченной звезды главной последовательности и вращающейся со скоростью более тысячи оборотов в секунду, в первые мгновения жизни включается мощнейшее динамо, которое разгоняет величину магнитного поля до гигантских значений».

К такому выводу 18 лет назад пришли принстонские физики Роберт Дункан и Кристофер Томпсон, которые и придумали термин «магнетар». Согласно их теории, недра такой нейтронной звезды всего за несколько секунд остывают настолько, что конвекция прекращается и динамо перестает работать.

Однако сверхсильное магнитное поле сохраняется еще долго, поскольку оно вморожено в сверхтекучую жидкую среду, которая обладает чрезвычайно высокой электропроводностью (не исключено даже, что это сверхпроводник). Магнитное поле отбирает у звезды часть кинетической энергии и отдает ее в виде радиации и выбросов частиц.

Поэтому период вращения магнетара быстро растет и всего за 10 000 лет достигает нескольких секунд. Как раз такой угловой скоростью и обладают все известные ныне магнетары.

Читайте также:  Учимся выбирать бинокль - все о космосе

Источник: https://www.PopMech.ru/science/10978-magnetizm-kosmosa-magnitnye-polya/

Магнетизм космоса: магнитные поля

( Наука@Science_Newworld).

Обычно магнитные поля с планетами и звездами ассоциируют. Но и у галактик такие поля тоже имеются.

В 1949 году американские астрономы Уильям хилтнер и Джон холл обнаружили слабую поляризацию звездного света в нашей галактике. В поисках объяснений этого явления хилтнер связал эту поляризацию с действием магнитного поля на пылевые частицы.

Через год сотрудники калтеха леверетт Дэвис и Джесси гринстайн оценили величину этого поля
. Позднее хилтнер обнаружил этот же эффект в галактике М 31 (она же туманность Андромеды) и тем самым положил начало изучению космического магнетизма.

“Намагниченность” космического пространства определяют несколькими способами. Первый – по степени поляризации звездного света.

Звездное излучение изначально поляризовано изотропно, но волны с различной поляризацией по-разному рассеиваются на частицах космической пыли, которые вращаются вокруг магнитных силовых линий: волна с линейной поляризацией, вектор которой ортогонален магнитному полю, поглощается сильнее остальных. Такой метод хорошо работает в спиральных галактиках, но не в эллиптических, где пыли очень мало.

Величину и направление галактических магнитных полей можно также оценить путем анализа синхротронного излучения релятивистских электронов, которые закручиваются вокруг магнитных силовых линий. Такие электроны поставляются сверхновыми звездами, которые редко загораются в эллиптических галактиках.

О величине этих полей можно судить и по расщеплению спектральных линий атомов водорода, обусловленному эффектом зеемана, но в эллиптических галактиках водорода опять-таки немного.
Происхождение галактических магнитных полей объясняют две противоборствующие концепции.

Энрико ферми после публикации первых результатов хилтнера выдвинул гипотезу реликтового магнетизма, возникшего вскорости после большого взрыва. По его мнению, галактики захватили и усилили эти магнитные потоки, в результате чего возникли поля, которые мы наблюдаем сегодня.

Английский астроном Фред хойл выступил с серьезными возражениями, а американский астрофизик Юджин Паркер объяснял галактический магнетизм круговыми движениями плазмы в галактиках и их скоплениях. Позднее эту модель галактического динамо развивали различные ученые (в том числе ив Ссср.

“Теории реликтовых полей подчас выглядят весьма элегантно, и некоторые даже могут оказаться верными.

Однако, чтобы это выяснить, необходимо точно измерить межгалактический магнетизм, а это еще никому не удавалось, – объясняет профессор астрономии висконсинского университета Эллен цвейбел. – иное дело поля внутри галактик и галактических кластеров.

Их появление хорошо описывается теорией, предложенной 60 лет назад немецким астрофизиком Людвигом бирманном. Этот механизм называется батареей бирманна. Магнитные поля могут возникать и по-другому – скажем, при вращении плазмы, падающей на черную дыру.

У природы есть немало способов усилить эту намагниченность – например, посредством сжатия космической плазмы ударными волнами. Такие процессы постоянно происходят в спиральных галактиках, что и обеспечивает стабильность их внутреннего магнетизма”.

Однако попытки измерить межгалактический магнетизм могут оказаться вполне успешными.

Всего через полторы недели после беседы с профессором цвейбел сотрудник калифорнийского технологического шин – Ичиро Андо и его коллега из калифорнийского университета в Лос-анджелесе Александр кусенко сообщили, что им, возможно, удалось зарегистрировать межгалактические магнитные поля.

Эти поля должны несколько размывать гамма – лучевые портреты активных центров галактик.

Андо и кусенко утверждают, что им удалось обнаружить такие “Ореолы” на совмещенных изображениях 170 активных галактических центров, полученных космическим гамма – телескопом “ферми” (Fermi Gamma – ray Space Telescope. Они оценили силу полей, которая оказалась неожиданно большой, порядка 10-15 гауссов. Таким образом, если их выводы подтвердятся, открытие будет иметь огромное значение для астрономии и космологии.

Галактические магнитные поля связаны и с процессами рождения звезд. Давно известно, что звезды возникают в результате гравитационного сгущения холодных и сравнительно плотных облаков космического газа.

Такие облака, в каждом кубическом сантиметре которых содержится от десятка до миллиона частиц, подчас простираются на сотни световых лет. Особо плотные и обширные облака могут дать начало сотням и даже тысячам звезд.

Процессы рождения звезд, по всей видимости, завершаются весьма быстро, максимум за 10-15 млн лет. Но детали этого процесса пока не ясны.

Почти все астрофизики согласны стем, что типичная звезда возникает в четыре этапа. Сначала газовое (или газопылевое) облако фрагментируется и в нем образуются сгустки вещества повышенной плотности.

Затем каждый из сгустков сжимает сила тяготения, причем гравитационный коллапс начинается в центре сгустка и распространяется к периферии.

Так формируются сферические протозвезды, окруженные вращающимися плоскими дисками.

Но протозвезда не станет светилом, пока не позаимствует у диска изрядную долю его вещества.

Таким образом, если такое произошло (это уже третья стадия), протозвезда быстро приобретает дополнительную массу, еще больше сжимается и сильно разогревает собственное ядро.

В конце концов его температура достигает нескольких миллионов градусов и начинается термоядерное горение водорода. Протозвезда в звезду превращается.

Как рассказала “ПМ” профессор астрономии мэрилендского университета Ева острикер, галактические магнитные поля играют немаловажную роль в этих процессах. Чтобы вещество диска аккретировало (падало) на протозвезду, оно должно потерять часть своего вращательного момента.

Этому как раз и способствует магнитное поле. Уже на стадии образования диска оно искривляет пути протонов, которые сталкиваются с нейтральными молекулами и также изменяют их траектории.

Это магнитное торможение приводит к возникновению внутреннего трения, уменьшающего вращательный момент.

Позднее, когда диск обретает форму, вращение замедляется за счет другого физического механизма, магнито – ротационной неустойчивости, который связывает между собой внутренние и внешние пояса диска и заставляет первые вращаться медленней, а вторые быстрее.

Жизнь звезд главной последовательности завершается превращением в компактные объекты – белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Последние не имеют собственного магнитного поля, обладая лишь массой, угловым моментом и электрическим зарядом, а вот у остальных магнитные поля могут достигать фантастических значений.

Белый карлик образуется после гравитационного коллапса исчерпавшей топливные запасы звезды, которая в молодости тянула максимум на 8-10 солнечных масс.

Из обнаруженных в нашей галактике 2500 белых карликов более чем 90% не обладают поддающимся измерению магнитным полем. Зато остальные намагничены весьма сильно – от 0, 5 до 500 МГс.

Этим они обязаны коллапсу уже намагниченной материнской звезды, который плотно сжимает ее магнитные силовые линии и тем самым в тысячи раз усиливает магнитное поле.

Но абсолютные рекордсмены по магнитной части – нейтронные звезды. Обычно величина магнитного поля вблизи поверхности составляет у них 1012 Гс, а иногда в сотни и тысячи раз превышает эту величину. Звезды с полями в 1014-1015 Гс называются магнетарами. Общее количество выявленных магнетаров и претендентов на это звание сейчас превышает пару десятков.

“Магнитные поля обычных нейтронных звезд, как и поля белых карликов, возникают при коллапсе звезды – родительницы, но при неизмеримо большем сжатии.

Магнитный поток такой звезды замкнут внутри сферы радиусом около 10 км (вместо нескольких тысяч километров у белого карлика), поле при подобной компрессии значительно сильнее, – говорит Виктория Каспи, профессор астрофизики монреальского университета макгилла и мировой авторитет в области исследования нейтронных звезд. – откуда же берется магнетизм, если у нейтронов нет электрического заряда? Правда, у них есть магнитный момент, но он дает совершенно мизерный вклад в магнитное поле. Дело в том, что такие звезды сложены не из одних только нейтронов. Их поверхностные слои, скорее всего, состоят из обычной материи, да и в глубинах имеются заряженные частицы – протоны и электроны. Они могут участвовать в конвективных процессах, порождающих в недрах звезды токи, которые и становятся источником столь сильного магнитного поля. В недрах нейтронной звезды, происходящей от сильно намагниченной звезды главной последовательности и вращающейся со скоростью более тысячи оборотов в секунду, в первые мгновения жизни включается мощнейшее динамо, которое разгоняет величину магнитного поля до гигантских значений”.

К такому выводу 18 лет назад пришли принстонские физики Роберт Дункан и Кристофер Томпсон, которые и придумали термин “Магнетар”. Согласно их теории, недра такой нейтронной звезды всего за несколько секунд остывают настолько, что конвекция прекращается и динамо перестает работать.

Однако сверхсильное магнитное поле сохраняется еще долго, поскольку оно вморожено в сверхтекучую жидкую среду, которая обладает чрезвычайно высокой электропроводностью (не исключено даже, что это сверхпроводник. Магнитное поле отбирает у звезды часть кинетической энергии и отдает ее в виде радиации и выбросов частиц.

Поэтому период вращения магнетара быстро растет и всего за 10 000 лет достигает нескольких секунд. Как раз такой угловой скоростью и обладают все известные ныне магнетары.

Магнитная мощь нейтронных звезд превращает их в источники непрерывного направленного радиоизлучения. Способ его генерации в деталях еще не известен, но общее объяснение таково. Вращающееся магнитное поле нейтронной звезды индуцирует чрезвычайно сильные электрические поля, отрывающие от ее поверхности заряженные частицы.

Эти частицы начинают двигаться по спиралям с очень плотной намоткой, направленным вдоль магнитных силовых линий. Такое движение порождает узкие пучки радиоволн, уходящих в пространство вдоль магнитной оси нейтронной звезды.

Поскольку эта ось не совпадает с осью вращения, каждый пучок радиоволн очерчивает в пространстве коническую поверхность. При пересечении земли с такой поверхностью радиотелескоп принимает радиоимпульсы, следующие друг за другом с одинаковыми короткими промежутками времени. Такие источники радиопульсарами называются.

Имеются и более редкие разновидности космических прожекторов – оптические, рентгеновские и гамма – пульсары.

Магнетары иначе работают. Эти экзотические звезды по несколько раз облучают космос короткими, но чрезвычайно мощными выбросами мягкого гамма-излучения и рентгена.

“Считается, что в нашей галактике содержится от ста миллионов до миллиарда нейтронных звезд, причем каждая десятая из них в младенчестве была магнетаром, – рассказывает профессор физики колумбийского университета Андрей Белобородов.

Читайте также:  Антигравитация - все о космосе

– все они покрыты твердой кристаллической корой толщиной до 2 км, окружающей сердцевину из жидкой вырожденной материи, где и сконцентрировано магнитное поле. Поля магнетаров настолько сильны, что не в состоянии долго сохранять стабильность.

Мало-помалу они деформируются и вызывают в веществе оболочки сильные напряжения, локализованные на небольших участках. Когда напряжение превышает предел прочности коры, она лопается и ломается, причем очень быстро, где-то за одну десятую долю секунды.

Магнитное поле в этом месте вырывается наружу и спирально закручивается, создавая сильнейшие возмущения магнитосферы. В результате генерируются концентрированные пучки высокочастотных фотонов, которые мы регистрируем в виде всплесков мягкого гамма-излучения и рентгена. Как правило, за первой гигантской вспышкой следуют более слабые, магнетар отключается постепенно”.

Источник: https://science.ru-land.com/stati/magnetizm-kosmosa-magnitnye-polya

Связь географии и астрономии

Может показаться, что небом занимается только астрономия. Какое дело географии до космоса в целом и до звезд в частности? Но в современном мире все слишком взаимосвязано, чтобы географы могли игнорировать Солнце, планеты Солнечной системы и нашу ближайшую соседку — Луну. Взглянем на Землю из космоса!

Планеты Солнечной системы

Смена дня и ночи — постоянная и регулярная смена светлого и темного времени суток — явление, вызванное вращением Земли вокруг своей оси. Полный оборот планета совершает за 23 часа 56 минут 4,1 секунды

Все наше налаженное, размеренное, веками устоявшееся существование только кажется человечеству вечным и неизменным. С точки зрения космоса наша жизнь возникла благодаря сочетанию множества уникальных факторов и продолжается в силу их хрупкого равновесия.

Не будем углубляться в теорию Большого взрыва, высчитывать возможный возраст Вселенной и прикидывать, какой конец может ожидать ее спустя миллионы лет. Обратимся лишь к той ее части, что непосредственно касается нас самих, — к Солнечной системе.

Источник существования человека — это «желтая звезда», которую мы называем Солнцем: именно оно посылает на Землю энергию, так называемую солнечную постоянную, без которой невозможен начальный этап фотосинтеза, а значит, и жизни.

Кроме нашей звезды и родной планеты в Солнечную систему входят еще три меньшие внутренние планеты: Меркурий, Венера и Марс — так называемые планеты земной группы (сюда относится и Земля), а также четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — газовые гиганты.

Почти все планеты Солнечной системы имеют естественные спутники, такие как наша Луна.

Смена времен года происходит из-за обращения Земли вокруг Солнца и наклона оси вращения Земли относительно плоскости ее орбиты

Очевидно, что на газовых гигантах жизнь существовать не может. Однако почти до середины XX века ученые предполагали, что определенные формы жизни возможны на планетах земного типа. Но когда космические аппараты побывали на Венере, а затем на Марсе, стало понятно, что в Солнечной системе мы, увы, одиноки.

Венера (ее еще называют планетой утренней звезды) имеет температуру на поверхности почти в полтысячи градусов, чудовищное атмосферное давление, да и саму атмосферу не назовешь приятной: 97% углекислого газа, а остальное — в основном соляная и плавиковая кислоты.

Воинственно-красный Марс слишком холоден, там замерзает не только вода, но даже углекислый газ (как и на Венере, это один из главных компонентов атмосферы).

Как возникла Земля?

Вам, наверное, известно, что есть несколько теорий происхождения Вселенной. Как можно строить предположения, почти ничего не зная о ней? Но ведь нам пока почти ничего не известно даже о возникновении собственной планеты.

Примерно так выглядела Земля в первые годы своей жизни

Первые научные попытки объяснить происхождение Земли были предприняты в XVIII веке французом Пьером Лапласом и немцем Иммануилом Кантом.

Оба полагали, что вся Солнечная система возникла из газового облака, постепенно уплотнившегося до твердых тел.

Эту теорию развенчали химики XIX века, доказав, что раскаленное ядро планеты не смогло бы удержать легкие элементы, такие как водород, кислород или азот, а значит, Земля была бы лишена атмосферы, без которой невозможна жизнь.

Возможно, ответы могли бы найтись у нас под ногами, в глубине Земли. Ведь по геологическим отложениям ученые успешно восстанавливают историю развития биологических видов, почему бы не восстановить развитие планеты по ее «нутру»? Но пока еще человек не имеет такой возможности.

Все наши механизмы не способны проникнуть на сколько-нибудь значительную глубину, а лишь, образно говоря, прокалывают «апельсиновую шкурку», не доходя до «мякоти». Мы даже не имеем понятия, какое ядро у нашей планеты, твердое или жидкое…

И пока у человечества нет более или менее точных данных, вопрос о происхождении Земли будет оставаться открытым.

Луна — спутник Земли

Что ярче всего светит ночью на небе? Конечно же, Луна! Естественный и единственный спутник Земли, она обращается вокруг своей оси и вокруг нашей планеты за один и тот же период, а потому нашему взгляду всегда доступна только одна ее сторона. Сама Луна света не испускает, только отражает солнечный, и ее видимые нам фазы — от тонкого серпа до полного круга — зависят от положения спутника между Землей и Солнцем.

Наша космическая соседка Луна

Хотя лунные сутки и лунный месяц не совпадают с солнечными, пользоваться лунными календарями люди стали гораздо раньше. Почему?

По космическим меркам, Земля и Луна — соседки. А как же соседям обойтись без взаимного влияния?

Наш спутник притягивает к себе движущуюся по поверхности Земли массу воды, и океаны «вытягиваются» горбом с двух сторон — той, что ближе к Луне, и противоположной. Этот двойной «гребень» движется по поверхности Земли из-за ее вращения, образуя приливы и отливы, которые ежедневно могут наблюдать жители прибрежных океанских зон.

Все жидкости на нашей планете подвержены лунному притяжению. Не являются исключением и жидкости человеческого организма, ведь мы больше чем наполовину состоим из воды!

Магнитные поля Земли

Слышали такое выражение? Разумеется! А знаете ли вы, что у Земли есть собственное постоянное магнитное поле? Из-за вращения Земли и перемещения жидкой части ее ядра возникает электрический ток, он-то и отвечает за возникновение магнитного поля.

Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими — Северным и Южным. Более того, они не стоят на месте, постепенно меняя свое положение. Из-за магнитного поля стрелка компаса никогда не укажет строго на Северный полюс — только на магнитный. В обычной жизни это не особенно нам мешает, но ученым приходится делать поправку на магнитное склонение компаса.

Компас — устройство, облегчающее ориентирование на местности путём указания на магнитные полюса Земли и стороны света

Магнитное поле сильнее в местах скопления минералов с высоким содержанием железа, таких как гематит, магнетит и другие. Это существенно усложняет ориентировку в районах так называемых магнитных аномалий. Одна из самых крупных на территории России — Курская магнитная аномалия, где напряженность магнитного поля в пять раз превышает обычную.

Что же, выходит, от магнитного поля нам, землянам, один вред? Это не так. Если бы не магнитный «шлейф», окутывающий нашу планету, условия жизни на Земле были бы куда суровее.

Солнце, конечно, согревает Землю, от него зависит как смена дня и ночи, так и смена времен года, но «желтая звезда» — жестокий и непредсказуемый господин, его прямое излучение губительно для органики.

А магнитное поле прикрывает планету не только от постоянного солнечного ветра, несущего нам энергию, но и от куда более мощных, губительных излучений, которыми Солнце «выстреливает» в пространство при возмущениях его поверхности.

Не будь магнитного поля, мы не смогли бы любоваться грандиозными полотнищами северного сияния. А ведь какая красота!

Поделиться ссылкой

Источник: http://SiteKid.ru/planeta_zemlya/svyaz_geografii_i_astronomii.html

Магниты и магнитное поле

Рассказывают, что некогда жил пастух Магнус. Пас овец на склонах горы. И однажды железный наконечник его палки и гвозди в подошвах сапог вдруг «прилипли» к земле… Свойство магнитной руды притягивать железо известно очень давно. Более трех тысячелетий назад китайцы называли такую руду «цы ши»— «камень материнской любви».

В наше время, пожалуй, не одна тысяча репродукторов пострадала от неистовой страсти мальчишек добывать магниты.
Часами они могут смотреть, как железные опилки, брошенные вокруг магнита на стекло или бумажку, начинают выстраиваться в причудливые линии. Встряхнешь, и видно, как опилки вытягиваются от одного полюса к другому, собираясь комками у полюсов.

Потом уже, на уроках физики, узнают, что эти линии называют магнитными силовыми линиями, что в пространстве вокруг магнита действуют особые магнитные силы, или, как говорят, магнитное поле. С удивлением глядят, как те же опилки кругами опоясывают провод, по которому идет электрический ток. Оказывается, ток тоже создает магнитное поле. С его помощью можно даже делать магниты.

Засунул брусок железа в катушку из проволоки, пустил ток, и брусок намагничивается, сам начинает притягивать опилки. Важно только, чтобы ток был постоянным. Все это узнают сейчас в школе. В старину египтяне были уверены, что магнит дает бессмертие. Видный теоретик античной медицины Гален считал, что это просто хорошее слабительное средство.

А мудрый Авиценна лечил магнитом ипохондриков. Словом, как сказал Марк Твен, «сведения, которыми не обладали древние, были обширны».

Возможно, то же самое скажут и о нас. Ведь пока мы только строим догадки о природе магнитного поля Земли.

Благодаря трудам немецкого математика Гаусса мы умеем определять величину магнитного поля, зная лишь широту и долготу места, но не внаем точно источников земного магнетизма. Одни утверждают: внутри Земли есть магнитные массы.

Читайте также:  Космонавт титов герман степанович - все о космосе

Другие говорят: чушь.

Там температура больше 1000 градусов, а магнитная железная руда при такой температуре теряет свои свойства.

По их мнению, магнитное поле возникает из-за вращения Земли, точнее — оно связано с вращением электрических зарядов, распределенных по всей земной поверхности или же по всему объему Земли. Но это все гипотезы и предположения.

Все пользуются компасом, но никто не может объяснить, почему магнитные полюса «гуляют» по Земле. С 1940, по 1954 год Северный магнитный полюс сдвинулся почти на полтораста километров. А на протяжении истории Земли он объехал, чуть ли не всю планету.

Разобраться в природе магнетизма просто необходимо.

Совершенно неясно, какие сюрпризы могут поднести космонавтам магнитные поля Космоса. Ведь только после полетов спутников и запусков ракет обнаружили, что вокруг Земли – радиационные пояса. И виновник опасной радиации — магнитное поле Земли.

Теперь ясно, что у любой; планеты, обладающей магнитным полем, есть такие же радиационные стражи. Будущим экипажам космических кораблей придется «обманывать» стражей: стартовать и приземляться через полярные окна, где излучение слабое. Очевидно, у штурманов межпланетных кораблей будут карты магнитных полей.

Ведь опасные частицы движутся, наливаясь на магнитные силовые линии;

Источник: http://astraltravel.ru/?p=347

Магнитное поле солнца и звёзд

Общие сведения о магнетизме Магнетизм является универсальным свойством материи. Причина тому — наличие магнитных моментов у электронов, протонов и нейтронов — кирпичиков мироздания, из которых состоят атомы и молекулы, а значит, и все тела. В результате магнитными свойствами обладают все окружающие нас предметы.

Наиболее ярко они проявляются в сильномагнитных веществах (магнитоупорядоченных — ферромагнитных, антиферромагнитных, ферримагнитных), но обладают ими и слабомагнитные вещества, хотя последние часто довольно слабо реагируют на магнитные поля.

Если мы обратимся к просторам Космоса, то увидим, что окружающий нас мир состоит, в основном, из частично или полностью ионизованной плазмы, пронизанной магнитными полями. Неплазменными являются только межзвездные пылинки и их конгломераты (например, ядра комет), а также более крупные тела: планеты, нейтронные звезды и т. д.

Плазма не относится к сильномагнитным веществам, но заряженные частицы космической плазмы, а через них и вся плазма, очень тесно связаны с магнитными полями, Во многих случаях влияние магнитных полей на процессы, протекающие в космической плазме, является определяющим. В других случаях, напротив, движения вещества формируют магнитные свойства космической среды.

Неплазменные тела занимают исчезающе малую часть объема Вселенной и содержат лишь небольшую (1%) долю массы вещества. Они, как правило, обладают собственными магнитными полями, приводящими к разнообразным эффектам, проявляющимся при наблюдении этих тел. Таким образом, магнетизм в Космосе играет не меньшую, а, по-видимому, большую роль, чем магнетизм в привычном нам мире макротел.

И возникает космический магнетизм под действием факторов, отличных от земных магнитов. На Земле наиболее сильные проявления магнетизма обычно определяются ориентацией магнитных моментов атомов и элементарных частиц, составляющих сильные магниты. В Космосе какой-либо заметной магнитной упорядоченности не встречается, и магнитные поля порождаются токами, текущими в космической плазме.

Но и здесь картина резко отличается от привычной для землян. Из-за огромных размеров космических объектов магнитное поле, возникнув однажды, способно существовать без поддерживающих сил очень долго — иногда многие миллиарды лет.

Для их поддержания достаточно совершенно ничтожных, незаметных токов, В результате для космической плазмы обычна ситуация, когда крупномасштабные электрические поля исчезающе слабы, а магнитные — сильны. После запуска первого искусственного спутника Земли в 1957 г.

появилась возможность непосредственного детального изучения околоземного космического пространства, а также и межпланетного пространства. Образовалось новое научное направление — физика Космоса, или космофизика. В этой области знаний, появившейся на стыке астрономии, геофизики и физики, за последнюю четверть века накоплено огромное количество информации. В результате магнитные поля «ближнего Космоса» и их проявления изучены несравненно более подробно, чем в более далеких объектах. Но и о самых удаленных космических телах современными методами удается получить много важной, интересной и часто неожиданной информации.

Магнетизм Звёзд

Наконец, стоит сказать несколько слов о магнетизме звезд. Тем же спектроскопическим методом было обнаружено наличие мощных магнитных полей в атмосферах некоторых звезд. Напряженность этих полей в отдельных случаях доходит до 10 тыс. Э (эрстед), т. е. в 20 тыс. раз больше, чем магнитное поле Земли.

Заметим, что в солнечных пятнах напряженность магнитных полей доходит до 3-4 тыс. Э. Вообще магнитные явления, как выяснилось в последние годы, играют значительную роль в физических процессах, происходящих в солнечной атмосфере. Имеются все основания полагать, что то же самое справедливо и для звездных атмосфер. В 2010 г.

астрофизикам впервые удалось зарегистрировать узел в магнитном поле звезды. Раньше подобные объекты регистрировались только в поле Солнца.  В рамках исследования ученые использовали несколько телескопов, расположенных на разных континентах, чтобы вести пристальное наблюдение за Алголем – тройной звездой в созвездии Персей.

Эта система располагается на расстоянии примерно 93 световых лет от Земли. Ученых интересовали Алголь A и B , которые вращаются примерно на расстоянии 0,06 астрономические единицы (среднее расстояние от Земли до Солнца) друг от друга. Третья звезда располагается достаточно далеко от первых двух – на расстоянии около 2,7 астрономических единиц.

На полученных астрофизиками снимках видна петля, которая начинается и заканчивается в полюсах Алголя B – более мелкой из двух звезд. При этом сама петля протянулась в направление Алголя А. Ученые подчеркивают, что ничего подобного ранее увидеть не удавалось. Совсем недавно ученым удалось разглядеть на красном сверхгиганте Бетельгейзе пятна.

По словам исследователей, эти формирования ассоциируются с конвективными процессами.

Особенности магнитного поля Солнца

В отличие от ближайшего космического пространства, непосредственное измерение магнитных полей на Солнце магнитометрами невозможно не только из-за технических трудностей посылки космического зонда к Солнцу, но также из-за высокой температуры его вещества, которую не может выдержать ни один прибор).

Поэтому как на Солнце, так тем более и на других более удаленных объектах, магнитные поля можно измерять лишь косвенно — анализируя электромагнитное излучение.  Д. Хейл был первым, кто продемонстрировал существование магнетизма за пределами Земли.

Многолетние наблюдения показали, что сильные магнитные поля имеются лишь в так называемых активных областях на Солнце — в солнечных пятнах (десятые доли тесла или тысячи гаусс) и окружающих их факельных полях где магнитная индукция порядка тысячных долей тесла (десятки и сотни гаусс).

В других местах типичны поля 0,1—0,2 мТл (1—2 Гс), так что вне активных областей магнитное поле Солнца имеет близкий к ди-польному характер с магнитными полюсами, примерно совпадающими с осью вращения. Дипольный характер поля лучше всего прослеживается на гелиогра-фических широтах (широтах на Солнце) больше 60°, где не бывает активных областей и поле весьма регулярно.

Наиболее замечательным обстоятельством оказалось то, что общее магнитное поле Солнца меняется в ходе 11-летнего цикла солнечной активности, так что в течение одного 11-летнего периода регулярное поле на Солнце одного знака, например, северный магнитный полюс совпадает с северным гелиографическим, а на протяжении следующего 11-летнего цикла полярность оказывается противоположной.

Таким образом, на самом деле цикличность солнечной активности имеет период не 11 лет, а 22—23 года. В периоды «переполюсовки» поле в северном и южном полушариях меняет знак не одновременно. На несколько месяцев или год Солнце превращается в магнитный «монополь». Магнитные поля биполярных областей также подчиняются некоторому закону чередования.

В течение 11-летнего цикла все восточные части областей одного полушария Солнца имеют северную полярность, а западные — южную. В другом полушарии восточные и западные части биполярных областей имеют противоположную последовательность полюсов. В следующем 11-летнем цикле полярности восточных и западных частей меняются.

Наиболее ярким наблюдательным проявлением 11-летнего цикла, по которому он и был открыт Г. Швабе в 1843 г., являются периодические вариации количества активных областей на Солнце. Новый цикл солнечной активности начинается с того, что в период минимума числа пятен появляются активные области на широтах около ±30°. Далее средняя широта активных областей убывает.

Получающаяся диаграмма распределения пятен по широтам в функции времени напоминает бабочек. Из-за этого ее часто называют «бабочками» Маундера, по фамилии ученого, впервые построившего такую зависимость. Первые телескопические наблюдения солнечных пятен выполнены Г. Галилеем в 1610 г. Но пятна на Солнце были известны многим народам и раньше.

Изредка появляются пятна таких размеров, что их можно видеть невооруженным глазом. Иногда наблюдения столь крупных пятен фиксировалось в летописях. Например, в русских летописях 1365 и 1371гг. говорится, что они были видны «аки гвозди». В китайских летописях имеются упоминания о пятнах, относящиеся ко II веку н. э. Систематические наблюдения пятен проводятся с середины XVIII в.

Однако характер изменения солнечной активности можно проследить и в более далеком прошлом на основании более старых наблюдений, включая первые зарисовки пятен с использованием телескопов и исторические данные о них а также по содержанию радиоактивного изотопа углерода. Возникновение солнечных пятен всегда связано с появлением значительных (0,1 Тл = 1000 Гс) магнитных полей.

Таким образом, Солнце является магнитопеременной звездой с довольно сложным характером переменности.

В приполярных районах Солнца силы Кориолиса разворачивают поднимающиеся магнитные петли. Этот тип движений способен приводить к образованию близкого к дипольному полоидального крупномасштабного магнитного поля в области полярных шапок на Солнце. Это поле создает характерный вид приполярных областей солнечной короны, подобный «щеточкам». Они особенно заметны в минимумы солнечной активности.



Источник: http://biofile.ru/geo/738.html

Ссылка на основную публикацию