میدان مغناطیسی زمین
ميدانيم كه زمين يك ميدان مغناطيسي دارد. زيرا عقربه ي قطبنما، هرگاه مانعي براي چرخش نداشته باشد، در هر موقعيتي در جهت خاصي قرار ميگيرد. اگر در جهت شمالي كه عقربه قطبنما نشان ميدهد سفر كنيم، سرانجام به جايي ميرسيم كه قطب شمال مغناطيسي زمين ناميده مي شود؛ با اين حال، تقريباً 1600 كيلومتر با قطب شمال جغرافيايي زمين، كه بر محور چرخش زمين واقع است، فاصله خواهيم داشت. قطب شمال جغرافيايي نقطه اي بر سطح زمين است كه با وجود چرخش زمين ساكن است. همه ِي اين مطالب در خصوص ناحيه قطب جنوبي نيز صادق است. پيش از توضيح علت وجود ميدان مغناطيسي در زمين، ملاحظات زير را بايد در نظر داشته باشيم. در حال حاضر، قطب شمال مغناطيسي در شمال شرقي كانادا واقع است، اما هميشه در آنجا نبوده است بلكه به نحوي تقريباً نامنظم در اطراف قطب شمال جغرافيايي در گردش بوده است. علاوه بر اين، زمين شناسان با كاوش در صخره هاي زير زميني كه شامل كانيهاي مغناطيسي است، به شواهدي دست يافته اند مبني بر اينكه قطبيت ميدان مغناطيسي زمين، بارها در هر يك از نُه دوران 3.6 ميليون سال گذشته، معكوس شده است. وقتي كانيهاي مغناطيسي در صخره ها از حالت مايع متبلور مي شوند، اجزاي مغناطيسي آنها، در حين تبلور، با ميدان مغناطيسي زمين در يك رديف قرار ميگيرند. وقتي چنين صخره هايي در زير زمين يافت مي شوند، خاصيت مغناطيسيشان جهت ميدان مغناطيسي زمين را به هنگام تشكيل اين صخره ها نشان مي دهد.
براي ميدان مغناطيسي پايدار زمين هيچگونه توضيح كاملي ارائه نشده است، اما دست كم ميتوانيم اين احتمال را رد كنيم كه منبعي از "آهنرباي طبيعي" در شمال شرقي كانادا مدفون است. اگر چنين چيزي حقيقت داشت، توضيح تغييرات مشاهده شده در موضع قطب هاي مغناطيسي زمين، تغييراتي كه فقط در يك دوره ي چند صدساله در صدها كيلومتري زمين اندازه گيري شده است، ناممكن بود.
تصوري كلي در اين باره وجود داردكه دست كم توضيح مختصري از ميدان مغناطيسي زمين به دست مي دهد. هر جا كه ذرات باردار در يك حركت دوراني جريان پيدا كنند، ميدان مغناطيسي ايجاد مي شود. اگر ذرات بارداري درون زمين وجود داشته باشد، با چرخش زمين طبيعتاً در يك حركت دوراني قرار ميگيرد. شايد، درون هسته خارجي مايع زمين، جريان هايي گردابي (گردابهاي كوچك) برقرار است كه ميدان هاي مغناطيسي منفردي توليد مي كنند و ميدان كلي جمع جبري اين ميدان هاي منفرد باشد. شق ديگر اين است كه لايه هاي متفاوت زمين و يا عرض هاي جغرافيايي متفاوت، با سرعت هاي اندكي متفاوتي مي چرخند و حركتي نسبي ميان ذرات باردار زمين به وجود مي آورند. اين فرآيند نيز مي تواند يك ميدان مغناطيسي ايجاد كند. همچنان كه با كاوشگر هاي كنارگذر، مدارگردها، و سطح نشينها به مشاهده ساير سيارات مي پردازيم، مي خواهيم ميدان مغناطيسي آن ها را با ميدان مغناطيسي زمين مقايسه كنيم.
ميدان مغناطيسي زمين را مي توان با خطوطي تجسم كرد كه ظاهراً از قطب شمال مغناطيسي بيرون مي آيند و به قطب جنوب مغناطيسي بر مي گردند. اين خطوط فرضي اند، اما دلالت بر جهتي دارند كه اگر قطبنما در مكان معيني برچنين خطي قرارگيرد، آن جهت را نشان مي دهد. براي ذره بارداري كه در اين ميدان مغناطيسي حركت كند نيرويي وارد مي آيد كه بر اين خطوط مغناطيسي عمود است و ذره باردار را در مسيري دايروي برگرد زمين به حركت در مي آورد. به اين ترتيب به نظر مي رسد كه زمين بعضي از ذرات باردار سريع (الكترون، پروتون و ذرات ديگر) گسيل يافته از خورشيد را به دام مي اندزد. دو ناحيه چنبره اي شكل از ذرات پرانرژي، به نام كمربندهاي وان آلن، در ارتفاع هاي 3200 كيلومتر و 16000 كيلومتر استوا قرار دارند. نواحي بالاي قطبها نسبتاً خالي از اين ذرات به دام افتاده اند.
گاهي ميدان مغناطيسي زمين، بر اثر فعاليت هاي خورشيدي، به شدت مختل مي شود. مثلا، همراه با شراره خورشيدي، انرژي عظيمي رها مي شود كه غالباً ارتباطات راديويي را قطع مي كند و تغييراتي در ميدان مغناطيسي زمين پديد مي آورد. حتي وقتي خورشيد نسبتاً آرام است، جريان ثابتي از ذرات باردار، به نام باد خورشيدي، جريان ميابد. اين باد خورشيدي واپيچشهايي در ميدان مغناطيسي زمين ايجاد مي كند. اطلاعات حاصل از ماهواره هايي كه زمين را دور ميزنند و بارها از درون و بيرون نواحي اين ميدان مغناطيسي مي گذرند، حاكي از آن است كه اين ميدان در طرفي كه به سوي خورشيد است، تا حدي پهن شده و در طرف مقابل آن به صورت يك "دنباله" مغناطيسی است.
منبع
کتاب نجوم دینامیکی نوشته رابرت تی. دیکسون/ ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی
