Perisai magnet planet. Tentang keanekaragaman sumber magnetosfer di tata surya

6 dari 8 planet tata surya memiliki sumber medan magnetnya sendiri, yang mampu membelokkan aliran partikel bermuatan angin matahari. Volume ruang di sekitar planet ini, di mana angin matahari menyimpang dari lintasan, disebut magnetosfer planet. Terlepas dari kesamaan prinsip-prinsip fisik generasi medan magnet, sumber magnetisme, pada gilirannya, sangat bervariasi di antara berbagai kelompok planet dalam sistem bintang kita.

Studi tentang keanekaragaman medan magnet menarik karena keberadaan magnetosfer, mungkin, merupakan kondisi penting bagi kemunculan kehidupan di planet ini atau satelit alaminya.

Besi dan batu

Di planet terestrial, medan magnet yang kuat adalah pengecualian daripada aturan. Magnetosfer yang paling kuat dalam kelompok ini adalah planet kita. Inti padat Bumi konon terdiri dari paduan besi-nikel yang dipanaskan oleh peluruhan radioaktif unsur-unsur berat. Energi ini ditransfer melalui konveksi dalam inti luar cair ke mantel silikat ( selengkapnya ). Sampai saat ini, proses konvektif termal pada inti terluar logam dianggap sebagai sumber utama dinamo geomagnetik. Namun, penelitian beberapa tahun terakhir membantah hipotesis ini .

Interaksi magnetosfer planet (dalam hal ini, Bumi) dengan angin matahari. Aliran angin matahari mengubah bentuk magnetosfer dari planet-planet, yang memiliki bentuk "ekor" magnet yang sangat memanjang diarahkan ke arah yang berlawanan dari Matahari. Ekor magnet Jupiter memanjang lebih dari 600 juta km.

Agaknya, sumber magnetisme selama keberadaan planet kita bisa menjadi kombinasi kompleks dari berbagai mekanisme untuk menghasilkan medan magnet: inisialisasi medan awal dari tabrakan kuno dengan planetoid; konveksi non-termal dari berbagai fase besi dan nikel di inti luar; pelepasan magnesium oksida dari inti eksternal pendingin; pengaruh pasang surut bulan dan matahari, dll.

Perut "saudara perempuan" Bumi - Venus praktis tidak menghasilkan medan magnet. Para ilmuwan masih memperdebatkan alasan kurangnya efek dinamo. Beberapa menyalahkannya pada rotasi harian yang lambat dari planet ini, sementara yang lain keberatan bahwa ini seharusnya cukup untuk menghasilkan medan magnet. Kemungkinan besar, masalahnya ada di struktur internal planet, yang berbeda dari bumi ( lebih terinci ).

Patut disebutkan bahwa Venus memiliki apa yang disebut magnetosfer yang diinduksi, yang diciptakan oleh interaksi angin matahari dan ionosfer planet. Planet

ini paling dekat (jika tidak dikatakan, identik) dengan Bumi pada panjangnya Mars yang menjadi bintang. Planet ini berputar di sekitar sumbunya dalam 24 jam, sama seperti dua "rekan" yang dijelaskan di atas, raksasa itu terdiri dari silikat dan seperempat inti besi-nikel. Namun, Mars adalah urutan besarnya lebih ringan dari Bumi, dan, menurut para ilmuwan, intinya telah mendingin relatif cepat, sehingga planet ini tidak memiliki generator dinamo. Struktur internal planet silikat besi dari kelompok bumi




Paradoksnya, planet kedua dalam kelompok bumi yang dapat "membanggakan" magnetosfernya sendiri adalah Merkurius - yang terkecil dan teringan dari keempat planet. Kedekatannya dengan Matahari telah menentukan kondisi spesifik di mana planet ini terbentuk. Jadi, tidak seperti planet-planet lain dalam kelompok ini, Merkurius memiliki proporsi relatif sangat tinggi dari besi terhadap massa seluruh planet - rata-rata 70%. Orbitnya memiliki eksentrisitas terkuat (rasio titik orbit terdekat dari Matahari ke yang paling jauh) di antara semua planet di tata surya. Fakta ini, serta kedekatan Merkurius dengan Matahari, meningkatkan efek pasang surut pada inti besi planet ini.

Skema magnetosfer Merkurius dengan grafik overlay induksi magnetik

Data ilmiah yang diperoleh oleh pesawat ruang angkasa menunjukkan bahwa medan magnet dihasilkan oleh pergerakan logam dalam inti Merkurius yang dicairkan oleh gaya pasang surut Matahari. Momen magnet bidang ini 100 kali lebih lemah dari Bumi, dan ukurannya sebanding dengan ukuran Bumi, paling tidak karena pengaruh kuat angin matahari.

Medan magnet Bumi dan planet-planet raksasa. Garis merah adalah sumbu rotasi harian planet-planet (2 - kemiringan kutub medan magnet ke sumbu ini). Garis biru adalah ekuator planet-planet (1 - ekuator miring ke bidang ekliptika). Medan magnet direpresentasikan dengan warna kuning (induksi medan magnet 3, radius 4 magnetosfer dalam jari-jari planet yang sesuai)

Raksasa logam

Planet-planet raksasa, Yupiter dan Saturnus, memiliki inti batu besar, yang beratnya 3-10 bumi, dikelilingi oleh cangkang gas yang kuat, yang menyumbang sebagian besar massa planet. Namun, planet-planet ini memiliki magnetosfer yang sangat besar dan kuat, dan keberadaannya tidak dapat dijelaskan hanya dengan efek dinamo pada inti batu. Ya, dan diragukan bahwa di bawah tekanan yang begitu besar, fenomena yang mirip dengan yang terjadi di inti Bumi secara umum mungkin terjadi di sana.

Kunci solusinya terletak pada cangkang hidrogen-helium dari planet-planet. Model matematis menunjukkan bahwa di dalam perut planet-planet ini, hidrogen dari bentuk gas berangsur-angsur berubah menjadi hidrogen cair-logam super-cair dan superkonduktor. Disebut logam karena fakta bahwa pada nilai tekanan seperti itu, hidrogen menunjukkan sifat logam. Struktur internal Jupiter dan Saturnus




Jupiter dan Saturnus, sebagaimana karakteristik planet-planet raksasa, tertahan di perut energi panas yang terakumulasi selama pembentukan planet-planet. Konveksi hidrogen metalik mentransfer energi ini ke cangkang gas planet-planet, menentukan situasi iklim di atmosfer raksasa (Jupiter memancarkan energi dua kali lebih banyak ke ruang angkasa yang diterimanya dari Matahari). Konveksi dalam logam hidrogen, dikombinasikan dengan rotasi diurnal cepat Jupiter dan Saturnus, mungkin membentuk magnetosfer planet yang kuat.


, , «» . , ( , «» ). «».

Raksasa es Uranus dan Neptunus sangat mirip satu sama lain dalam ukuran dan massa sehingga mereka dapat disebut pasangan kembar kedua dalam sistem kami, setelah Bumi dan Venus. Medan magnet mereka yang kuat menempati posisi tengah antara medan magnet raksasa gas dan Bumi. Namun, bahkan di sini alam "memutuskan" untuk membuat yang asli. Tekanan pada inti batu-besi dari planet-planet ini masih terlalu besar untuk efek dinamo seperti bumi, tetapi tidak cukup untuk membentuk lapisan hidrogen logam. Inti dari planet ini dikelilingi oleh lapisan es tebal dari campuran amonia, metana, dan air. "Es" ini sebenarnya adalah cairan yang sangat panas yang tidak mendidih semata-mata karena tekanan kolosal dari atmosfer planet. Struktur internal Uranus dan Neptunus

Sumbu medan magnet Uranus, seperti Neptunus, sangat bergeser relatif terhadap pusat planet ini. Di sebelah kanan adalah pancaran atmosfer di kutub magnet Uranus (titik putih) yang diambil oleh teleskop Hubble,

seperti halnya raksasa gas, panas dari perut planet-planet ditransfer melalui proses konvektif ke atmosfer Neptunus dan Uranus. Model matematika menunjukkan bahwa cairan metana, amonia dan air memiliki konduktivitas listrik yang tinggi. Pada kedalaman tertentu mantel es ini, dalam lapisan tipis, tekanan menjadi menguntungkan sehingga efek hidrodinamik dari konveksi mulai menghasilkan medan magnet planet.

Source: https://habr.com/ru/post/id398061/