Interacción espacial entre el sol y la tierra
2.2.3.1 Estructura del sector magnético solar
Los principales factores que afectan al sol en la Tierra son las manchas solares, las constantes solares y la distribución teórica de la radiación solar, las erupciones solares, el flujo de protones solares, los protones solares. eventos, eventos de electrones solares y estructura del sector magnético solar.
El débil campo magnético que acompaña al viento solar se extiende desde el sol hasta el espacio interplanetario, formando una estructura de sector magnético solar (Figura 2.2.2). La estructura del sector magnético solar es un parámetro solar. Las llamaradas de protones solares a menudo ocurren cerca de las raíces de los límites del sector magnético del Sol. Existe una correlación entre la estructura del sector magnético solar y el índice de actividad solar, el índice de actividad geomagnética y los fenómenos meteorológicos.
La estructura en forma de abanico del campo magnético solar es regular, lo que contrasta marcadamente con el caos del campo magnético solar. Todo el espacio interplanetario centrado en el Sol está dividido en varias regiones de campo magnético en forma de sectores. La polaridad de cada región es casi la misma en todas partes, mientras que la polaridad de las regiones adyacentes es opuesta. Algunas líneas del campo magnético apuntan hacia el sol (indicadas por "-" en la Figura 2.2.2) y otras se desvían del sol ("+"). Cerca de la Tierra, la línea divisoria del campo magnético del sector forma un ángulo de 45° con respecto a la línea que conecta el Sol y la Tierra.
La estructura del sector magnético del Sol gira con el Sol durante unos 27 días. Cerca de la órbita de la Tierra, la velocidad de rotación es de 440 km/s. Las observaciones muestran que el límite del campo magnético del sector tarda hasta 5 minutos. capa para barrer la tierra El límite es conocido El espesor de la capa no supera los 15000 km.
Las observaciones a largo plazo nos dicen que la estructura del ventilador magnético del Sol no es fija. A veces (como la mayor parte de 1963) el ventilador magnético es casi inexistente, y otras veces (como la mayor parte de 1965) el. El ventilador magnético es significativo. Además, es posible observar sólo dos sectores durante un ciclo de rotación solar y tres o cuatro sectores durante otro ciclo de rotación. Según el análisis de correlación, a veces el período de rotación del campo magnético del sector es de 28 días, lo que muestra que hay muchos misterios en la estructura del sector magnético solar que merecen una mayor exploración.
2.2.3.2 El viento solar y la magnetosfera de la Tierra
La interacción entre el viento solar y el campo dipolo geomagnético forma la magnetosfera de la Tierra (Figura 2.2.3). El campo magnético de la Tierra bloquea el plasma del viento solar altamente conductor, y la energía del viento solar comprime las líneas del campo magnético del campo magnético de la Tierra.
La Tierra está expuesta a los fuertes vientos del viento solar. El viento solar parece "soplar" el campo magnético de la Tierra lejos de la Tierra, haciendo que las líneas del campo magnético se doblen hacia atrás. En el lado soleado de la Tierra, el campo magnético de la Tierra está comprimido en aproximadamente 10 radios de la envoltura del tamaño de la Tierra (cuando la actividad solar es intensa, es sólo de 4 a 5 radios de la Tierra); El campo magnético de la Tierra se extiende muy lejos, formando una larga La longitud de una larga cola magnética puede alcanzar cientos o incluso más de 1.000 del radio de la Tierra. De esta manera, la magnetosfera de la Tierra es como un agujero en forma de bolsillo excavado por el campo magnético de la Tierra en el viento solar. Esta es la tercera capa protectora de la Tierra además de la atmósfera y la ionosfera. Actúa como un "deflector de viento".
Figura 2. 2. 2 La estructura del sector magnético solar observada por la nave espacial IMP-1.
Figura 2.2.3 El viento solar y la magnetosfera de la Tierra
El límite de la magnetosfera de la Tierra se llama magnetopausa. También existe una zona de transición entre la magnetopausa y las partículas de alta energía del viento solar, cuyo espesor es aproximadamente de 3 a 4 veces el radio de la Tierra. Se llama magnetosfera en forma de vaina y en realidad es una onda de choque en forma de arco formada por la comunicación entre el viento solar y el campo magnético de la Tierra. El frente de onda de esta onda de choque es la interfaz entre la envoltura magnética y el viento solar.
Algunas partículas de alta energía que entran o son capturadas por la magnetosfera terrestre están confinadas dentro de dos regiones llamadas cinturones de radiación. Estos dos cinturones de radiación fueron descubiertos por el físico Van Allen mediante experimentos con satélites en 1959, por lo que recibieron el nombre de cinturones de radiación de Van Allen. Está dividida en dos zonas: la zona de radiación interior está entre 1 y 2 radios de la Tierra, unos 5.000 km de ancho, limitada a 40° de latitud magnética norte y sur, y dominada por protones de alta energía observados a la altura de; el cinturón de radiación exterior tiene aproximadamente Su radio es de 3 a 4 veces, su rango de latitud es de 50 a 60 grados de latitud magnética norte y sur, y observa principalmente electrones de alta energía. La extensión y forma de los cinturones de radiación están limitadas por el campo magnético de la Tierra y cambian debido a la actividad solar.
2.2.3.3 El impacto de la actividad solar sobre la tierra.
(1) Actividad solar y cambios geomagnéticos
La radiación solar cambia muy poco en el rango de luz visible, y la constante solar cambia menos del 1%, pero en la radiación ultravioleta (longitud de onda 10 ~400 nm) y la emisión de radio (longitudes de onda desde unos pocos milímetros hasta decenas de metros) se multiplican y disminuyen. Cuando ocurre una gran llamarada, el flujo de partículas de viento solar aumenta dramáticamente. El número de partículas detectadas en el espacio cercano a la Tierra es 20 veces mayor que cuando el Sol está en silencio (100 partículas//cm3). La radiación del sol y las partículas de alta energía definitivamente afectarán a la Tierra y provocarán muchos fenómenos geofísicos. Por ejemplo, cambios en el campo geomagnético, perturbaciones en la ionosfera, auroras y cambios en el tiempo y el clima.
(2) La relación entre la actividad solar y la ionosfera
El flujo de partículas del área activa solar hace que el viento solar actúe sobre el campo geomagnético y la ionosfera, causando así geomagnética tormentas y perturbaciones ionosféricas. Las tormentas magnéticas están estrechamente relacionadas con las perturbaciones ionosféricas. En términos generales, las perturbaciones ionosféricas comienzan después de una tormenta magnética y terminan antes del final de la tormenta magnética. Al comienzo de una tormenta magnética, cuando la amplitud cambia más, la perturbación ionosférica también es grande. Las perturbaciones ionosféricas pueden afectar gravemente el reflejo de las ondas de radio, interferir con las comunicaciones e incluso dañar los equipos de comunicaciones.
(3) La relación entre la actividad solar y los terremotos
La investigación muestra que la distribución de los eventos de terremotos globales (M > 7) en la estructura del sector magnético interplanetario es consistente con la distribución de el campo magnético fotosférico solar en el sector La distribución en la estructura está estrechamente relacionada. Cuando el valor absoluto del campo magnético fotosférico es pequeño, tendrá poco efecto inhibidor sobre los eventos sísmicos, lo que provocará que aumente el número de eventos sísmicos. Por el contrario, el número de terremotos disminuirá. El campo magnético solar y el campo magnético interplanetario (estructura sectorial) pueden tener cierta relación con los grandes terremotos. Es probable que el campo magnético solar sea la fuente fundamental de modulación de los efectos geofísicos. Sijinski señaló recientemente que el momento de los terremotos fuertes está relacionado con los procesos de actividad solar, y que el impacto de la actividad solar en los procesos sísmicos se realiza a través de procesos atmosféricos.
(4) La relación entre la actividad solar y el tiempo y el clima.
Los principales parámetros del tiempo y del clima son las precipitaciones y la temperatura. La relación entre la actividad solar y las precipitaciones es compleja y puede variar con el tiempo y la ubicación geográfica. A escala global, la correlación entre el número de manchas solares y las precipitaciones anuales puede ser positiva, negativa o no relacionada, según el área de observación. Por ejemplo, Clayton (1923) utilizó el método de superposición de períodos para analizar datos de lluvia en algunas estaciones en Brasil, África e Indonesia. Los resultados mostraron que existe una correlación positiva en la región ecuatorial, es decir, la precipitación en los años pico de manchas solares es. generalmente más que en los años del valle. Los datos de observación de algunas estaciones en la región de latitudes medias (20° ~ 40°) muestran que las manchas solares están correlacionadas negativamente con las precipitaciones. Las precipitaciones cerca de los años pico de manchas solares son menores que las precipitaciones cerca de los años de valle. El impacto de la actividad solar sobre la temperatura es principalmente a corto plazo. Se descubrió que un mes después de una gran tormenta magnética, la temperatura del suelo aumentó significativamente. Además, las explosiones solares provocan a menudo un calentamiento explosivo de la estratosfera, con temperaturas que aumentan entre 20 y 30°C en unos pocos días. Un fuerte calentamiento está asociado con cambios en la circulación estratosférica.