МАЗМҰНЫ
Эссе ........................................................................................................................3
Аннотация .............................................................................................................4
КІРІСПЕ
1-тарау. Жердің магнит өрісінің ауытқулары және оларды бақылау............. 5
1.1. Жердің магнит өрісі......................................................................................5
1.2. Жердің магнит өрісінің ауытқуы .............................................................. 11
1.3. Магниттік дауылдардың жерге әсері.........................................................13
1.4 Магниттік дауылдарды бақылау және болжау әдістері. SDO және SOHO обсерваториялары ..............................................................................................14
2-тарау. Жердің магнит өрісінің горизонталь құраушысының ауытқуын зерттеу..................................................................................................................18
2.1 Магниттік дауылдардың Кр индексі...........................................................18
2.2. Жердің магнит өрісінің горизонталь құраушысының ауытқуының
Dst индексі .........................................................................................................21
ҚОРЫТЫНДЫ.………………………………………………………...….......26
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ.......................................................................................27
Оқушының зерттеу жұмысының күнделігі.....................................................28
Жоба тақырыбы «Жердің магнит өрісінің ауытқуы бойынша SDO және SOHO обсерваторияларының бақылау деректерін талдау» болып табылады. Зерттеу жүргізуде астрофизиканың қазіргі таңдағы өзекті мәселелеріне талдау жасалды.
Бұл жұмыста SDO және SOHO обсерваторияларының көмегімен алынған бақылау деректерінің талдауы жүргізіліп, олардың Жердің магнит өрісіне әсері зерттеледі. Негізгі назар Күндегі ауытқулар мен Жердің геомагниттік өрісіндегі өзгерістер арасындағы тәуелділікті зерттеуге аударылады. Осы мақсатта Күн желінің параметрлері, планетааралық ортаның магнит өрісі және олардың геомагниттік белсенділік көрсеткіштерімен байланысы қарастырылады.
Алынған мәліметтер талдау осы спутниктік миссиялармен тіркелген ауытқулар геомагниттік белсенділік индекстерінің (Dst, Kp) өзгеруімен тығыз байланысты екенін көрсетті, бұл олардың ғарыштық ауа райын болжау үшін маңыздылығын растайды. Мәліметтерді өңдеу кезінде күн белсенділігінің жоғарылауы кезеңдеріндегі Жердің магнит өрісінің ауытқуының сипаттамалық заңдылықтары анықталды, бұл осы саладағы әрі қарай зерттеулердің маңыздылығын көрсетті.
АННОТАЦИЯ
Зерттеудің мақсаты: кейбір обсерваториялардың бақылау деректерін пайдалана отырып, Жердің магнит өрісінің ауытқуын зерттеу.
Жердің магнит өрісінің ауытқуын зерттеу қазіргі заманғы геофизика мен гелиофизиканың негізгі бағыттарының бірі болып табылады. Біздің ғаламшарымыздың магнитосферасы үнемі күн желінің әсеріне ұшырайды және де ол күн белсенділігіне байланысты өзгереді. Бұл процестерді зерттеу Жердегі спутниктердің, радиобайланыстың, электр желісінің жұмысына әсер ететін ғарыштық ауа – райын болжауда маңызды рөл атқарады., яғни бұл ғылыми жобаның өзектілігін айқындайды.
Зерттеудің міндеттері:
- Жердің магнит өрісінің ауытқуына әкелетін физикалық процестерге шолу;
- SDO және SOHO спутниктік деректерін тіркеу әдістерін, сондай-ақ олардың ғарыштық ауа - райын зерттеудегі маңыздылығын талдау;
- Күндегі белсенді үдерістер мен Жердің магнит өрісінің ауытқуы арасындағы байланысты анықтау мақсатында бақылау деректерін өңдеу және түсіндіру.
Зерттеу нысаны: Жердің магнит өрісі және Күн мен Жер арасындағы байланыс.
Зерттеу пәні: Жердің магнит өрісінің ауытқуы.
Зерттеу әдістері: SDO және SOHO спутниктерінің бақылау деректерін қолданатын сандық есептеулер.
КІРІСПЕ
Зерттеудің өзектілігі. Жердіңмагнитөрісініңауытқуынзерттеуқазіргі заманғы геофизикаменгелиофизиканыңнегізгібағыттарыныңбірі болып табылады. Біздің ғаламшарымыздың магнитосферасы үнемі күн желінің әсеріне ұшырайды және де ол күн белсенділігіне байланысты өзгереді. Бұл процестерді зерттеу Жердегі спутниктердің, радиобайланыстың, электр желісінің жұмысына әсер ететін ғарыштық ауа – райын болжауда маңызды рөл атқарады.
Магниттік ауытқуларға анализ жасау үшін маңызды деректер бірқатар ғарыштық миссиялармен қамтамасыз етіледі, олардың ішінде Solar Dynamics Observatory (SDO) және Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) спутниктік обсерваториялары ерекше маңызға ие. Олар күн белсенділігі, оның ішінде динамика туралы толық ақпарат береді.
Бұл ғылыми обада SDO және SOHO обсерваторияларының көмегімен алынған бақылау деректерінің талдауы жүргізіліп, олардың Жердің магнит өрісіне әсері зерттеледі. Негізгі назар Күндегі ауытқулар мен Жердің геомагниттік өрісіндегі өзгерістер арасындағы тәуелділікті зерттеуге аударылады. Осы мақсатта күн желінің параметрлері, планетааралық ортаның магнит өрісі және олардың геомагниттік белсенділік көрсеткіштерімен байланысы қарастырылады.
Жердіңмагнитөрісінің ауытқуы - бұл күн желініңжәне күн жарқылының әсеріненпайда болатын планетамагнитөрісініңуақытшаөзгеруі.Мұндай ауытқулардың негізгі себебі - тәждік массаның лақтырылуы (СМЕ) мен күн жарқылдары, олар күн желін - бағыты күннен шығатын зарядталған бөлшектердің ағынын күшейтеді. Бұл бөлшектер жердің магнитосферасына жеткенде, олар ғаламшардың магнит өрісімен әрекеттесіп, ауытқулар тудырады. Магниттік дауылдар спутниктік байланыстың, навигациялық жүйелердің және электр желілерінің ауытқуына әкелуі мүмкін, сонымен қатар геомагниттік белсенділіктің өзгеруіне сезімтал адамдардың денсаулығына әсер етуі мүмкін.
Зерттеудің мақсаты: кейбір обсерваториялардың бақылау деректерін пайдалана отырып, Жердің магнит өрісінің ауытқуын зерттеу.
Зерттеудің міндеттері:
- Жердіңмагнитөрісініңауытқуынаәкелетінфизикалықпроцестергешолу;
- SDO және SOHO спутниктік деректерін тіркеу әдістерін, сондай-ақ олардың ғарыштық ауа - райын зерттеудегі маңыздылығын талдау;
- Күндегі белсенді үдерістер мен Жердің магнит өрісінің ауытқуы арасындағы байланысты анықтау мақсатында бақылау деректерін өңдеу және түсіндіру.
Зерттеу нысаны: Жердің магнит өрісі және Күн мен Жер арасындағы байланыс.
Зерттеу пәні: Жердің магнит өрісінің ауытқуы.
Зерттеу әдістері: SDO және SOHO спутниктерінің бақылау деректерін қолданатын сандық есептеулер.
1-тарау. ЖЕРДІҢ МАГНИТ ӨРІСІНІҢ АУЫТҚУЛАРЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ БАҚЫЛАУ
Жердің магнит өрісі
Жердің магнит өрісінің құрылымы мен шығу тегі.Жердің магнит өрісінің құралымы да, шығу тегі де күрделі, сол себепті ғалымдар оны зерттеуді жалғастыруда. Магнит өрісінің негізгі көзі – негізінен темір мен никельден тұратын Жердің сыртқы сұйық ядросы. Онда конвективті ағындар қалыптасып, электр тогын тудырады. Бұл токтар динамо механизмі принипі бойынша магнит өрісін генерациялайды.
Халықаралық геомагниттік модель (IGRF) магнит өрісінің құрамында келесі компоненттерді бөліп көрсетеді [Error: Reference source not found]:
- Негізгі (генератор) сыртқы ядродағы заттың қозғалысымен байланысты компонент.
- Жергілікті магниттік құрылымдармен байланысты аномальды компоненттер, мысалы, тау жыныстары.
- Күн белсенділігіне және басқа факторларға байланысты уақыт өте өзгеретін айнымалы компоненттер.
Жердің ішкі ядросы – бұл негізінен темір мен никельден тұратын планетаның орталық бөлігі, оның диаметрі шамамен 2440 км. Бірнеше миллион бар қысым жағдайында темір 5000°C температураға қарамастан қатты күйінде сақталады.
Ішкі ядроның маңызды функцияларының бірі – оның сыртқы ядромен өзара әрекеттесуі, онда қызған темірдің қозғалысы Жердің магнит өрісінің негізгі көзін құрайды. Тікелей бақылауға мүмкін болмағандықтан ішкі ядроны зерттеу айтарлықтай қиындық тудырады. Ғалымдар бұл процестерді зерттеу үшін сейсмикалық толқын деректерін, зертханалық эксперименттерді және теориялық модельдеуді қолданады. Ішкі ядродағы құбылыстарды тереңірек түсіну Жердің магнит өрісінің қалыптасуы мен эволюциясы туралы жаңа ғылыми деректер алуға мүмкіндік береді.
Жердің сыртқы ядросы – балқытылған темір мен никельден тұратын, қалыңдығы шамамен 2260 км болатын қабат. Оның ерекшелігі – температура мен тығыздықтың айырмашылығынан туындайтын конвективті ағындар болып табылады. Бұл ағындар геодинамо механизмі негізінде жұмыс істеп, магнит өрісін генерациялайтын электр тогын қалыптастырады.
Жердің магнит өрісінен қорғау. Көп жағдайда Жердің табиғи магнит өрісі арнайы қорғаныс шараларын қажет етпейді, өйткені ол табиғи ортаның бөлігі болып табылады. Алайда, кейде оның әсерін азайту қажет болады. Ондай әдістерге мыналар жатады:
-Қорғау (экрандау) – магнит өрісін жұтатын немесе шығаратын материалдарды (мысалы, темір және никель негізіндегі қорытпалар) пайдалану.
-Көздерден оқшаулау - қуатты электромагниттік қондырғылардан қашықтықты арттыру.
- Магнитке сезімтал материалдарды пайдалану - өрістің әсерін төмендететін арнайы конструкцияларды енгізу.
Магнит өрістерін түсіну және бақылау технологиялық және медициналық салаларға өзекті. Осылайша, Жердің магнит өрісі мен оны басқару тәсілдерін зерттеуді жалғастыру ғылыми және практикалық тұрғыдан маңызды [Error: Reference source not found].
Жердің магнит өрісінің құрылымы мен сипаттамалары.Жердің магнит өрісі (геомагниттік өріс) — планетаның ішкі көздерінен құралған геомагнетизмнің зерттеу объектісі болып табылатын магнит өрісі. Палеомагниттік мәліметтерге сәйкес, ол шамамен 4,2 миллиард жаста.
Басты (негізгі) өріс шамамен 95% құрайды. Негізгі өріс қуатының 90% - дан астамы жердің сұйық сыртқы ядросында орналасқан көзімен қамтамасыз етіледі.
Бастапқы жуықтауда оны магниттік диполь өрісі ретінде қарастыруға болады (яғни, Жер полюстері бар жолақ магнит сияқты, оның осі шамамен географиялық осьпен сәйкес келеді). Дәлірек ол математикалық сипаттама Гаусс қатары (гармоникалық функциялар) арқылы берілуі мүмкін.
Әлемдік аномалия өрістері – шамамен 4%. Геомагниттік өрістің дипольдік құрылымы аясында жер қыртысындағы (беткі қабатқа жақын) магниттелген жыныстардан туындайтын жергілікті аномалиялар байқалады. Егер бұл жыныстар әртүрлі тереңдікте орналасса, олардың әсерлері бір-біріне қабаттасуы мүмкін.
Сыртқы магнит өрісі шамамен 1% құрайды. Ол қатты Жерден тыс жерде, соның ішінде атмосфера мен магнитосферадағы ток жүйелерінде түзіледі [Error: Reference source not found, c 20].
Атмосфера - жерді қоршап тұрған газ қабаты. Ол планетаның айналасындағы гравитациямен ұсталады және әртүрлі газдардан тұрады, соның ішінде азот (шамамен 78%), оттегі (шамамен 21%) және аргон, көмірқышқыл газы және су буы сияқты басқа газдар жатады.
Күн мен Жер арасындағы байланыс. Жер атмосферасы жердегі тіршілікті сақтауда және оны зиянды күн радиациясынан қорғауда, температураны ұстап тұруда және тыныс алу үшін қажетті оттегімен қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады [Error: Reference source not found, 6].
Жердің магнит өрісі магнитосфераны құрайды. Ол ғаламшардың айналасындағы күн желінде үстемдік ететін кеңістік аймағы. Магнитосфера Жерді Күн желінің зарядталған бөлшектерінен және ғарыштық сәулелерден қорғаудың маңызды функциясын орындайды.
Күн белсенділігінің жоғарылауымен магнитосфера айтарлықтай өзгерістерге ұшырайды. Күн желі Жердің өрісімен әрекеттесіп, магнитосфераны Күн жағынан қысып, қарама - қарсы бағытта ұзын "құйрықты" құрайды.
Жердің магнитосферасы мен планетааралық кеңістіктің арасындағы шекара магнитопауза деп аталады, онда Күн желінің қысымы мен жер өрісінің қысымы теңестіріледі.
Гелиофизикалық және геофизикалық процестер арасындағы өзара байланыстар Күн мен Жер арасындағы байланыс деп аталады. Жердің Күнге әсері елеусіз болғандықтан, негізінен Күннің Жерге әсері қарастырылады. Бұл әсер Күннің электромагниттік энергиясы, Күн желінің ағыны және онымен байланысты магнит өрісі арқылы жүзеге асады. Күн мен Жер арасындағы байланыс – бұл Жердің сыртқы қабықтарының (атмосфера, магнитосфера, ионосфера және биосфера) Күн белсенділігінің өзгерістеріне жауабы. Күн белсенділігінің деңгейі Күн дақтарының саны, белсенді аймақтардың мөлшері, Күн жарқылдарының жиілігі мен қуаты, сондай - ақ басқа да параметрлер арқылы анықталады. Бұл өзгерістер циклдік сипатқа ие, олардың негізгі кезеңі шамамен 11 жылды құрайды [Error: Reference source not found].
Сонымен қатар, ғалымдар шамамен 90 жыл кезеңімен күн белсенділігінің максимумдарының ұзақ мерзімді ауытқуларын анықтады. 11 жылдық циклдің әсері әртүрлі табиғи құбылыстардан байқалады, мысалы:
- Жердің магнит өрісінің магниттік дауылдары мен ауытқулары.
- Поляр шұғыласы.
- Радиобайланысқа әсер ететін ионосферадағы өзгерістер.
- Жылдық сақиналардың қалыңдығында көрінетін ағаштардың өсуі.
11 жылдық жаһандық циклден бөлек, Жерге Күннің жекелеген белсенді аймақтары да әсер етеді. Мұндай аймақтар бір жылға дейін сақталуы мүмкін және 27 тәулік аралығында қайталанатын магнитосфера мен атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы бұзылуларды тудырады. Бұл кезең Күннің көрінетін айналу периодына сәйкес келеді [Error: Reference source not found].
Күн белсенділігінің ең күшті көріністері - күн (хромосфералық) жарқылдары. Олардың жиілігі Күн циклінің максимумына жақын өседі, ал ұзақтығы 5 – тен 40 минутқа дейін, сирек - бірнеше сағатқа дейін өзгереді. Күн жарқылдары – Күн жүйесіндегі ең әсерлі құбылыстардың бірі. Бұл алып жарылыстар Күннің шағын аймағында орын алып, бірнеше минут ішінде джоуль шамасында энергия бөледі, бұл миллиардтаған мегатонна тротил эквивалентіне тең. Егер адамзат осындай жалғыз жарқылдың энергиясын пайдалануға қабілетті болса, ол миллион жылға жетер еді. Жарқылдар кезінде Күн заттарының температурасы әдеттегі 6000°C - тан бірнеше миллион градусқа дейін күрт көтеріледі. Бұл процесстер нәтижесінде ультракүлгін және рентгендік сәулеленудің қуатты ағындары пайда болады. Сонымен қатар, Күн жарқылдары көбінесе Күн массаларының лақтырылуымен қатар жүреді. Бұл массалардың салмағы 10 миллиард тоннадан асуы мүмкін және олар 2000 км/с жылдамдықпен қозғалады. Мұндай лақтырыстар тәждік масса лақтырулары (CME) деп аталады. Егер олар Жерге жетсе, магниттік дауылдар мен полярлық шұғылалар тудыруы мүмкін. Бірақ осындай алып Күн жарылыстары, тіпті ең қуатты ядролық бомбалардан да асып түсетін ғаламат энергия бөлінулер, қалай пайда болады? Мұны түсіну үшін алдымен Күннің табиғатын қарастыру қажет. Күн – негізінен сутегі мен гелий ядроларынан , сондай - ақ бос электрондардан тұратын, жоғары температурадағы алып плазмалық шар.
Күн жарқылдары энергияны сақтау мен шығарудың күрделі процесінің нәтижесі болып табылады. Күн ядросындағы термоядролық реакциялардың энергиясы плазма ағындарының кинетикалық энергиясына, содан кейін магниттік энергияға айналады. Ол көптеген жылдар бойы жиналады және бірнеше минут ішінде босатылады. Күн энергия жиналған кезде белсенділік циклдары мен жарқылдары кезеңдері арқылы өтеді. Дауыл маусымының жақындағанының көрінетін белгісі - күн дақтарының көбеюі, бұл энергияның жиналуын көрсетеді.
1 - кесте - Күн жарқылы және олардың класстары.
Жарқыл класы | Рентген сәулесінің қарқындылығы (Вт/м²) | Сипаттамасы |
A-класы | I < 10⁻⁷ | Минималды жарқыл, іс жүзінде жерге әсер етпейді. |
В-класы | 10⁻⁷ ≤ I < 10⁻⁶ | Әлсіз жарқыл, айтарлықтай геофизикалық әсер етпейді. |
С-класы | 10⁻⁶ ≤ I < 10⁻⁵ | Орташа қуаттылықтағы жарқылдар шамалы ионосфералық ауытқуларды тудыруы мүмкін. |
М-класы | 10⁻⁵ ≤ I < 10⁻⁴ | Қуатты жарқылдар, радиобайланыстың бұзылуына және геомагниттік ауытқуларға әкеледі. |
Х-класы | I ≥ 10⁻⁴ | Күшті магниттік дауылдарды, радиациялық жарылыстарды және спутниктік ақауларды тудыруы мүмкін өте күшті жарылыстар. |
Әрбірклассқосымшаондықсанаттарға бөлінеді (мысалы, X1, X2, X5), мұнда X5 жарқылы X1 - геқарағандабесесеқуатты. 1 - кестеден көрініп тұрғандай, Күн жарқылдарының қуаты әлсіз, Жерге айтарлықтай әсер етпейтін жарқылдардан бастап, экстремалды деңгейге дейін өзгеруі мүмкін. Ең қуатты жарқылдар ауыр геомагниттік дауылдарды туындатып, спутниктік жүйелер мен байланыс инфрақұрылымының бұзылуына әкелуі мүмкін.
Соңғы уақытта Күн белсенділігіне байланысты ерекше құбылыстар жиі тіркелуде. Мәселен, 2024 жылдың 22 ақпанында қуатты оқиға байқалды: жарқын созылыңқы дақ пайда болып, содан кейін интенсивті Күн жарқылы орын алды. Мұндай құбылыстар өте сирек кездеседі, және әрбір осындай жарқыл тәждік масса лақтырылуына (CME) әкеліп, Күннің энергия қорын азайтады, нәтижесінде оның қалпына келуін қажет етеді. Келесі күні, 2024 жылғы 23 ақпанда, Күн тағы да үлкен көлемде плазма шығарды, бұл жағдайды одан әрі шиеленістірді. Бұл жарқылдар жергілікті құбылыстар болғанымен, олардың ықтимал салдары [Error: Reference source not found].
Күн жарқылы және олардың Жерге әсері. Жарқыл кезінде 10 миллион кельвинге дейін қыздырылған плазмалық ағындар пайда болады. Бұл процестер 1000 км/с жылдамдықпен таралатын энергия лақтырылуларымен бірге жүреді Жердің магнитосферасымен әрекеттескенде зарядталған бөлшектердің көп бөлігі полюстерге қарай ауытқиды, бірақ кейбіреулері атмосфераға еніп, газ молекулаларымен соқтығысқан кезде поляр шұғыласын тудырады.
Ең қуатты күндегі белсенді үдерістері геомагниттік дауыл индексі (G)бойынша жіктеледі:
G1 және G2 - бұл күнделікті өмірге әсер етпейтін әлсіз ауытқулар.
G3- навигацияның бұзылуын тудыруы және метеорологиялық тәуелді адамдарда бас ауруын тудыруы мүмкін.
G4 және G5 - спутниктердің, электр желілерінің және навигациялық жүйелердің істен шығуына әкеліп соқтыратын инфрақұрылымға үлкен қауіп төндіреді.
Магниттік дауылдардың жіктелуі. K-индексі - бұл Жердің магнит өрісінің үш сағаттық аралықтағы нормадан ауытқуы. Индексті Юлий Бартельс 1938 жылы енгізген және әлемдік уақыттағы әрбір үш сағаттық интервал үшін (0-3, 3-6, 6 - 9 және т.б.) 0 - ден 9 - ға дейінгі мәндерді білдіреді.
Kp индексі-планетарлық индекс. Kp Солтүстік және Оңтүстік геомагниттік ендіктердің 44 және 60 градус аралығында орналасқан 13 геомагниттік обсерваторияда анықталған К-индекстерінің орташа мәні ретінде есептеледі. Оның диапазоны да 0-ден 9-ға дейін.
G-индексі-1999 жылдың қарашасында АҚШ-тың Ұлттық Мұхиттық және атмосфералық әкімшілігі (NOAA) енгізген магниттік дауыл күшінің бес балдық шкаласы. G-индекс геомагниттік дауылдың қарқындылығын Жердің магнит өрісінің вариацияларының адамдарға, жануарларға, электротехникаға, байланысқа, навигацияға және т.б. әсер етуімен сипаттайды. G-индексі Kр минус 4 сәйкес келеді; яғни G1 Kр=5, G2 — Kp=6, G5 — Kp=9 сәйкес келеді[Error: Reference source not found; Error: Reference source not found].
Ауытқудыөлшеу:
Kp индексі магнит өрісінің өзгеруін жазатын әлемнің әртүрлі нүктелерінде орнатылған магнитометрлерден алынған мәліметтер негізінде есептеледі. Бұл өзгерістер үш сағаттық интервалмен жазылады және олардың негізінде Kp мәні есептеледі.
Зерттеулер көрсеткендей, экстремалды мегадауылдар 25 жылда бір рет болуы мүмкін, бұл бүкіл планетаның жылдық электр энергиясын тұтынуына тең келетін алып энергия лақтырулаларымен бірге жүреді. Мұндай оқиғалар Ғаламдық электр желілерін, байланыс спутниктерін және навигациялық жүйелерді зақымдауы мүмкін, бұл ғаламдық байланыстың жоғалуына әкеледі.
Экстремалды Күн белсенділігінің салдары. Бірнеше мың жылда бір рет жерге қатты күн дауылдары түседі, олар озон қабатын едәуір әлсіретіп, планетаның бетіндегі ультракүлгін (УФ) сәулелену деңгейін жоғарылатады.
Соңғы 100 жылда солтүстік магниттік полюс жылына 40 км-ден астам жылжыды, ал магнит өрісінің қарқындылығы 6% - ға төмендеді. Геологиялық жазбалар Жер тарихында магнит өрісінің жүздеген және мыңдаған жылдар бойы толық жойылу кезеңдері болғанын растайды.
Магнит өрісі болмаса, Жер Күн желінен қорғансыз болады, оны Ғаламдық магнит өрісі жойылғаннан кейін атмосферасын жоғалтқан Марстың мысалынан байқауға болады. 2024 жылдың мамырында қызыл планетада қуатты Күндегі белсенді процестерден кейін радиация деңгейі 30 есе өсті, бұл MarsOdyssey-дің істен шығуына әкелді.
Күн желі және оның жерге әсері.
Күн үнемі электрондар мен протондардан тұратын зарядталған бөлшектер ағынын шығарып отырады, ол Жердің магнитосферасымен өзара әрекеттеседі. Күн белсенділігі жоғарылаған кезде Күн қуатты энергия толқындарын шығарады, олар күн бөлшектері (SEP – Solar Energetic Particles) ретінде белгілі.
Жоғары энергиялы протондар өте жоғары жылдамдықпен қозғалып, Жер атмосферасына ене алады, нәтижесінде көзге көрінбейтін рентгендік сәулелену пайда болады. Әлсіз Күн белсенділіктері тұрақты түрде орын алса да, ғалымдар әр бірнеше мың жылда бір рет болған экстремалды Күндегі белсенді үдерістердің іздерін анықтауда.
Магниттік дауылдар Жердің магнит өрісінің өзгеруінің жалғыз себебі емес. Геомагниттік ауытқулардан бөлек, магнит өрісінің ауытқулары деп аталатын аз, бірақ маңызды тербелістер бар. Бұл өзгерістер әртүрлі уақыт шкалаларында орын алады және Күн желі сияқты сыртқы факторлардан да, Жердің өзегіндегі ішкі процестерден де туындауы мүмкін.
Жердің магнит өрісінің ауытқуы
Флуктуациядегеніміз шаманың орташа мәннен ауытқуы, көбінесе олар кездейсоқ болып көрінеді. Ауытқу деп кейбір заңдылықтардың бұзылуы.
Жердің магнит өрісінің ауытқуы - бұл оның қарқындылығы мен бағытындағы уақытша өзгерістер, олар миллисекундтан мыңдаған жылдарға дейінгі әртүрлі уақыт масштабтарында болуы мүмкін.
Жердің магнит өрісінің ауытқуын олардың жиілігі мен көздеріне байланысты бірнеше түрге бөлуге болады:
1. Қысқа мерзімді ауытқулар - бірнеше минуттан бірнеше сағатқа дейін созылады. Бұл ауытқулардың негізгі көзі - Күн желінің және Жердің магнитосферасының өзара әрекеттесуі. Мұндай ауытқулар геомагниттік дауылдар кезінде, Күн желінің қарқынды ағындары жерге жеткенде айқын көрінеді.
2. Орта мерзімді ауытқулар - бір күннен бірнеше аптаға дейін созылады. Бұл өзгерістер күннің қайталанатын орбитасында пайда болатын қайталанатын дауылдармен, сондай - ақ планетааралық магнит өрісінің ауытқуымен байланысты болуы мүмкін.
3. Ұзақ мерзімді ауытқулар - айлардан бірнеше жылға дейінгі уақыт аралығында. Бұл ауытқулар 11 жылдық күн циклімен байланысты, онда күн дақтарының, жарқылдың және тәждің массалық лақтыруларының (CME) мөлшері күн белсенділігінің деңгейіне байланысты өзгереді.
4. Магнит өрісінің ғаламдық вариациясы - ондаған немесе одан да көп уақыт аралығында болады. Бұл өзгерістер жер ядросындағы ішкі процестермен байланысты және ғасырлық вариация деп аталады.
Жер Күн желімен – Күннен ғарышқа таралатын зарядталған бөлшектер ағынымен өзара әрекеттеседі. Бұл өзара әрекеттесу Жердің геомагниттік өрісінде өзгерістер тудырады, олар келесі ауытқуларлар түрінде көрінуі мүмкін:
Күн дауылдары - бұл дауылдар Күн энергиясының қарқынды лақтыруларында, мысалы, Күн жарқылы мен корональды масса лақтыруларында болады. Бұл лақтырулар Жерге жеткенде, олар магниттік дауыл ретінде көрінетін геомагниттік өрісте өзгерістер тудырады. Күн дауылдары бірнеше минуттан бірнеше сағатқа созылуы мүмкін. Мұндай сәттерде магнит өрісінің қатты ауытқуы байқалады, сонымен қатар поляр шұғыласы пайда болуы мүмкін.
Магниттік дауылдар - бұл біздің планетамыздың магнитосферасы Күннен шығатын зарядталған бөлшектердің ағынымен, атап айтқанда Күн желімен әрекеттескенде пайда болатын Жердің магнит өрісінің күшті және қысқа мерзімді ауытқулары. Бұл құбылыстар күн белсенділігімен тығыз байланысты және бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін әсер етеді де, жердегі әртүрлі процестерге, соның ішінде технологиялық жүйелерге, биосфераға және адам денсаулығына зиян келтіруі мүмкін.
Британдық геофизик және астроном Эдвард Сабин магниттік дауылдарды Күн белсенділігімен байланыстырған алғашқы ғалымдардың бірі болды. 1852 жылы ол магниттік дауылдардың Күн мен Жер арасындағы байланысты көрсететін күн белсенділігінің жоғарылау кезеңдерімен сәйкес келетінін анықтады. Сабин сонымен қатар, күн дақтарының Жердің магнит өрісіне әсер ететіндігін анықтады және күн белсенділігі магниттік дауылдарды тудырады деген теорияны ұсынды. Ал ХІХ ғасырдың аяғында магниттік дауыл циклін белсенді зерттеген Герман Фрич магниттік белсенділік пен күн циклі арасындағы байланысты растады.
Магниттік дауылдардың себептері
Магниттік дауылдардың негізгі себебі - Күннен шығатын протондар мен электрондар ағаны, мысалы, күн жарқылы және корональды масса лақтырулары (CME). Оларға толығырақ тоқтала кетсек:
1.Күн жарқылы:
Күн жарқылы - бұл күн сәулесінде пайда болатын энергияның кенеттен шығуы. Бұл жарқылдар әртүрлі спектрлік диапазондарда, соның ішінде рентген және ультракүлгін сәулелерде болады және олар көптеген зарядталған бөлшектердің бөлінуімен бірге жүреді. Бұл бөлшектер Жерге жеткенде, оның магнитосферасымен әрекеттесіп, магниттік дауыл тудырады.
2. Тәжді масса лақтырулары (CME):
Бұл Күн тәжінен плазма мен магнит өрістерінің ауқымды шығарылуы. Олар айтарлықтай ауқымды болып, Жерге жеткенде магниттік дауылдарды күшейтіп қана қоймай оның құрылымына да әсерін тигізеді. CME көбінесе Күн сәулесімен бірге жүреді, бірақ кей жағдайларда оларсыз да болуы мүмкін.
3. Күн желі:
Бұл күннен шығатын зарядталған бөлшектер (протондар мен электрондар) ағыны. Күн белсенділігі артқан сайын күн желі күшейіп, күшті магниттік дауылдар тудыруы мүмкін.
Магниттік дауылдардың пайда болу механизмі
Күн желі және магнитосфера:
Жердің магнитосферасы - оның магнит өрісі зарядталған бөлшектерге әсер ететін аймақ. Күн желінің қарқындылығы жоғарылағанда магнитосфера қысылып, оның пішіні мен құрылымының өзгеруіне әкеледі. Ван Аллен белдеуі деп аталатын магнитосфераның сыртқы бөлігі Күн желінің әсерінен кішірейеді және нәтижесінде Жердің магнит өрісінің ауытқулары пайда болады.
Геомагниттік дауылдардың пайда болуы:
Күннен келетін зарядталған бөлшектер (Күн жарқылы мен тәждік масса лақтыру) Жерге жеткенде, ол магнит өрісінің ауытқуына әкеліп, оның бағыты мен қарқындылығында өзгерістер тудырады. Бұл өзгерулер бірнеше минуттан бірнеше сағатқа дейін созылып, Жердің магнит өрісінің жұмысына әсер етуі мүмкін. Осындай құбылыстар магниттік дауылдар деп аталады.
18
