イオン電流と自然磁気現象

荷電粒子が外部磁場の存在下でガス中を移動する場合、荷電粒子はマグネトロン軌道の重要な部分を自由に記述できます。ただし、それぞれの軌跡が完全に完了するとは限りません。移動する粒子と気体分子との衝突によって破壊される可能性があります。

このような衝突は、粒子の運動方向を偏向させるだけで、粒子を新しい軌道に移す場合があります。ただし、十分に強い衝突があれば、ガス分子のイオン化も可能です。イオン化に至る衝突後の期間では、元の移動粒子、ガスイオン、および解放された電子という 3 つの荷電粒子の存在を考慮する必要があります。衝突前の電離粒子、ガスイオン、放出された電子、衝突後の電離粒子の運動は、次の影響を受けます。 ローレンツ力.

イオン化およびイオン化した粒子が気体中を移動する際の磁場との相互作用により、オーロラ、歌う炎、太陽風、磁気嵐など、さまざまな自然磁気現象が引き起こされます。

極光

オーロラは時折見られる空の輝きです。地球の北極の地域。この現象は、大気中の分子が太陽放射によってイオン化された後、脱イオン化されることによって発生します。地球の南半球における同様の現象は南方光と呼ばれます。太陽はさまざまな形で大量のエネルギーを放出します。これらの形態の 1 つは、あらゆる方向に放射するさまざまな種類の高速荷電粒子です。地球に向かって移動する粒子は地磁気に落ちます。

地球外空間から地磁気に落ちたすべての荷電粒子は、最初の移動方向に関係なく、磁力線に対応する軌道に移動します。これらすべての力線は地球の一方の極から出て反対側の極に入るので、移動する荷電粒子は地球の一方の極または他方の極に到達します。

極付近で地球の大気中に突入した急速に帯電した粒子は、大気の分子と遭遇します。太陽放射の粒子とガス分子が衝突すると、ガス分子のイオン化が起こり、一部の分子から電子がノックアウトされます。イオン化した分子は脱イオン化した分子よりも多くのエネルギーを持っているため、電子とガスイオンは再結合する傾向があります。イオンが以前に失われた電子と再結合する場合、電磁エネルギーが放出されます。 「オーロラ」という用語は、この電磁放射の目に見える部分を説明するために使用されます。

地磁気場の存在は、あらゆる形態の生命体にとって有利な要素の 1 つです。なぜなら、この磁場は、太陽起源の高速粒子による継続的な衝突から地球の中心部を守る「屋根」の役割を果たすからです。

歌う炎

交流磁場の中に置かれた炎は、磁場の周波数で音を発生させることができます。炎は、特定の化学反応中に形成される高温のガス状生成物で構成されます。高温の影響下で軌道電子が一部のガス分子から分離されると、自由電子と陽イオンの豊富な混合物が生成されます。

このようにして、炎は電子と陽イオンの両方を生成し、電流を維持するためのキャリアとして機能します。同時に、炎は温度勾配を生み出し、炎を形成するガスの対流を引き起こします。電荷キャリアはガスの不可欠な部分であるため、対流も電流です。

外部磁場の存在下で火炎内に存在するこれらの対流は、ローレンツ力の作用を受けます。電流と場の相互作用の性質に応じて、外部磁場の適用により炎の明るさが減少または増加する可能性があります。

交流磁場と相互作用する火炎内のガスの圧力は、対流に作用するローレンツ力によって調整されます。音の振動はガスの圧力変調の結果として生成されるため、炎は電気エネルギーを音に変換する変換器として機能します。上記の特性を持つ炎は歌う炎と呼ばれます。

磁気圏

磁気圏は、磁場が支配的な役割を果たす地球環境の領域です。この磁場は、地球自体の磁場、つまり地磁気と太陽放射に関連する磁場のベクトル和です。太陽は、強い熱的および放射性の擾乱を受けている過熱体として、約半分の電子と半分の陽子からなる大量のプラズマを放出します。

それでも プラズマ 太陽の表面からあらゆる方向に放出され、その大部分は太陽から遠ざかり、宇宙での太陽の動きの影響を受けて、多かれ少なかれ一方向に向けられた軌跡を形成します。このプラズマの移動は太陽風と呼ばれます。

太陽風を構成する電子と陽子が同じ濃度で一緒に運動している限り、磁場は発生しません。しかし、それらのドリフト速度の違いによって電流が発生し、濃度の違いによって電流を発生させることができる電圧が発生します。それぞれの場合において、プラズマ電流は対応する磁場を生成します。

地球は太陽風の通り道にあります。その粒子とそれに関連する磁場が地球に近づくと、それらは地磁気と相互作用します。相互作用の結果、両方のフィールドが変化します。したがって、地磁気の形状と特性は、地磁気を通過する太陽風によって部分的に決定されます。

太陽の放射活動は、時間的にも空間的にも、つまり太陽の表面全体にわたって非常に変化します。太陽がその軸を中心に回転すると、太陽風は流動状態になります。地球も自転しているという事実により、太陽風と地磁気の相互作用の性質も常に変化しています。

これらの変化する相互作用の本質的な現れは、太陽風では磁気圏嵐、地磁気では磁気嵐と呼ばれます。太陽風の粒子と磁気圏との相互作用に関連する他の現象としては、前述のオーロラや、地球の周囲の大気中を東から西に流れる電流などがあります。