的电离层发电机
以上地球的表面下的来源磁场电离层dynamo-an电流系统在地球的流动电离层。开始在大约50公里和扩展最大在400公里,1000公里以上的电离层的形成主要是行动的阳光大气粒子。阳光从中性原子带电子并产生有部分电离气体(等离子体)。在地球附近的光面当地中午,靠近赤道的点,太阳电离层加热到高温,导致流离开大约中午到午夜径向模式。流移动中性原子和带电粒子在地球磁场线。的洛伦兹力,前面所讨论的,导致这些指控在相反的方向垂直于偏转的速度以及当地的指控场。这负责创建一个分离电场这也对带电粒子施加一个力。的形式产生的电场分布是强烈依赖于电离层电导率的分布和磁场。一般认为,例如,几乎没有电离层电导率的阴面,因此没有电流流动。至于磁场,它指出向上在南半球,水平向北的赤道向下,在北半球。磁场的水平分量施加垂直力指控由于风。在赤道这导致积极的和消极的指控是垂直偏转,产生强烈的垂直电场阻碍进一步分离的指控。在纬度较高的磁磁场主要是垂直和水平变位,生产水平电场。
一般来说,费用由机械或化学作用,如发电机或电池,将放电如果有外部电导体通过它们可以流。在高、低纬度地区这一过程发生在同一介质产生的电荷分离。实际的电流路径是特别复杂的电离层因为导电性空间非均匀和各向异性;即。,它会从点对点的变化也不同值在不同的方向相对于磁场和电场。
在电离层电流流动的形式已经从地面观察推导的日常变化磁场。磁安静几天现场观察到的改变以系统化的方式主要依赖于当地时间和纬度。这种变化被称为太阳能变异安静的一天,年代问。磁场的变化可以用来推断一个等效电流系统,,如果在流动E地区电离层,会产生观察到的变化。这个系统显示的二分条件相等的两个半球的照明模式时对赤道对称。当前模式由两个涡流循环对焦点+和−30°磁纬度。从太阳,循环在北半球逆时针旋转,在南半球顺时针。大约500000安培向东流动平行于赤道之间的两个焦点。除了日常的旋转所带来的小变化小异常在主要领域,当前和它的影响在一个固定的点在空间几乎是稳定的。磁天文台,然而,当前系统的不同部分和记录下旋转一个时变磁场。
日变化的详细分析表明,电离层的几个重要因素风系统驱动发电机。其中最重要的是太阳能加热的大气上面所讨论的。然而,一个半日组件由太阳引起的重力这大约是一半大日组件。在海洋中,重力潮汐效应产生峰值压力中午和午夜。结果是更复杂的比风昼夜组件。同样,有一个半日月球组件由月球重力驱动的。这个变化是命名的月球日变化,l。其峰振幅是关于1/20.的年代问。
的环电流
更远,4 Re,是下一个磁场的主要来源,环电流。在这个距离几乎所有大气粒子完全电离,因此,受电场和磁场的影响。此外,粒子的密度太低,时间之间的碰撞可能几天或几个月。这里的高能带电粒子倾向于独立的行为而不是作为流体的一部分。这些粒子的行为可能是近似的叠加三种类型的运动,如图所示的示意图。这些类型包括回转关于“反弹”的主要领域,沿着电场线,并在地球周围环方位漂移。
旋转是由洛伦兹力引起的,这使得带电粒子在磁场线绕圈。反映了粒子在电场线的末端产生的收敛偶极子场的几何。作为一个地球沿着旋转带电粒子方法场线粒子遇到磁镜这反映了。镜像力是一个组件的洛伦兹力时,粒子的运动反平行的电场线收敛。
方位漂移是由两个影响:减少力量的主要领域远离地球和磁场线的曲率。第一个影响是容易理解通过考虑粒子的回转半径的依赖强度的磁场。强大的领域引起小轨道。当一个粒子在地球磁场转动,它有一个更大的半径接近地球,而不是更远。的投影这样的运动到赤道平面摆线轨迹在地球周围一圈而不是一个简单的圈局部场线。相反电荷粒子的漂移方向相反,因为他们的旋转磁场opposite-i.e的方向。、质子旋转左撇子来说(左撇子对地球自转轴)和向西漂移,而电子旋转在右手上,向东漂移。因为粒子漂移方向相反,产生电流方向相同的质子漂移。
方位漂移的第二个原因是称为曲率漂移,图中描绘的粒子运动在地球磁场。粒子速度几乎平行于赤道的场线最初将沿着线。很快,然而,磁场线曲线离粒子运动的方向。,当这一切发生的时候,有一个有限的领域之间的角度和粒子速度,洛伦兹力和粒子经历。对质子这个力方位向西,导致他们在这个方向开始漂流。现在,然而,有一个有限的角向西漂移速度和字段之间创建一个洛伦兹力向地面。这个力弯曲沿着场粒子的轨迹线。在一起的组件的粒子速度场线和横向引起漂移现象的问题。
带电粒子的集合被困在地球内部的磁场和漂流如上所述构成一个范艾伦辐射带。当前这种漂移导致产生的磁场在地球表面类似地球的大环电流的磁赤道平面。因为地球是小相比,这枚戒指的大小,该领域在地球表面几乎是统一的。其效果是减少表面磁场的强度。实际上,粒子漂移并不局限于赤道平面,和电流填满一个环形的卷由偶极子电场线的形状(看到的粒子的运动)。