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地球磁层

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  地球的偶极磁场恰像巨大的磁棒产生的磁场,但在高空中受到太阳风的影响,地磁场的磁力线都向后弯曲,地磁场朝太阳方向的最前沿形成一个包层,并向着背太阳方向延伸。这个被太阳风包围的、彗星状的地磁场区域叫作地球磁层。地球磁层始于地表以上600~1,000公里处,向空间延伸到磁层边缘。太阳风动能密度与地磁场能密度相平衡的曲面,就是地球磁层的边界,称为磁层顶。磁层同大气层一样随着地球在空间运动。理论计算和卫星观测表明,朝着太阳一面的磁层顶离地心约8~11个地球半径,当太阳激烈活动时,则被突然增强的太阳风压缩到5~7个地球半径。背着太阳的一面,因太阳风不能对地磁场施以任何有效的压力,磁层在空间可以延伸到几百个甚至一千个地球半径以外,形成一个磁尾。一些轨道偏心率较大的人造地球卫星探测到,在磁尾中存在着一个特殊的界面,在界面两边,磁力线突然改变方向。此界面称为中性片(即电流片),它对来自太阳的带电粒子进入地磁场可能起着重要作用。由于太阳风以高速度接近地磁场的边缘,因而形成一个无磁撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫作磁鞘,厚度为3~4个地球半径。

  人造地球卫星观测的结果还表明,在磁层内朝着太阳的一面,磁场的大小和方向是相对稳定的。在磁鞘外(约13~14个地球半径以外),存在一个倾斜于黄道面的磁场,场强一般为4×10-5~7×10-5高斯。它主要来源于太阳的行星际磁场。伴随太阳耀斑发生的高速太阳风,压缩磁层的边界,使得地表上的地磁效应相应增大,并发生不规则变化,这就是磁暴。地球磁层内还存在两条辐射带,即范爱伦带(见地球辐射带)。

 

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