地球の磁場: 解説

La nostra coperta protettiva ci protegge dalle intemperie dello spazio.Di terra

私たちの保護ブランケットは、宇宙の荒れた天候から私たちを守ってくれます。

地球の磁場 (地磁気とも呼ばれます) は、地球の内部で生成され、宇宙に広がり、磁気圏として知られる領域を形成します。

磁場がなければ、私たちが知っている地球上の生命は不可能です。磁場は太陽から放出される荷電粒子、つまり太陽風による絶え間ない衝撃から私たち全員を守ってくれるからです。 (惑星が磁場を失ったときに何が起こるかを知るには、火星を見るだけで十分です。)

地球には、地理的な極と磁極という 2 組の極があります。地球の磁場は、地球の軸とほぼ一直線上にある大きな棒磁石が地球の中にあると想像すると視覚化できます。磁石の各端は、地理的な北極と南極に比較的近い (約 10 度) 位置します。地球の目に見えない磁力線は、閉じた連続ループを描いて伝わり、各磁極でほぼ垂直になっています。

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地理的な北極と南極は、GIS 地理に従って経度の線が集まる場所です。地理的な北極は北極海の中央に位置し、地理的な南極は南極にあります。

磁極は磁力線が地球に入る場所にあります。磁北極はノースディップポールとしても知られており、現在はカナダ北部のエルズミア島で発見されています。磁気コンパスが北を指すとき、それは地球の磁場と一致しており、GIS 地理によると実際には約 310 マイル (500 キロメートル) 離れた地理的な北極ではなく磁北極を指します。

そして、話をさらにややこしくしているのですが、私たちが北磁極と呼んでいるのは、実際には南磁極なのです…これについては我慢してください。磁場源は双極性であり、N 極と S 極があることを意味します。磁石に関しては、反対の極 (N と S) は引き合い、他の極 (N と N、S と S) は反発します。したがって、物理学者クリストファー・ベアードの科学 FAQ ウェブサイト「驚くべき質問と驚くべき答え」によると、コンパスが北を指すとき、実際には地理的な北極に近い南磁極に引き寄せられるということです。

地理的な極とは異なり、地球の磁極は固定されておらず、時間の経過とともに移動する傾向があります。南極旅行サイトAntarctic Logisticsによると、英国の極地探検家ジェームズ・クラーク・ロス氏は1831年にカナダのヌナブト準州のブースス半島で磁北極を初めて特定した。グリニッジ王立博物館によると、北磁極は発見以来、北西方向に年間約 25 マイル (40 キロメートル) 移動しています。さらに、地球の磁極も「反転」し、北が南になり、南が北になります。これらの磁気反転は、約 20 万年ごとに不規則な間隔で発生します。

地球の磁場は、いわゆる地球ダイナモプロセスによって生成されます。ナショナルジオグラフィックによると、惑星が地球ダイナモプロセスによって独自の磁場を生成するには、次の特性が必要です。

地球の磁場の生成は、地球内部の奥深く、正確には外核として知られる層で発生します。米国地質調査所によると、ここではゆっくりと動く溶融鉄からの対流エネルギーが電気エネルギーと磁気エネルギーに変換されるという。次に、磁場は電流を誘導し、その磁場がさらに電流を誘導する独自の磁場を生成し、正のフィードバックループが形成されます。

磁気圏として知られる私たちの保護磁性「バブル」は、太陽風などの有害な宇宙天気から私たちを守ってくれます。磁気圏がなければ、太陽風が大気を侵食し、私たちが呼吸する生命の源となる空気が地球から失われてしまうでしょう。

NASA によると、磁気圏はまた、コロナ質量放出 (CME) イベント中に放出される大量の粒子放射線や、深宇宙から地球に降り注ぐ宇宙線 (原子の破片) からも地球を守っています。磁気圏は有害なエネルギーを地球から遠ざけ、ヴァン・アレン放射線帯と呼ばれるゾーンに閉じ込めます。これらのドーナツ状の放射線帯は、太陽の活動が増加すると膨張する可能性があります。

しかし、私たちの保護シールドは完全に無敵ではありません。

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強太陽風や大規模なCMEなどの特に強い宇宙気象現象が発生すると、地球の磁場が乱れ、磁気嵐が磁気圏に侵入し、広範な電波障害や停電を引き起こし、宇宙飛行士や地球周回衛星を危険にさらす可能性があります。

NASAの声明によると、1859年にはキャリントン現象として知られる大規模な太陽嵐が広範囲にわたる電信システムの故障を引き起こし、1989年には太陽フレアを伴うCMEによりカナダのケベック州全体が約12時間続く停電に陥った。。

CME からの磁気擾乱の程度は、CME の磁場と地球の磁場によって異なります。 CME の磁場が地球の磁場と一致し、南から北を向いている場合、CME はほとんど影響を与えずに通り過ぎます。しかし、CMEが逆方向に整列すると、地球の磁場が再編成され、大規模な磁気嵐を引き起こす可能性があります。

磁気圏擾乱による破壊的影響が少なく、はるかに美しい副作用は、地球の極地の上空に現れるオーロラです。この現象は、北半球ではオーロラ (オーロラ) として知られ、南半球では南極光 (オーロラオーストラリス) として知られています。

地球の磁場の乱れにより、イオンが地球の極に向かって下り、そこで地球の大気中の酸素や窒素の原子と衝突し、まばゆいオーロラの光のショーを生み出します。

サイエンス・デイリー紙によると、過去2億年だけでも、地球の磁極は北が南になり、南が北になる過程で数百回逆転した。

NASA によると、磁極はおよそ 20 万年から 30 万年ごとに反転しますが、前回の反転からはその 2 倍以上の時間が経過しています。地球の最も最近の地磁気逆転は約 79 万年前に起こったので、次の地磁気逆転はかなり遅れています。しかし心配しないでください。磁極は一夜にして切り替わるのではなく、極が反転するまでには数百年、場合によっては数千年かかることもあります。

太陽系で磁場を持つ惑星は地球だけではありません。ユニオン大学によると、木星、土星、天王星、海王星はいずれも地球よりもはるかに強い磁場を示しているが、これらの磁場を駆動する根本的なメカニズムはまだ完全には理解されていない。

すべての惑星が保護磁性層を持つほど幸運であるわけではありません。火星には十分な内部熱がなく、磁場を生成するために必要な液体の内部もありません。一方、金星には液体の核がありますが、磁場を生成するほど速く回転しません。

科学者たちが地上から出ることなく地球の内部と近隣の宇宙環境をどのように調査しているかについて詳しく知りたい場合は、米国地質調査所のこれらのリソースをチェックしてください。 Arbor Scientific によるこの短いビデオで、地球の磁場について詳しく学びましょう。オーストラリア南極プログラムで磁極と地理的極をさらに詳しく調査してください。

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Daisy Dobrijevic は、姉妹誌である All About Space 誌でスタッフライターとして働いていた後、2022 年 2 月に Space.com に入社しました。私たちに入社する前に、デイジーは BBC Sky at Night Magazine での編集インターンシップを完了し、英国レスターの国立宇宙センターで働き、そこで宇宙科学を一般の人々に伝えることを楽しみました。デイジーは 2021 年に植物生理学で博士号を取得し、環境科学の修士号も取得しており、現在は英国のノッティンガムに拠点を置いています。

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