Da bi razumjeli konkretno magnetsko polje Zemlje, potrebno je prvo razjasniti što uopće je magnetsko polje jednog planeta. Planet možemo zamisliti kao golemi magnet oko kojeg se prostire magnetsko polje. Ono može biti jače ili slabije, veće ili manje. No, magnetska polja planeta ne temelje se na istim principima kao kod običnih magneta. Dok kod npr. elektromagneta magnetsko polje stvaraju elektroni koji prolaze kroz vodič, kod planeta se magnetsko polje može stvoriti zbog nejednakog gibanja pojedinih slojeva rastaljene jezgre. Porijeklo planetskog magnetnog polja može biti različito, no kod svih ono ima istu funkciju. Magnetsko polje štiti planet od Sunčevog vjetra, konstantnog strujanja nabijenih čestica (protona, elektrona, jezgri helija) sa Sunca.

      Da Zemlja ima magnetsko polje zna svatko tko ima kompas. Igla na kompasu okreće se duž silnica magnetskog polja, a one, kao i kod običnih magneta, povezuju dva pola. Trenutačno se magnetska igla okreće prema sjevernom geografskom polu. Posebno treba naglasiti da je ova situacija trenutačna, jer ljudi obično ne znaju da se magnetski polovi Zemlje periodički zamjenjuju svakih pola milijuna godina. Isti slučaj se mnogo češće događa kod Sunca, a ni kod ostalih planeta ne izostaje. Tako, na primjer, Uran trenutno ima južni magnetski pol na sjevernom geografskom (uranografskom). Osim toga, magnetska su polja obično inklinirana na os rotacije, a ne moraju ni prolaziti kroz središte planeta. Zemljino magnetsko polje inklinirano je 11.3°, no ta vrijednost se također mijenja. U svakom slučaju, važno je znati da se magnetski pol ne nalazi na istom mjestu gdje i geografski. Ako ikada krenete prema Sjevernom polu, ne preporučam korištenje kompasa jer će vas on odvesti negdje u sjevernu Kanadu gdje se nalazi sjeverni magnetski pol.

građa zemljine magnetosfere

      Kao što oko Zemlje postoje slojevi atmosfere, postoji i magnetosfera. Iako nema ama baš nikakve sličnosti sa sferom, magnetosfera je dio slojeva koji okružuju Zemlju, kao i sve ostale sfere. Pod pojmom magnetosfere obično podrazumjevamo područje utjecaja Zemljinog magnetskog polja. Kao što sam već spomenuo, njezin oblik nema veze sa kuglom, ona ima oblik kapi. Takav oblik daje joj Sunčev vjetar. Kao što vam vjetar odnosi kosu prema natrag kada se okrenete prema njemu, tako i Sunčev vjetar "otpuhuje" stražnji dio Zemljine magnetosfere. Brzi Sunčev vjetar koji putuje brzinom od oko 400 km/s višestruko premašuje brzinu zvuka. Iako putuje brže od zvuka, zvučni valovi koje stvara ne mogu se nikako čuti jer nose premalo energije. U svakom slučaju, kada takav nalet čestica sa Sunca stigne do Zemljine magnetosfere, znatno se uspori i stvara najdalji dio magnetosfere, udarni val. Tu se čestice usporavaju do brzina manjih od brzine zvuka. Nešto bliže Zemlji nalazi se magnetopauza, područje u kojem je magnetski pritisak Zemljinog magnetskog polja jednak pritisku Sunčevog vjetra. Ovdje se većina čestica preusmjeri tako da obiđe magnetosferu, kao što zrak obilazi kapljicu koja pada. Ipak, jedan dio čestica prođe kroz magnetopauzu i završava u tzv. Van Allenovim pojasevima. Postoje dva Van Allenova pojasa: prvi koji se proteže na visinama između 2000 i 5000 km i drugi, 6000 km debeli pojas centriran na oko 16000 km iznad Zemljine površine. Ti su pojasevi rezervoari nabijenih čestica koje potječu od Sunčevog vjetra. Unutarnji pojas sastoji se uglavnom od protona, dok vanjskog sačinjavaju elektroni. Pojsevi su otkriveni 1958. za vrjeme leta prvog američkog umjetnog satelita. James Van Allen, po kojem su pojasevi nazvani, bio je fizičar koji je inzistirao na tome da satelit nosi Geigerov brojač za detekciju nabijenih čestica.

      Rotacija Zemljinog magnetskog polja (koje rotira zajedno sa Zemljom), djeluje kao gigantski električni generator. Interakcija sa Sunčevim vjetrom stvara struje brzih elektrona i protona koji onda putuju duž silnica magnetskog polja. Kako ih one odvode na Zemljine magnetske polove, oni tu dolaze do atmosfere i u interakciji sa molekulama zraka stvaraju polarnu svijetlost. Ona se uglavnom može vidjeti u blizini polova, no za vrijeme Sunčeve oluje odnosno pojačanog Sunčevog vjetra, može se vidjeti i na umjerenijih širinama. Više o samoj polarnoj svjetlosti pročitajte u zasebnom članku. Polarnu svjetlost astronomi su zabilježili i na Jupiteru i Saturnu, no njihov postanak nije isti kao i ovaj naše polarne svjetlosti na Zemlji.

postanak

      Oko postanka Zemljinog magnetskog polja još se vode rasprave. Iako se tako kaže, Zemlju ipak ne možemo zamisliti kao veliki željezni magnet. U njemu se polje stvara kretanjem nabijenih elektrona čije kombinirano usmjereno gibanje proizvodi jedno veliko magnetsko polje. No, Zemlja nije čvrsto tijelo, već ima rastaljenu unutrašnjost koja je tekuća i kreće se. Upravo to bi trebao biti uzrok magnetskog polja. Rastaljeno željezo koje se ovdje nalazi vodi električnu struju koja se stvara rotacijom i tako stvara magnetsko polje. Kompjuterske simulacije pokazale su da takav model funkcinira, a predvidjele su čak i spontanu promjenu magnetskih polova. Simulacije tu također dale naslutiti da unutarnja jezgra rotira još i brže, a kasnije su za to pronađeni i dokazi. Znanstvenici se nadaju da će budućim simulacijama provjeriti sve aspekte Zemljinog magnetskog polja. Dok se jedni bave istraživanjem u laboratoriju, planiraju se i misije koje će direktno istraživati magnetosferu iz orbite. O novijim planovima i misijama više možete saznati na glavnoj stranici ili u starim novostima.

Mislav Baloković, <1.6.2004.