磁气圈

概述

磁气圈就是包裹着地球周围的一层看不见的带电粒子，它相当于地球磁场的保护层，使得地球免受太阳风的冲击。

它可以阻挡来自太阳的带电粒子流，有效地阻挡太阳风的侵袭，可避免带电粒子流将能量传输至大气层中的气体分子，从而使气体分子无法逃离地球的重力牵引。

研究发现

磁气圈

后来人们发现在离地球中心2.5至8个地球半径的地方还有一层被地磁场束缚的离子和电子。这些等离子中能量比较高的（约1MeV）被称为外辐射带，而其主要组成部分则能量比较低（在65keV左右），这些等离子共同组成了磁气圈。

特点

以下两个因素对地球磁气圈的结构和性能起决定性作用：地球磁场和太阳风。

地磁场

地磁场可能是由地核内通过其内热所驱动的液态金属的流动而导致的发电机原理产生的。它近似于一个相对地球的自转轴倾斜10°的磁棒。卡尔·弗里德里希·高斯是第一位认识到实际上地磁场的结构比一根磁棒的磁场的结构要复杂得多。地磁场在地球表面的强度约为0.3至0.6高斯，其强度随距离的立方而减小。也就是说在离地球表面一个地球半径R的地方其强度为地球表面的1/R3。局部的不规则的减弱更加快，因此从太空中来看地磁场非常接近一个偶极磁场。

太阳风

太阳风是从太阳表面向外流的快速的热等离子。在太阳赤道其速度一般为400千米每秒，在太阳极地其速度可以达到这个速度的两倍之多。这个外流是由日冕的上百万度的高温导致的。太阳风的组成与太阳的总体组成类似，约95%的等离子由质子组成，4%是氦原子核、1%是其它比较重的物质（如碳、氮、氧、氖、硅、镁和铁等），此外还有相应数量的电子来保持整个太阳风的电中性。在地球轨道处其密度一般为每立方厘米六个离子（这个数据以及其速度的数据随太阳活动而不断变化），太阳风中的等离子被束缚在一个不断变化的行星际磁场，其强度在二至五纳特斯拉之间。这个行星际磁场是太阳磁场的延伸，而且不断受到磁暴和等离子流的影响。

出于物理原因太阳风的等离子与地球磁场导致的等离子不易融合，因此两个等离子体之间形成一明显的边界，即磁顶。地球的等离子体成为被流动的太阳风所包含的一个腔。出于不同的物理原理（比如磁重联）两者之间的隔绝不完全，因此太阳风可以将许多能量传递给磁圈。

影响

地球磁气圈正在逐渐“偷走”大气层中的气体

行星的磁气圈要远大于该行星所在的大气层，这意味着带有磁场的行星将从太阳风中吸引更多的能量，这些额外能量将呈现漏斗状朝向地球磁极，因此在地球极地上空电离层的分子能够加速逃逸。欧洲宇航局恒星簇计划中显示地球极地每年逃逸的离子数量是其他太阳行星的两倍。当我们承受于低太阳活动状态下，强烈的太阳风对于年轻的地球和火星形成早期大气层扮演着重要角色。受磁气圈影响，地球大气层每年损失6万吨气体，而对比地球大气层数千万亿吨的气体总重量，这一损失量并不会对大气层构成损害。

相关研究

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极光是在木卫三的磁气圈产生的引力影响下形成的

木卫三和非常活跃的木卫一在围绕木星运行时，会与这颗行星的等离子体相互作用，在木星极区产生明亮的斑点，这些亮斑被称作“极光足印”。研究人员通过分析哈勃太空望远镜拍摄的图片，测量出木卫三脚印的确切大小，他们认为这些斑点的面积太大，根本不是卫星在这颗行星上的投影，而且它的直径跟木卫三的保护性磁场的直径非常相符。科学家还测量了木卫一极光足印的大小及形状，这是由木卫一上活跃的火山喷发出来的带电粒子造成的。

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磁气圈

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参考资料

[1] 巨型磁气圈环绕地球抵挡太阳粒子侵袭[引用日期2013-04-24]