なぜ地球磁極は逆転するのか?

太陽黒点数/エルニーニョ/世界の地磁気変動を追っています

4月度その13:地球磁極の不思議シリーズ➡磁気嵐についても調べておこう!➡訂正あり!

地球磁極の不思議シリーズ➡磁気嵐についても調べておこう!

 

太陽風が地球の磁気圏内に入り込む現象として磁気嵐がある、これも調べておこう、という事で簡単にご報告です

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

 

 

地球表面の磁場強度マップ2020年

地表の磁場強度分布図(ESA)、青が弱く赤が強い

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2020年の北磁極と南磁極の位置、オタワの位置を示している

2020年の北極側から地磁気強度マップを取れば(IGRF-13)、

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東経E360度表示で主要ヶ所の経度を示している

 

当ブログの磁極逆転モデルを示せば:

1.地球は巨大な1ビット・メモリーであり、内核の鉄単結晶が南北どちらかの極性をロックし双極子磁場(棒磁石)として記憶している

2.この1ビット・メモリー書き換え可能、書き換えは外核液体鉄が上層部では鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態となり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した場合に書き換わる

従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可能で、カオスとしてよい

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地磁気データは、気象庁 [地磁気観測所|基礎知識|用語の説明] さんより

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地磁気ベクトルのX正方向が北成分、Y正方向が東成分、Z正方向が鉛直成分

 

 

 

何と言ってもNICTさん [ユーザーガイド | 磁気圏 | 宇宙天気予報センター] からである、分かりやすいのである!

そこの磁気嵐の項から抜粋すると、まず磁気嵐の図が示されて

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赤道上空の内部磁気圏領域を西向きに流れる電流が増大、、、

とあるがこの「増大」とは磁気嵐が発生すると、の意味である

また「赤道上空の内部磁気圏領域」とはバンアレン帯外枠の電子の帯である

電子は地球磁力線にトラップされて地球は東向きに自転しているから東向きに移動し電流となるが、電子はマイナス電荷なので東向きに移動するとは西向きの電流となる、の意味である

ここには記載されていないがバンアレン帯内側には陽子が構成する帯があり、これも東向きに移動しかつ正電荷であるからこれは東向き電流となり、生成する磁場は電子と逆方向になるが半径の長い電子の方が移動速度が大となり、従って電流値も大となり、生成される磁力線としては電子が支配的となる

従って、上図紫色で示される「電流が作り出す磁場」は常に存在し地球磁極の逆転とは関係ない(地球は常に東向きに回転する!)

赤道上空はバンアレン帯の厚さが最も厚く電流値も大となり、生成される磁力線方向は赤道地殻上で地球双極子磁力線と逆になるから(紫の矢印参照)、赤道地殻上での磁場を特に弱めるのである

しかし電流は周回するので昼と夜の差は出ない、季節の差は出るだろう

 

 

解説によれば:

強い南向きIMFと高速太陽風によって、大量の太陽風エネルギーが磁気圏に流入すると、 磁気圏最大の擾乱現象「磁気嵐」が発生します。

IMFとはInterplanetary Magnetic Field, 惑星間空間磁場,の事で太陽双極子磁力線を含む、現在サイクル25では南向きのIMFとなっている、磁気嵐が発生すると

磁気圏対流の促進、大規模オーロラ嵐の連続的発生、 内部磁気圏へのプラズマ流入の増大、内部磁気圏でのプラズマ粒子の加速・加熱の促進、それによる赤道環電流の増強放射線帯の消失・回復、などが起こります。

確かに赤道環電流が変動すると地磁気も変動するだろう、ただしそれは磁気嵐起因による大きな変動であるが、大きな磁気嵐が発生しなくても太陽風の変動は地磁気に微弱な変動を及ぼすだろう

但し赤道環電流は周回しているので昼夜の差分発生の原因とはならない、季節変動の原因とはなる

 

解説は続いて、

磁気嵐は、それを駆動する太陽風構造によって2つのタイプに大別されます。 1つは、CME駆動による磁気嵐です。低速領域の中を高速で押し寄せてくるCME本体の磁気雲の全面では、 たいてい衝撃波が発達しており、これが到来すると磁気圏はまず急激に圧縮されます。その後は、磁気雲中の磁場が南向きかどうか、 およびその強度で、磁気嵐の規模が決まります。最初北向きIMFでも磁気雲通過とともに磁場極性が回転し、 南向きIMFになることも大いにありますので、CME が地球に到来すると大きな確率で磁気嵐が発生します。 もう1つは、 コロナホールからの高速太陽風による磁気嵐です。ただし、CMEや高速太陽風が到来しても、 南向きIMFがあまり大きくなかったり、太陽風速度があまり上昇しない場合は、磁気嵐にならない場合もあります。

最初北向きIMFでも磁気雲通過とともに磁場極性が回転し、 南向きIMFになることも大いにあります これが地球コア外核で多発増殖すれば地磁気逆転の原因となる!

 

今回は勉強になりました!

尚、移動する電子が構成する電流は伝導電流と言い、電流には変位電流と称される電流も常に存在し、変位電流も電磁波を構成するので電流も光速で外部に作用するのですが、電流も磁力線と同じくらい理解するのは難しいのです

簡単なのは電荷くらいです、それも変位(移動)しない

しかし貴方と一緒に静止している電荷について、貴方に対し等速で運動している第三者は何か観測できるのだろうか?をいつも考えるのですこれ結構難しいのです、第三者にとっては移動する電荷、即ち伝導電流に見えるのではないか?と

 

訂正:2021/04/18 16:20

赤道環電流についてWikiを調べたら、正電荷(バンアレン内側粒子)の移動方向を間違えていました、正電荷は西側に移動するのでそのまま西方電流となり、負電荷・正電荷併せて西方に向かう電流となる、でした

[リングカレント - Wikipedia] より

地球の場合、電荷を持つイオンは西向きに、負電荷を持つ電子は東向きにドリフト運動するため、西向きのリングカレントが形成される。この西向きの電流は、中・低緯度域の地磁気を減少させ、磁気嵐の主要因になっていると考えられている。

 

 

 

以上、お付き合い頂きまして、誠にありがとう御座いました

感謝です