이온 전류와 자연 자기 현상

하전 입자가 외부 자기장이 있는 가스에서 이동하는 경우 마그네트론 궤적의 상당 부분을 자유롭게 설명할 수 있습니다. 그러나 각 궤도가 반드시 완전히 완료되는 것은 아닙니다. 움직이는 입자와 가스 분자 사이의 충돌로 깨질 수 있습니다.

이러한 충돌은 때때로 입자의 운동 방향을 빗나가게 하여 입자를 새로운 궤도로 옮깁니다. 그러나 충분히 강한 충돌로 가스 분자의 이온화도 가능합니다. 이온화로 이어지는 충돌 후 기간에는 원래 움직이는 입자, 기체 이온 및 해방된 전자의 세 가지 하전 입자의 존재를 고려할 필요가 있습니다. 충돌 전 이온화 입자, 기체 이온, 방출된 전자, 충돌 후 이온화 입자의 운동은 다음과 같은 영향을 받습니다. 로렌츠 힘.

이온화 및 이온화된 입자와 자기장과의 상호 작용은 이러한 입자가 기체 내에서 이동할 때 오로라, 노래하는 불꽃, 태양풍 및 자기 폭풍과 같은 다양한 자연 자기 현상을 발생시킵니다.

극광

북극광은 때때로 볼 수 있는 하늘의 빛입니다. 지구의 북극 지역. 이 현상은 대기 분자가 태양 복사에 의해 이온화된 후 탈이온화의 결과로 발생합니다. 지구의 남반구에서 유사한 현상을 남극광이라고 합니다. 태양은 다양한 형태로 많은 양의 에너지를 방출합니다. 이러한 형태 중 하나는 모든 방향으로 방사되는 다양한 종류의 전하를 띤 빠른 입자입니다. 지구를 향해 이동하는 입자는 지자기장으로 떨어집니다.

지구 자기장에 떨어지는 외계 공간의 모든 하전 입자는 초기 이동 방향에 관계없이 필드 라인에 해당하는 궤적으로 이동합니다. 이 모든 힘선은 지구의 한쪽 극에서 나와 반대쪽 극으로 들어가기 때문에 움직이는 하전 입자는 지구의 한쪽 또는 다른 극에서 끝납니다.

극 근처의 지구 대기로 들어가는 급속 하전 입자는 대기 분자를 만납니다. 태양 복사 입자와 가스 분자 사이의 충돌은 후자의 이온화로 이어질 수 있으며 전자는 일부 분자에서 녹아웃됩니다. 이온화된 분자는 탈이온화된 분자보다 더 많은 에너지를 가지고 있기 때문에 전자와 가스 이온은 재결합하는 경향이 있습니다. 이온이 이전에 잃어버린 전자와 재결합하는 경우 전자기 에너지가 방출됩니다. "오로라"라는 용어는 이 전자기 복사의 가시적인 부분을 설명하는 데 사용됩니다.

지자기장의 존재는 모든 형태의 생명체에게 유리한 요소 중 하나입니다. 이 장은 태양 기원의 빠른 입자에 의한 지속적인 폭격으로부터 지구의 중앙 부분을 보호하는 "지붕"역할을 하기 때문입니다.

노래하는 불꽃

교류 자기장에 놓인 불꽃은 자기장의 주파수에서 소리를 생성할 수 있습니다. 화염은 특정 화학 반응 중에 형성된 고온 기체 생성물로 구성됩니다. 고온의 영향으로 궤도 전자가 일부 가스 분자에서 분리되면 자유 전자와 양이온의 풍부한 혼합물이 생성됩니다.

이러한 방식으로 화염은 전류를 유지하는 캐리어 역할을 할 수 있는 전자와 양이온을 모두 생성합니다. 동시에 화염은 화염을 형성하는 가스의 대류 흐름을 유발하는 온도 구배를 생성합니다.전하 캐리어는 가스의 필수 부분이므로 대류 흐름도 전류입니다.

화염에 존재하는 이러한 대류 전류는 외부 자기장이 있는 상태에서 로렌츠 힘의 영향을 받습니다. 전류와 필드 사이의 상호 작용 특성에 따라 외부 자기장의 적용은 화염의 밝기를 감소시키거나 증가시킬 수 있습니다.

교류 자기장과 상호 작용하는 화염 내 가스의 압력은 대류 흐름에 작용하는 로렌츠 힘에 의해 조절됩니다. 가스 압력 변조의 결과로 소리 진동이 발생하기 때문에 화염은 전기 에너지를 소리로 변환하는 변환기 역할을 할 수 있습니다.설명된 속성을 가진 불꽃을 노래하는 불꽃이라고 합니다.

자기권

자기권은 자기장이 지배적인 역할을 하는 지구 환경의 영역입니다. 이 필드는 지구 자체 자기장 또는 지자기장과 태양 복사와 관련된 자기장의 벡터 합입니다. 강한 열 및 방사능 교란을 겪는 과열된 물체로서 태양은 약 절반의 전자와 절반의 양성자로 구성된 막대한 양의 플라즈마를 방출합니다.

하지만 혈장 태양 표면에서 모든 방향으로 방출되며, 태양에서 멀어지는 상당 부분은 우주에서 태양의 움직임의 영향을 받아 어느 정도 한 방향으로 향하는 흔적을 형성합니다. 이러한 플라스마의 이동을 태양풍이라고 합니다.

태양풍을 구성하는 전자와 양성자가 같은 농도로 함께 움직이면 자기장이 생기지 않는다. 그러나 드리프트 속도의 차이는 전류를 생성하고 농도의 차이는 전류를 생성할 수 있는 전압을 생성합니다. 각각의 경우 플라즈마 전류는 해당 자기장을 생성합니다.

지구는 태양풍의 경로에 있습니다. 입자와 관련 자기장이 지구에 접근하면 지자기장과 상호 작용합니다. 상호 작용의 결과로 두 필드가 모두 변경됩니다. 따라서 지자기장의 모양과 특성은 지자기를 통과하는 태양풍에 의해 부분적으로 결정됩니다.

태양의 복사 활동은 태양 표면 전체에 걸쳐 시간과 공간 모두에서 극도로 가변적입니다.태양이 축을 중심으로 회전할 때 태양풍은 유동 상태에 있습니다. 지구도 축을 중심으로 회전한다는 사실 때문에 태양풍과 지자기장의 상호 작용 특성도 끊임없이 변화하고 있습니다.

이러한 변화하는 상호 작용의 본질적인 징후를 태양풍의 자기권 폭풍과 지자기장의 자기 폭풍이라고 합니다. 태양풍 입자와 자기권 사이의 상호 작용과 관련된 다른 현상은 위에서 언급한 오로라와 지구 주변 대기에서 동쪽에서 서쪽으로 흐르는 전류입니다.