태양의 보편적 자기장은 태양의 조용한 지역에 존재하는 약한 자기장을 말하며, 그 세기는 약 1×10-4 ~ 3×10-4 테슬라이다. 관측에 따르면 광구의 자속관 대부분은 태양 표면의 자기 요소라고 불리는 영역에 집중되어 있으며 반경은 100~300km이고 전계 강도는 매우 높습니다. 0.1~0.2테슬라. 대부분의 자성 원소는 활동 영역 내 쌀알과 울트라미터 알갱이의 경계에 나타납니다. 태양을 별로 간주하면 전체 자기장은 약 3×10-5 테슬라로 측정될 수 있습니다. 이 자기장은 동서 방향입니다.
태양 활동 영역의 자기장
흑점의 자기장
일반적으로 흑점군에는 두 개의 주요 흑점이 있으며 이들의 자기 극성은 다음과 같습니다. 반대. 선두 흑점이 N극이면 다음 흑점은 S극이다. 같은 반구(예: 북반구)에서는 각 흑점 그룹의 자기 극성 분포가 동일하지만 다른 반구(남반구)에서는 상황이 반대입니다. 태양 활동 주기(약 11년)가 끝나고 다음 주기가 시작되면 위에서 언급한 자기 극성 분포가 모두 반전됩니다. 따라서 22년마다 흑점 자기장의 극성 분포는 자기주기라고 불리는 주기를 겪게 됩니다. 강한 자기장은 흑점의 가장 기본적인 특성이다. 저온, 물질 이동 및 흑점의 구조 모델은 자기장과 밀접한 관련이 있습니다.
플레어와 자기장의 관계
플레어는 가장 강렬한 태양 활동 현상입니다. 대규모 플레어 폭발은 자기장에서 나오는 1030~1033 에르그의 에너지를 방출할 수 있습니다. 활성 영역에서 수백 가우스 강도의 자기장이 소멸되면 그 안에 포함된 모든 자기 에너지가 방출되어 대형 플레어를 공급할 수 있습니다. 플레어가 발생하기 전과 후에 근처 활동 영역의 자기장이 극적으로 변하는 경우가 많습니다. 원래 복잡한 구조였던 자기장은 플레어가 발생한 이후에는 더욱 단순해졌다. 이는 플레어 폭발의 자기 소멸 이론에 대한 증거입니다.
태양 홍염의 자기장
태양 홍염의 온도는 약 10,000도 정도인데, 코로나에서는 1도 정도의 높은 온도로 오랫동안 존재할 수 있다. 혹은 200만도. 빨리 분해되지도 않고, 태양 표면으로 떨어지지도 않는 이유는 주로 단열과 자기장선의 지지 때문이다. 조용한 홍염의 자기장 강도는 약 10가우스이고 자기장 선은 기본적으로 태양 표면과 평행합니다. 활성 홍염의 자기장은 최대 200가우스로 더 강하며 자기장 구조는 더 복잡합니다.
태양의 일반적인 자기장
태양 활동 영역 외에도 태양의 조용한 영역에도 약한 자기장이 있습니다. 일반적으로 태양은 보편적인 자기장을 가지고 있다는 점에서 지구와 유사합니다. 그러나 국소 활성 영역의 자기장의 간섭으로 인해 태양의 일반 자기장은 극지방에서만 중요하며 지구 자기장만큼 완전하지는 않습니다. 태양 극 지역의 자기장 강도는 1~2가우스에 불과합니다. 태양의 지배적인 자기장은 강도가 자주 변하고 심지어 갑자기 극성이 바뀌기도 합니다. 이러한 상황은 1957~1958년과 1971~1972년에 두 번 관찰되었습니다.
태양의 전체 자기장
태양을 별로 취급하고, 이미징되지 않은 태양 광선을 자기 이미저에 비추면, 모든 곳에 혼합된 자기장을 측정할 수 있습니다. 태양 전체 자기장. 이 자기장의 강도는 규칙적으로 변하며 극성은 양극에서 음극으로, 그리고 음극에서 양극으로 변합니다. 대략적으로 말하면 태양 자전(약 27일)마다 두 번씩 변합니다. 이 현상을 설명하는 것은 쉽습니다. 태양에는 동쪽과 서쪽을 향한 반대 극성을 가진 큰 자기 영역이 있습니다. 태양이 동쪽에서 서쪽으로 회전함에 따라 과학자들은 전체 자기장과 음의 자기장을 교대로 관찰할 수 있습니다. 간단히 말해서, 태양에는 우주 자기장과 전체 자기장이 모두 존재합니다. 전자는 북쪽과 남쪽이 반대이고, 후자는 동쪽과 서쪽이 반대입니다.
태양계 자기장의 구조
태양 자기장의 미세 구조
고해상도 관측을 통해 태양 자기장은 다음과 같은 특징을 가지고 있음이 밝혀졌습니다. 매우 복잡한 미세구조. 활성 영역에 관한 한 자기장 강도는 동일한 흑점 범위에서 매우 다른 경우가 많으며 전체적으로 특정 극성(예: N극)을 갖는 흑점에서는 종종 다른 극성(S)을 포함합니다. 극). 작은 자기 노드의. 따라서 엄밀히 말하면 단극성 흑점은 존재하지 않습니다. 횡자기장 다이어그램에서는 강도가 모든 곳에서 다를 뿐만 아니라 방위각도 다릅니다. 또한 흑점 반그림자에서 더 밝은 줄무늬와 그 사이의 더 어두운 영역의 자기장에도 뚜렷한 차이가 있습니다. 활성 영역에서 자기 노드의 직경은 약 1,000km이고 자기장의 세기는 1,000~2,000가우스입니다. 흑점 자기장의 자연 붕괴 시간은 매우 길다.
예전에는 태양의 조용한 영역에는 약 1~10가우스 정도의 약한 자기장이 있을 뿐이라고 생각했습니다.
그러나 새로운 관찰에 따르면 조용지대(quiet zone)의 자기장의 세기도 매우 고르지 않고 많은 자기 노드를 포함하고 있는 것으로 나타났습니다. 그들은 태양 표면의 작은 영역을 차지하지만 태양 표면의 조용한 영역에 대부분의 자속을 포함합니다. 구체적으로, Quiet Zone의 자기 노드 범위는 200km 미만이며, 여기에 포함된 자속은 전체 Quiet Zone의 약 90%를 차지합니다. 자속의 집중으로 인해 자기 노드의 자기장 강도는 수천 가우스에 도달할 수 있으며 이는 넓은 범위에 걸쳐 조용 영역의 평균 자기장 강도를 훨씬 초과합니다.
행성간 자기장의 부채꼴 구조
자기가 '동결'되면 태양풍의 입자가 자기장선을 따라 흐르므로 태양 자기장이 태양계 전체 공간에 침투합니다. 태양이 회전하기 때문에 태양풍에 의해 전달되는 자기력선은 직선이 아니라 나선형입니다. 또한, 태양 표면에는 전체적으로 자기장이 있으며, 인접한 자기 영역의 극성은 반대입니다. 이러한 요인들이 함께 작용하여 행성 간 자기장의 부채꼴 구조를 형성합니다. 이는 태양의 전체 자기장과 밀접한 관련이 있으며 그 극성은 거의 동일합니다. 태양의 전체 자기장의 극성이 변경되면 행성 간 자기장의 극성도 즉시 변경됩니다.
태양의 자기장이 바깥쪽으로 확장될수록 그 세기는 점점 약해진다. 지구 외부 공간에서 자기장의 강도는 가우스의 1만분의 1 미만입니다. 그러나 행성 간 공간의 가스는 매우 얇기 때문에 이러한 약한 자기장이 물질의 움직임을 지배할 수도 있습니다. 태양풍의 영향으로 지자기장은 지구 자기권 범위 내에서 압축되어 외부로 확장될 수 없습니다.
태양 자기장의 측정은 태양 대기로 제한됩니다. 태양의 내부 자기장은 직접 측정할 수 없으며 이론적 방법을 사용하여 대략적으로 추정할 수 있습니다. 어떤 사람들은 그것이 대기의 자기장보다 훨씬 더 강할 것이라고 생각합니다. 자성
"자기별"은 모두 매우 강한 자기장을 갖고 있으며 붕괴를 통해 주로 X선과 감마선을 방출합니다. 마그네타 이론은 1992년 과학자 로버트 던컨(Robert Duncan)과 크리스토퍼 톰슨(Christopher Thompson)에 의해 처음 제안되었습니다. 이후 이 가설은 소프트 감마선 재발의 원인을 설명하기 위해 널리 받아들여졌습니다. 소프트 감마 중계기 및 변칙적인 X선 펄서와 같은 관측 가능한 물체입니다.
강한 자기장을 지닌 별. 일반적으로 스펙트럼 유형은 A이며 자기장은 30,000T(테슬라)만큼 강할 수 있습니다. 마그네타의 자기장 세기는 여전히 변화하고 있으므로 자기변동성이라고도 불립니다. 자기변광성은 대부분 A형 특수별이다. 일부 자기 변광성 별의 경우 자기장이 주기적으로 변할 뿐만 아니라 광도와 스펙트럼도 변합니다. 광변화 기간은 1~25일이며, 변화폭은 일반적으로 0.1을 초과하지 않습니다.
형성
큰 별이 초신성 폭발을 겪으면 중성자별로 붕괴되고 자기장이 급격히 증가합니다. 과학자 던컨과 톰슨의 계산 결과에 따르면 그 강도는 약 1억 테슬라(108 테슬라)이며, 어떤 경우에는 1000억 테슬라(1011 T, 1015 가우스)에 달할 수도 있는 극도로 강한 자기장을 지닌 중성자별이다. "마그네타"라고 불린다. 지구 표면의 자연 지자기장의 강도는 적도 근처에서 약 3.5×10-5 T이고 극 근처에서 약 7×10-5 T입니다.
10번 정도의 초신성 폭발마다 하나는 일반적인 중성자별이나 펄서가 아닌 마그네타가 될 것으로 추정됩니다. 초신성으로 진화하기 전에 마그네타로 진화할 수 있는 기회를 갖기 위해서는 강한 자기장과 높은 회전 속도가 필요합니다. 어떤 사람들은 마그네타의 자기장이 엔진처럼 중성자별 탄생 후 처음 10초 정도 동안 뜨거운 핵 물질의 대류에 의해 생성될 수 있다고 믿습니다. 대류 현상 동안 회전 속도가 빠르면(약 10밀리초 주기) 생성된 전류는 천체 전체에 퍼져 회전 에너지를 자기장으로 변환하기에 충분합니다. 반대로 천체의 회전 속도가 느리면 내부 핵물질의 대류에 의해 생성된 전류는 천체 전체에 퍼지기에는 부족하고 국지적인 영역에만 흐른다.
짧은 수명
마그네타의 외부층에는 플라즈마와 철을 중심으로 한 중원소가 포함되어 있으며, 장력이 발생하는 동안 천체에서는 이러한 지진이 발생할 수 있습니다. X선 폭발과 감마선 폭발을 포함하여 천체가 강력한 에너지를 방출하게 만듭니다. 천문학자들은 이러한 천체를 "연성 감마선 재발원"이라고 부릅니다.
마그네타를 '연성감마선 재발원'으로 평가한다면 수명은 상당히 짧다. "스타퀘이크"는 많은 양의 물질과 에너지를 방출합니다. 물질은 자체의 강력한 자기장에 갇힌 다음 몇 분 안에 증발합니다. 방사선의 형태로 방출될 수 있는 다른 물질은 각운동량으로부터 운동 에너지를 갖습니다. , 마그네타의 회전이 다른 중성자 별보다 더 빠르게 느려집니다. 회전 속도가 느려지면 마그네타의 "성진"이 약 10,000년 후에 멈추더라도 천문학자들은 이를 "불규칙한 X-선 펄서"라고 부릅니다. 약 10,000년 후에는 활동이 거의 중단되었습니다. "성진"은 순간적인 대규모 파괴의 일종으로, 그 중 일부는 2004년 12월 27일 SGR 1806-20 등 사람에 의해 직접 기록되기도 했다. 앞으로도 유사한 현상을 더 많이 기록할 수 있습니다. 화성 자기장 소멸 미스터리, 새로운 해법이 나왔다: 행성 충돌이 주범이다
외신 보도에 따르면 화성 자기장은 어떻게 사라진 걸까? 캐나다 토론토 대학의 Jafar al-Khani-Hamed는 최근 이 문제에 대한 새로운 관점을 제시했습니다. 알카니-하메드(Alkani-Hamed)는 한때 화성 근처를 공전하다가 나중에 그것과 충돌한 더 큰 소행성이 화성의 자기장이 사라진 진짜 원인이라고 믿습니다.
40억년 전, 새로 형성된 화성에도 자기장이 있었고, 그 강도는 지구 자기장과 매우 비슷했습니다. 하지만 화성의 자기장은 얼마 지나지 않아 신비롭게 사라졌습니다.
화성 자기장의 소멸을 설명하는 다양한 견해 중 가장 중요한 것은 화성 핵이 냉각됨에 따라 액체 금속의 대류가 점차 약화되어 결국 자기장이 소멸된다는 것이다. .
화성 자기장이 사라지는 비밀을 밝히기 위해 알카니-하메드와 그의 동료들은 새로운 컴퓨터 모델을 설계했습니다. 그들은 자기장이 사라지는 이유를 설명하기 위해서는 먼저 그것이 어떻게 나타나는지 알아야 한다고 믿습니다.
캐나다 과학자들은 화성의 액체 핵에서 금속 흐름을 이끄는 힘이 화성 내부에서 오는 것이 아니라 젊은 화성이 포착한 대형 소행성에서 나온다고 말했습니다.
알카니-하메드 등의 계산에 따르면, 소행성은 태양과 목성의 영향을 받아 두 행성 사이의 거리가 약 10만km에 달하는 안정적인 궤도를 따라 화성 주위를 비행했을 가능성이 있습니다. 그러나 화성의 중력의 영향으로 소행성은 점차 화성에 접근하기 시작했습니다. 둘 사이의 거리가 50,000~75,000km에 가까워지면 소행성에 의해 생성된 중력은 화성 핵 내부의 원래 균형을 무너뜨리고 그 안에 금속 흐름의 움직임을 유도하여 자기장을 생성하기에 충분합니다. 소행성이 화성에 자기장을 유발하는 과정은 약 5,000~15,000년 동안 지속되었습니다.
그 후에도 소행성은 화성에 계속 접근해 수백만 년 동안 화성의 자기장을 유지했다. 알카니-하메드는 만약 소행성이 화성과 같은 방향으로 회전하거나 화성 주위에서 반대 방향으로 회전한다면 화성의 자기장이 더 오랫동안 유지될 수 있다고 믿고 있다.
결국 화성의 중력의 영향으로 소행성은 부서지고, 수많은 파편들이 화성을 향해 떨어져 거대한 분화구를 낳았다.
소행성이 붕괴되면서 화성 자기장도 사라졌다(정확히 말하면 원래 크기의 100분의 1로 약해져야 한다). 화성 핵 내부의 원래 대류 현상은 너무 약한 것이 아니었다. 강한 자기장을 생성하기에 충분합니다.
화성의 기후변화 과정에서 자기장의 소멸도 매우 중요한 역할을 할 수 있다. 과학자들의 추정에 따르면, 자기장이 사라진 후 화성의 기후는 따뜻하고 습한 기후에서 차갑고 건조한 기후로 점차 변했습니다.
화성 자기장 소멸 미스터리에 새로운 해법이 있다: 화성 핵이 녹아내렸다
스위스 과학자들은 실험실 시뮬레이션 실험을 통해 화성 자기장이 사라졌다는 결론을 내렸다. 수억년 전, 곧 다시 복원될 예정입니다. 뉴사이언티스트(New Scientist) 잡지의 보도에 따르면, 과학자들은 화성 핵의 일부가 녹아내리는 것이 화성 자기장이 사라지는 주요 원인이라는 사실을 발견했습니다.
취리히 소재 스위스연방공과대학 앤드류 스튜어트(Andrew Stuart)가 이끄는 스위스 연구진이 시뮬레이션 실험을 통해 화성 핵 일부의 압력과 온도를 재현하는데 성공했다. 이 시뮬레이션 실험에서 과학자들은 철, 니켈, 황의 혼합물로 채워진 다이아몬드 밀봉 챔버를 사용했으며 압력은 40 MPa로 조정되었습니다.
실험을 통해 연구자들은 화성 핵의 온도가 1,500도 켈빈에 도달하면 밀봉된 객실 내 혼합물이 액체 상태여야 한다는 사실을 성공적으로 발견했습니다. 그러나 코어의 바깥층은 굳어집니다. 물론 위 현상은 화성 핵의 황 함량이 10.6%를 넘지 않는 경우에만 발생한다. 과학자들은 이것이 화성의 자기장이 사라진 이유를 설명할 수 있고, 지구 자기장이 오늘날에도 여전히 존재하는 이유도 설명할 수 있다고 말합니다. 과학자들은 오늘날에도 지구 자기장이 존재하는 이유는 지구 핵의 내부가 단단하기 때문이라고 믿습니다. 고체 코어의 내부층과 다량의 용철이 함유된 외부층 사이의 마찰로 인해 지구 자기장이 생성됩니다. 작동 원리는 DC 발전기와 유사합니다.
과학자들은 화성 핵의 녹은 부분이 재결정화되어 고체 형태로 변하면 오랫동안 사라졌던 화성 자기장이 다시 나타날 것이라고 말한다.