Magnetospheric electric convection field
મેગ્નેટોસ્ફિયર પર સૌર પવનની અસર આંતરિક મેગ્નેટોસ્ફિયર (r <10 a; પૃથ્વીની ત્રિજ્યા સાથે)-સંવહન ક્ષેત્ર-ની અંદર વિદ્યુત ક્ષેત્ર પેદા કરે છે. તેની સામાન્ય દિશા સવારથી સાંજ સુધી હોય છે. આંતરિક મેગ્નેટોસ્ફિયરની અંદર સહ-ફરતા થર્મલ પ્લાઝ્મા તે ક્ષેત્ર અને ભૂ-ચુંબકીય ક્ષેત્ર બી. ઓ. તરફ ઓર્થોગોનલ પ્રવાહ કરે છે. પેઢી બનાવવાની પ્રક્રિયા હજુ સુધી સંપૂર્ણપણે સમજી શકાઇ નથી. એક શક્યતા સૌર પવન અને મેગ્નેટોસ્ફિયર (મેગ્નેટોપોઝ) ના સીમા સ્તર વચ્ચેની ચીકણું ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે. બીજી પ્રક્રિયા ચુંબકીય પુનઃ જોડાણ હોઈ શકે છે. છેવટે, આંતરિક મેગ્નેટોસ્ફિયરના ધ્રુવીય પ્રદેશોમાં હાઇડ્રોમેગ્નેટિક ડાયનેમો પ્રક્રિયા શક્ય બની શકે છે. ઉપગ્રહો દ્વારા સીધા માપનથી તે ક્ષેત્રની રચનાનું એકદમ સારું ચિત્ર મળ્યું છે. આ ક્ષેત્રના સંખ્યાબંધ નમૂનાઓ અસ્તિત્વમાં છે. વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું મોડેલ વોલેન્ડ-સ્ટર્ન મોડેલ વર્ણન છે તે બે સરળ ધારણાઓ પર આધારિત છેઃ પ્રથમ, એક સમાક્ષીય ભૂચુંબકીય દ્વિધ્રુવ ક્ષેત્ર B રજૂ કરવામાં આવ્યું છે. તેની ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓને પૃથ્વીથી અંતર r, પૃથ્વીની ત્રિજ્યા અને સહ-અક્ષાંશ θ સાથે શેલ પરિમાણ દ્વારા રજૂ કરી શકાય છે. r = a માટે, θ એ જમીન પરના રેખાના પગના બિંદુનું સહ-અક્ષાંશ છે. L = સ્થિરાંક એ ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાનું સમીકરણ છે, અને r = a L એ ભૂ-ચુંબકીય વિષુવવૃત્ત (θ = 90°) પર રેખાનું ત્રિજ્યીય અંતર છે. બીજું, એવું માનવામાં આવે છે કે વિદ્યુતક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પોટેન્શિયલ φc માંથી મેળવી શકાય છે. મેગ્નેટોસ્ફિયર જેવા અત્યંત વાહક વિદ્યુત પ્લાઝ્મામાં, વિદ્યુત ક્ષેત્રો ચુંબકીય ક્ષેત્રો માટે ઓર્થોગોનલ હોવા જોઈએ, વિદ્યુત સંભવિત કવચ ચુંબકીય કવચની સમાંતર હોય છે. સંબંધ તે શરતને પૂર્ણ કરે છે. અહીં ધ્રુવીય મેગ્નેટોસ્ફિયરથી ખુલ્લી ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ (પૃથ્વી પર માત્ર એક જ પગબિંદુ ધરાવતી) અને સ્થાનિક સમય τ સાથે θ ± θm પર બંધ ભૂ-ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ સાથે નીચા અક્ષાંશ મેગ્નેટોસ્ફિયરને અલગ કરતું વિભાજન છે. θm ~ 20° એ ઓરોરલ ઝોનની ધ્રુવીય સરહદ છે. q, φ અને τco એ પ્રયોગમૂલક પરિમાણો છે, જે અવલોકનો પરથી નક્કી કરવામાં આવે છે. Eq. () પૃથ્વી સાથે સહ-ફરતી સંકલન પ્રણાલી માટે ઉપજ આપે છે, તેનું ભૂ-ચુંબકીય વિષુવવૃત્ત ભૌગોલિક વિષુવવૃત્ત સાથે સમાન છે. વિષુવવૃત્તના સંદર્ભમાં વિદ્યુત સંભવિતતા સપ્રમાણ હોવાથી, માત્ર ઉત્તરીય ગોળાર્ધને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. સંભવિતતાની સામાન્ય દિશા સવારથી સાંજ સુધી હોય છે, અને φco એ કુલ સંભવિત તફાવત છે. ફરતી મેગ્નેટોસ્ફેરિક કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમમાંથી બિન-ફરતી સિસ્ટમમાં પરિવર્તન માટે, τ ને રેખાંશ-λ દ્વારા બદલવું આવશ્યક છે. આંતરિક મેગ્નેટોસ્ફિયર ભૂચુંબકીય પ્રવૃત્તિ સાથે વધતી સંખ્યાઓ q ~ 2, અને φco અને τco સાથે (દા. ત., φco ~ 17 અને 65 kVolt, અને τco ~ 0 અને 1 કલાક, ભૂચુંબકીય રીતે શાંત અને સહેજ વિક્ષેપિત પરિસ્થિતિઓ દરમિયાન, અનુક્રમે), eq. () નીચલા અક્ષાંશો પર માન્ય છે, (θ> θm) અને આંતરિક મેગ્નેટોસ્ફિયરની અંદર (r ≤ 10a) એ વોલેન્ડ-સ્ટર્ન મોડેલ છે (આકૃતિ જુઓ. 1 એ). વિદ્યુતસ્થૈતિક ક્ષેત્રના ઉપયોગનો અર્થ એ છે કે આ મોડેલ માત્ર ધીમી અસ્થાયી વિવિધતાઓ (એક દિવસ કે તેથી મોટા ક્રમમાં) માટે માન્ય છે. સમાક્ષીય ચુંબકીય દ્વિધ્રુવ ક્ષેત્રની ધારણા સૂચવે છે કે માત્ર વૈશ્વિક સ્તરની રચનાઓનું અનુકરણ કરી શકાય છે. ભૂચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં લોરેન્ટ્ઝ બળની ભરપાઈ કરવા માટે સંદર્ભની ફ્રેમ પર ફરતા વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. આ કહેવાતા વિદ્યુત સહ-પરિભ્રમણ ક્ષેત્ર છે જે પૃથ્વી સાથે ફરતા નિરીક્ષક દ્વારા માપવામાં આવે છે. તેની સંભવિતતા ઉપર આપવામાં આવેલી સરળ શરતો સાથે φro = 90 kVolt છે. આંતરિક મેગ્નેટોસ્ફિયરની અંદરનો થર્મલ પ્લાઝ્મા પૃથ્વી સાથે સહ-પરિભ્રમણ કરે છે. સંદર્ભની બિન-ફરતી ફ્રેમમાં, તે eq માં બંને ક્ષેત્રોના સરવાળાને પ્રતિક્રિયા આપે છે. () અને (). પૃથ્વીથી અંતર વધવાની સાથે φr ઘટતું જાય છે, જ્યારે φc વધે છે, ત્યારે બંને પોટેન્શિયલના સરવાળાની ગોઠવણીમાં બંધ સમતુલ્ય શેલોનો ટોરસ જેવો આંતરિક પ્રદેશ હોય છે, જેને પ્લાઝમાસ્ફીયર કહેવાય છે, જેમાં થર્મલ ઉર્જાના આયનીકૃત કણો ફસાયેલા રહે છે (દા. ત.,). ખરેખર, સીટીવાળા અવલોકનોએ પ્લાઝમાસ્ફિયરની અંદર પ્લાઝ્મા ઘનતા જાહેર કરી છે, જે પ્લાઝ્માપોઝની બહારની સરખામણીમાં ઘણી મોટી માત્રામાં હોય છે, જે છેલ્લો બંધ સમતુલ્ય કવચ છે (આકૃતિ જુઓ. 1 બી)). અવલોકન કરેલ પ્લાઝમપોઝ રૂપરેખાંકનના આકારમાંથી, eq માં ઘાતાંક q = 2 છે. () નક્કી કરવામાં આવ્યું છે, જ્યારે ભૂચુંબકીય પ્રવૃત્તિ સાથે ઘટતા પ્લાઝમપોઝની હદ કંપનવિસ્તાર દ્વારા અનુકરણ કરવામાં આવે છે જે સંવહન ક્ષેત્રની ઉત્પત્તિ છે વિદ્યુત સંવહન ક્ષેત્રની ઉત્પત્તિ સૌર પવન પ્લાઝ્મા અને ભૂચુંબકીય ક્ષેત્ર વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે થાય છે. ખુલ્લી ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ ધરાવતા ધ્રુવીય પ્રદેશોમાં (જ્યાં ભૂ-ચુંબકીય ક્ષેત્ર આંતરગ્રહીય ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે ભળી જાય છે), ધ્રુવીય ચુંબકમંડળમાંથી વહેતો સૌર પવન સવારથી સાંજ સુધી નિર્દેશિત વિદ્યુત ક્ષેત્રને પ્રેરિત કરે છે. મેગ્નેટોપોઝ પર ચાર્જનું વિભાજન થાય છે. આ વિસ્તાર છેલ્લા બંધ શેલ પરિમાણ Lm દ્વારા આયનોસ્ફેરિક ડાયનેમો પ્રદેશ સાથે જોડાયેલ છે. આમ, વિસર્જિત થતા પ્રવાહો આયનોસ્ફેરિક ડાયનેમો પ્રદેશમાં એલ. એમ. સાથે વિદ્યુત ક્ષેત્ર-સંરેખિત પ્રવાહો (બર્કલેન્ડ પ્રવાહો) દ્વારા વહે છે. ક્ષેત્ર-સંરેખિત પ્રવાહો સવારની બાજુએ આયનોસ્ફિયરમાં અને સાંજની બાજુએ આયનોસ્ફિયરની બહાર વહે છે. સૌર પવન પ્રવાહની પરિવર્તનશીલતા મેગ્નેટોસ્ફેરિક પ્રવૃત્તિને નિર્ધારિત કરે છે, જે સામાન્ય રીતે જમીન પર જોવા મળતી ભૂ-ચુંબકીય પ્રવૃત્તિના પ્રમાણ દ્વારા વ્યક્ત થાય છે. ધ્રુવીય મેગ્નેટોસ્ફિયર પૃથ્વીના નજીકના ધ્રુવીય પ્રદેશમાં વિદ્યુત સંવહન ક્ષેત્રનું eq દ્વારા અનુકરણ કરી શકાય છે. () ઘાતાંક q =-1/2 સાથે. Lm પર વિભાજક પર, φc સતત હોય છે. જો કે, ક્ષેત્ર-સંરેખિત પ્રવાહો સાથે ક્ષેત્ર ઉલટું થાય છે, બંને અવલોકનો સાથે સંમત થાય છે. એલ. એમ. પર વિદ્યુત ક્ષેત્રનું ઉલટું થવું એ સ્પષ્ટ રીતે આંતરિક અને ધ્રુવીય મેગ્નેટોસ્ફિયરની અંદર પ્લાઝ્મા પ્રવાહનું ઉલટું થવાનું સૂચવે છે. વધુ સુસંસ્કૃત મોડેલમાં, લગભગ 15° અને 20° કોલેટ્યુડ (ફરીથી કોએક્સિયલ ઓરોરલ ઝોન દ્વારા સિમ્યુલેટેડ) વચ્ચેના ઓરોરલ અંડાકારને, ફિલ્ડ રિવર્સલ વચ્ચેના સંક્રમણ ક્ષેત્ર તરીકે ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યું છે. આશરે 100 થી 200 કિમીની ઉંચાઈ વચ્ચેનો આયનોસ્ફેરિક ડાયનેમો પ્રદેશ એ એક એવો પ્રદેશ છે જ્યાં આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનની ગતિશીલતા અલગ હોય છે. આમ પ્લાઝ્મા વિદ્યુત સંચાલિત બને છે. ભૂચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે, બે પ્રકારના વિદ્યુત પ્રવાહો અસ્તિત્વમાં છેઃ પેડરસન પ્રવાહો E ની સમાંતર અને હોલ પ્રવાહો E અને B ના ઓર્થોગોનલ છે. વધુમાં, ભૂચુંબકીય પ્રવૃત્તિના આધારે ઓરોરા વિસ્તારની અંદર વિદ્યુત વાહકતામાં નોંધપાત્ર વધારો અસ્તિત્વમાં છે જે eq માં τco પરિમાણને પ્રભાવિત કરે છે. () વિદ્યુત સંવહન ક્ષેત્ર ધ્રુવીય ડાયનેમો પ્રદેશોમાં મજબૂત વિદ્યુત પ્રવાહોને ચલાવે છે (દા. ત. DP1 અને DP2) જેનું મોડેલ દ્વારા અનુકરણ કરી શકાય છે. ઉપલા વાતાવરણીય વિદ્યુત પ્રવાહોની અભિવ્યક્તિઓ જમીન પર અનુરૂપ ચુંબકીય ભિન્નતા છે. કમનસીબે, આ જોડાણ માત્ર આડી વહેતી વર્તમાન પ્રણાલીઓ માટે અનન્ય છે. દા. ત., ઊભી રીતે વહેતા ક્ષેત્ર-સંરેખિત પ્રવાહોની જમીન પર લગભગ કોઈ ચુંબકીય અસર થતી નથી. આ મોડેલ બંને પ્રકારના વિદ્યુત પ્રવાહોના યોગદાનને અલગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. ધ્રુવીય ચુંબકીય વિક્ષેપ DP2 મુખ્યત્વે હોલ પ્રવાહો છે. ઓરોરા ઝોનમાં વહેતા સેંકડો કે. એ. ના ક્રમની તીવ્રતા ધરાવતા ઓરોરલ ઇલેક્ટ્રોજેટ (ડી. પી. 1) માં હોલ પ્રવાહો અને પેડરસન પ્રવાહોનો સમાવેશ થાય છે. પેડરસન પ્રવાહોનું પ્રસરણ જૂલ ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે જે થર્મોસ્ફિયરના તટસ્થ ગેસમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે આમ થર્મોસ્ફિયરિક અને આયનોસ્ફેરિક વિક્ષેપ પેદા કરે છે. કેટલાંક કલાકોથી દિવસોના ક્રમમાં લાંબા સમય સુધી ચાલતા મેગ્નેટોસ્ફેરિક વિક્ષેપો વૈશ્વિક સ્તરે થર્મોસ્ફેરિક અને આયનોસ્ફેરિક તોફાનો (દા. ત.,) માં વિકસી શકે છે. મોટા મેગ્નેટોસ્ફેરિક વિક્ષેપો દરમિયાન, મોટા પ્રમાણમાં આયનોસ્ફેરિક પ્લાઝમાને વિદ્યુત સંવહન ક્ષેત્રો દ્વારા ધ્રુવીય આયનોસ્ફિયરમાં પરિવહન કરવામાં આવે છે, જે ગંભીર આયનોસ્ફેરિક વિસંગતતાઓનું કારણ બને છે અને અવકાશ હવામાનને અસર કરે છે. કોરોટેશન વિદ્યુત ક્ષેત્ર સાહિત્ય ભૂ-ચુંબકત્વ પણ જુઓ