1. ГЕЛИОСФЕРА
Оболочка из солнечных частиц, в которых находятся все объекты Солнечной системы. Обеспечивает экранирование Солнечной системы от высокоскоростных и энергичных частиц из открытого космоса. Чем выше солнечная активность и сильнее гелиосфера, тем меньше таких частиц попадает внутрь Солнечной системы, включая земное пространство.
Уровень космических лучей со станции Оулу, Финляндия:
2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Вопреки распространенному мнению, что оно защищает биосферу от космических частиц, это отчасти правда. Магнитное поле защищает в первую очередь саму атмосферу от давления солнечного ветра, беря эту функцию на себя. Частицы, идущие от Солнца, направляются полем в район аврорального круга, а также в "хвост магнитосферы", высвобождение энергии из которого отвечает за яркие ночные полярные сияния.
То есть, казалось бы, энергия солнечных частиц устремляется в узкий участок атмосферы Земли, что ставит под сомнение защитную функцию, но ровно до тех пор, пока мы не увидим, что между полем и ударной волной солнечный плазмы существует граница, где их давление уравновешивается (ударная граница).
Фактически поле как щит замедляет прямой удар солнечной плазмы. Таким образом избегается лобовое столкновение с более плотной атмосферой и снижается степень ее диссипации или улетучивания в космос отдельных легких газов ( в долгосрочной перспективе это носило бы название эрозии).
В этом смысле интересно было бы определить силу взаимодействия при положении магнитных полюсов на экваторе Земли, так как в этом случае вертикальные линии поля оказываются направленными почти на Солнце;
3. АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ
Магнитное поле простирается до 60 тыс.км за пределы центра Земли на дневной стороне, но направляет частицы к зоне полярных сияний (вокруг Земли также существует ловушка для частиц в виде радиационных поясов) внутрь атмосферы (не потому что тут слабое магнитное поле, а потому что тут силовые линии поля почти вертикальны и пересекают атмосферу). Вот тут заканчивается глобальная защитная функция магнитного поля и начинается локальная работа атмосферы по дальнейшей защите.
Радиация от Солнца проникает в приполярные области и "заставляет" атомы газов атмосферы светиться, а радиация останавливается. Полярное сияние имеет высоту от 80 км до 250 км + ( для красных столбов, видимых в Южных широтах). Несмотря на то, что это очень высоко, при наблюдении со стороны кажется, что сияние очень близко к земле (на самом деле к горизонту).
4. ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ
Главная защита для биосферы. Озон (О3) - модификация кислорода. Образуется в результате фотохимической реакции ультрафиолетового излучения и молекулы кислорода О2 на высоте около 25 км, а также в мезосфере (около 80 км). В среднем его толщина в стратосфере составляет 300 Добсон-единиц или 3 мм (1 Добсон = 0,01 мм). Он является основой стабильного существования земной жизни на суше.
Хим.реакция для озона: О2+ UV = О+О.
О + О2 = О3.
Хим.реакция при воздействии космических лучей (3):
N2 + энергия = N + N;
1) N + O = NO;
NO + O3 = NO2 + O2;
NO2+O = NO + O2.
ДНК живых организмов, в том числе человека, чувствительно к ультрафиолетовому излучению, поэтому важно иметь надежную защиту. Ультрафиолет, рентген, видимый свет и другие спектры электромагнитного излучения проходят через магнитное поле и могут быть остановлены только плотной атмосферой (в случае со светом может быть ослаблен аэрозолями). На высотах 7-10 км уровень радиации снижается в разы, а на уровне жизни земной биосферы 0-2 км жизни ничего не угрожает.
Естественными врагами озонового слоя выступают быстрые протоны из открытого космоса (а также гипотетические протонные супервспышки на Солнце), порождающие каскад других частиц, в итоге способных разрушить молекулу азота в атмосфере, которая вступила бы в химическую реакцию с озоном. Если критически ослабнет поле, то, по расчетам, частицы из космоса все также будут замедляться атмосферой. Но, вероятно, может пострадать именно озоновый слой, так высокоэнергетические частицы начнут разрушать молекулу азота N2, в результате чего его отдельные атомы начнут взаимодействовать с озоном и атомарным кислородом.
Самым же катастрофическим и радикальным способом уничтожения озонового слоя и стерилизации жизни мог бы быть близкий взрыв звезды во время инверсии полюсов и низкой солнечной активности (магнитное поле плазмы Солнца экранирует солнечную систему от внешних частиц). Лишение двух защитных оболочек во время критического события было бы худшим из худших вариантов для атмосферы и жизни на Земле.
https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/poles/dmvar.html
Но если принять, что инверсий было больше, чем вымираний, а атмосфера сохранилась, то такой сценарий маловероятен, но не исключен. Все зависит от времени, на которое атмосфера останется беззащитной. Но это вряд ли нам грозит, так как поле пока сильнее почти в 2 раза, чем в среднем было исторически, и его ослабевание проходит медленно и монотонно, что может говорить о возврате к средней норме.
СИНЯЯ ПОЛОСА НА ЛУНЕ
Во время выхода Луны из тени Земли на спутник падает свет, который прошел через верхний слой атмосферы. И кислород и озон поглощают красный цвет, но в плотной атмосфере во время затмения свет от Солнца проходит большой путь и синяя часть спектра ослабевает сильнее, чем происходит поглощение красного. Луна окрашивается в красный или оранжевый цвет. При этом в разряженной атмосфере красный цвет, как и следует, поглощается озоном, а синий, в силу низкой плотности атмосферы, становится доминирующим. Таким образом формируется "синяя полоса".
НЕКОТОРЫЕ МАНИПУЛЯЦИИ
Иногда приходилось встречать утверждение (от алармистов в основном), что ослабление магнитного поля и красные полярные сияния повысили заболеваемость раком в мире. Но это вообще никак не связано.
В Бразилии, над которой самое слабое магнитное поле ( Бразильская магнитная аномалия, БМА), заболеваемость раком кожи намного меньше, чем в США и Австралии. Высокий риск заболевания связан с долгим нахождением на солнце, старением населения и нахождением не местных людей в странах с высоким Солнцем. Что же касается Австралии, то это страна светлокожих иммигрантов. Магнитное поле тут самое сильное на планете. Озоновый слой никак не страдает ни в Австралии, ни в Бразилии. В последней доля радиации выше в высокой атмосфере 400 - 2000 км ( идет проседание внутреннего радиационного пояса), а озоновый слой располагается на высоте в среднем 25 км.
Кроме этого, в отличие от приполярных областей, во время бурь в зоне БМА магнитным полем частицы не направляются прямо в атмосферу, так как линии магнитного поля идут вдоль атмосферы, а не заходят в нее.
РЕКОМЕНДОВАНО:
Рекомендованная литература:
Исаев С: полярные сияния, Мурманск, 1980.
Данилов А, Кароль И. Атмосферный озон. Сенсации и реальность.
Царева О: что ожидает человечество при инверсии магнитного поля Земли, 2018.
Цыганенко Н: Secular Drift of the Auroral Ovals: How Fast Do They Actually Move?