Номер 800, страница 126 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Действие магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки. Индукция магнитного поля. Электрический двигатель - номер 800, страница 126.

Условие.

► 800. Поэт М. А. Дудин писал о северном сиянии: «Ах, как играет этот Север! Ах, как пылает надо мной многообразных радуг веер в его короне ледяной!» Исследуйте интересное явление — северное сияние. Какую роль в объяснении этого явления играет магнитное поле Земли?

Решение.

Северное сияние (или полярное сияние, aurora borealis) — это природное явление, представляющее собой свечение верхних слоёв атмосферы планеты. Оно возникает, когда заряженные частицы, прилетевшие от Солнца, сталкиваются с атомами и молекулами газов в земной атмосфере.

Источником этих частиц является Солнце, которое непрерывно излучает поток плазмы, называемый солнечным ветром. Этот поток состоит в основном из электронов и протонов, движущихся с огромной скоростью.

Какую роль в объяснении этого явления играет магнитное поле Земли?

Магнитное поле Земли играет центральную и незаменимую роль в возникновении полярных сияний, выполняя две основные функции:

1. Улавливание и концентрация частиц. Земля обладает мощным магнитным полем, которое образует вокруг планеты защитную оболочку — магнитосферу. Магнитосфера отклоняет большую часть потока солнечного ветра. Однако некоторые частицы плазмы захватываются этим полем. Магнитное поле действует как ловушка, не позволяя этим частицам пролететь мимо.

2. Направление частиц в атмосферу. Попав в магнитное поле, заряженные частицы не могут двигаться прямолинейно. На них начинает действовать сила Лоренца, которая заставляет их двигаться по спиральным траекториям вдоль силовых линий магнитного поля. Силовые линии магнитного поля Земли имеют такую конфигурацию, что они выходят из одного полюса и входят в другой, образуя над полярными регионами своеобразные воронки. Именно по этим "воронкам" захваченные частицы устремляются в верхние слои атмосферы Земли в районах, близких к северному и южному магнитным полюсам.

Когда эти быстрые заряженные частицы вторгаются в атмосферу на высотах от 80 до 600 км, они сталкиваются с атомами и молекулами атмосферных газов (в основном кислорода и азота). В результате столкновений атомы газов возбуждаются, то есть их электроны переходят на более высокие энергетические уровни. Почти мгновенно атомы возвращаются в свое стабильное состояние, излучая при этом избыток энергии в виде света (фотонов). Мы и наблюдаем это свечение как полярное сияние. Цвет сияния зависит от того, с каким газом столкнулась частица и на какой высоте это произошло. Например, столкновения с кислородом дают зелёный и красный цвета, а с азотом — синий и фиолетовый.

Таким образом, магнитное поле Земли выступает в роли гигантской "линзы", которая собирает частицы солнечного ветра из огромного пространства и фокусирует их в узких областях у полюсов, создавая тем самым условия для возникновения этого впечатляющего явления.

Ответ: Магнитное поле Земли играет ключевую роль, захватывая заряженные частицы солнечного ветра и направляя их вдоль своих силовых линий в атмосферу в районах северного и южного полюсов. Именно это концентрированное вторжение частиц и вызывает свечение газов атмосферы, наблюдаемое как полярное сияние.