地球周圍的磁場現象

一、范艾倫帶

在地球的周圍有兩個區域充滿了電磁性粒子的磁力圈，因為這是美國物理學家范艾倫主持的實驗首先發現這滿了電磁性粒子的區域；為了紀念他，所以稱為范艾倫帶。 磁力圈的底部離地表約有3000公里，在大氣層的最外層之外，剛好和電離層相接，在地球向陽部份的寬度約有640~1，025公里；在背陽部份的寬度，卻像一條尾巴般的向外延伸，約有64，000公里。在磁力圈中有許多電離粒子，因為離子化氣體中所有的電離粒子都具有磁性，事實上這些電離粒子都是被地球磁場困在磁力圈之內的；這些電離粒子有的來自地球的電離層，也有的來自太陽，它們藉遮太陽風的傳送到達地表附近。

二、太陽風

太陽風是由於太陽的劇烈核子反應所引起的，太陽風實際上是一種包含來自氫原子的質子、自由電子以及氦原子核的持續性氣流。它由太陽表面向四面八方噴出，這些噴出粒子的速度可高達每秒350~800公里，在太陽風吹達地球附近時，它所包含的粒子已經是非常非常地稀少了，平均每立方公分只有5個質子、5個自由電子，但它卻能產生許多的影響。

(圖形：採自光復百科全書第11集第243頁)

三、極光

太陽風的強度會隨時間的改變而有所不同，大約每隔27天會達到一個高峰，雖然太陽表面的磁暴也會引起太陽風的強度改變，但是在磁暴引起的太陽黑子活動，其變化週期為11年；因此一般都認為27天的週期變化，主要是由於太陽自轉的27天週期所造成的。當太陽風到達地球表面時，其中的帶電粒子便有可能受到地球磁場的作用，被補捉到進入磁力圈中；當太陽表面有磁暴活潑時，進入磁力圈中的電離粒子也相對的增加。由於地球磁場的形狀，在赤道部份比較寬，而兩極部份比較窄；再加上電離粒子再磁場中運動時的特殊性質，因此只有在兩極附近的電離粒子才能下降而接近地球表面，當這些電離粒子向下穿越而到達電離層時，會與其中的電離粒子相碰撞而產生美麗的光輝，這就是南北兩極地區常看的到的極光。

(圖形：採自光復百科全書第11集第245頁)

四、磁鞘

磁力圈中的電離粒子數目並不一定，當來自太陽風以及自地球大氣中的電離粒子上升到達時，便會增多；但同時也會有電離粒子離開磁力圈，當這些離開的電離粒子由地球向陽一邊的磁力圈脫離，便會遇到來自太陽中的電離粒子，因此這個地區便會因為兩種不同運動方向的物體相遇而產生震波。在地球向陽的一邊有一個弧形的波，如同船前進時，在船前會形成一道弧形的水波情形相同。這個弧形的震波以及包括由相異方向運動粒子所組成的區域，稱為磁鞘。