地球的磁场跟极光有关吗 地磁场是如何保护我们的

太阳产生的高能带电粒子从各个方向落在地球上。如果没有地球的磁场，我们在地面上将不断的辐射。情况轻一点身体健康会受到影响，更严重情况的是，长期撞击将使大气层受到侵蚀。带电粒子比无质量粒子（如光）携带更多的动能，因此当它们撞击空气分子时，高能带电粒子可以将空气分子“踢”到太空中。这种情况可能已经在火星上发生过，有证据显示火星曾经有过磁场和复杂大气层，而现在却没有了（火星的大气层密度大约为我们的1％）。

电磁场法则#1“右手定则”：将手指指向带电粒子移动的方向，将手指沿磁场方向弯曲，拇指指向粒子将转向的方向。忽略沿着场指向的速度分量（您不必将手指沿着它们已经指向的方向弯曲），并且作用力与粒子的速度和磁场的强度成正例。

由于一些众所周知或无法考证遗失历史的原因，电流（带电粒子移动方向）方向表示为I,电磁场为B。作用于粒子的里表示为F。在这种情况下，粒子向右移动，磁场将使其向上弯曲。

这适用于带正电的粒子（例如质子）。如果你想知道带负电的粒子（电子），那么只需改变你所获得的方向。 或者用你的左手。 如果磁场保持不变，那么最终离子将被拉成一个完整的圆。

巧的是，地球有一个磁场，太阳以“太阳风”的形式向我们发射带电粒子（从它所有方向），因此右手定则可以解释我们看到的大部分现象。地球的磁场从南到北穿过地球的核心，然后在地球表面上从北向南弯曲并进入太空。因此，从太阳飞向我们的正粒子被推向西方，负粒子被推向东方（右手定则）。

由于地球磁场离地面越近强度越强，因此粒子越接近地面，它就转向越快。因此，入射粒子的路径在地球附近弯曲，并在很远的地方伸直。这是一种令人惊讶的方式，可以让粒子的轨迹转得足以让它回到场的较弱区域，在那里轨迹伸直并将其带回太空。地球的磁场在不同的区域强弱不同，射来的带电粒子能量也有强弱，因此有一小部分进入大气，并与大气碰撞。只有宇航员需要担心被太阳风中的粒子直接击中，而我们其他人只会受到从高层大气中的那些高能相互作用中剩下残余的影响。

如果电荷移动方向与磁场方平行而不相交，则它根本不会被推动。在磁北极和南极磁场周围，磁场直接指向地面，因此在那些区域，来自太空的粒子可以自由下落，与大气中的原子和分子碰撞并激发。能量释放产生的光芒形成围绕着磁极的大圆圈。实际上，极光就是这样形成的。大多数科学家都觉得极光很“漂亮”。

来自太空的带电粒子沿着磁场线进入高层大气，在那里它们轰击局部物质。绿色表示局部物质中的氧气。

地球的磁场不仅仅是偏转离子或将它们引导到极点。当电荷加速时，它会发出光线，转过一个角度只是朝着新的方向加速。这种“制动辐射”减缓了电荷产生了它（这是极光激发而不是灭菌的重要原因）。如果离子减速到足够的速度，它就不会逃回太空，也不会撞击地球。取而代之的是，它们在我们上方数千英里（除了我们的南极读者之外）一直遵循右手定则，会被卡在磁力线中移动。

磁层结构：（1）弓形震波、（2）磁鞘、（3）磁层顶、（4）磁层、（5）北磁尾腔、（6）南磁尾腔、（7）等离子层

这种现象是叫做“磁约束”，它将移动的带电粒子捕获在其中。地球周围的环状电流是范艾伦辐射带。 随着时间的推移，离子会在那里积聚（它们最终脱落）并且仍然移动得非常快，使那里成为高精度电子设备和宇航员的危险场所。顺便说一句，范艾伦辐射带是唯一已知的含有反物质的地方。如果你只是将反物质放在一个罐子里，你就冒着它接触罐子的常规物质并泯灭的风险。

用于描述磁场的两种常用坐标系

但是罐子中的离子如果从不接触任何东西，那个离子恰好是反物质，那么好，没问题。事实证明，范艾伦辐射带在产生反物质方面很糟糕，其中大部分物质是在高层大气中的高能碰撞中产生的（它基本上是一个粒子加速器）。反物质并不危险或其它怎样。

当一个单独的，超快速的辐射粒子击中你时，它是不是由反物质构成的，它并没有太大的区别，因为它的量很少。约160纳克，（与160纳克普通物质相结合）产生与7千克TNT相同的能量。 你不会想在一个地方遇到这么多反物质，但仍然不要太”杞人忧天”。

在实验室模拟的范艾伦辐射带。

最后啰嗦一句题外之言，这张照片精美地总结了科学过程：构建一个东西，看看它能给人带来什么结果。

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