Arus ion dan fenomena magnet semula jadi
Jika zarah bercas bergerak dalam gas dengan kehadiran medan magnet luar, mereka bebas untuk menerangkan sebahagian besar trajektori magnetron mereka. Walau bagaimanapun, setiap trajektori tidak semestinya lengkap sepenuhnya. Ia boleh dipecahkan oleh perlanggaran antara zarah yang bergerak dan mana-mana molekul gas.
Perlanggaran sedemikian kadangkala hanya memesongkan arah pergerakan zarah, memindahkannya ke trajektori baharu; bagaimanapun, dengan perlanggaran yang cukup kuat, pengionan molekul gas juga mungkin. Dalam tempoh selepas perlanggaran yang membawa kepada pengionan, adalah perlu untuk mengambil kira kewujudan tiga zarah bercas—zarah bergerak asal, ion gas, dan elektron terbebas. Pergerakan zarah pengion sebelum perlanggaran, ion gas, elektron yang dibebaskan, dan zarah pengion selepas perlanggaran dipengaruhi oleh pasukan Lorentz.
Interaksi zarah pengion dan terion dengan medan magnet semasa zarah ini bergerak dalam gas menimbulkan pelbagai fenomena magnet semula jadi—aurora, nyalaan nyanyian, angin suria dan ribut magnet.
Lampu kutub
Cahaya utara adalah cahaya di langit yang kadang-kadang kelihatan. kawasan kutub utara bumi. Fenomena ini berlaku akibat penyahionan molekul atmosfera selepas ia diionkan oleh sinaran suria. Fenomena serupa di hemisfera selatan Bumi dipanggil lampu selatan. Matahari memancarkan sejumlah besar tenaga dalam pelbagai bentuk. Salah satu bentuk ini bercas zarah cepat pelbagai jenis, memancar ke semua arah. Zarah yang bergerak ke arah Bumi jatuh ke dalam medan geomagnet.
Semua zarah bercas dari ruang luar angkasa yang jatuh ke dalam medan geomagnet, tanpa mengira arah awal pergerakan, bergerak ke trajektori yang sepadan dengan garis medan. Oleh kerana semua garis daya ini keluar dari satu kutub Bumi dan memasuki kutub bertentangan, zarah bercas yang bergerak berakhir di satu atau kutub Bumi yang lain.
Zarah bercas pantas memasuki atmosfera Bumi berhampiran kutub bertemu dengan molekul atmosfera. Perlanggaran antara zarah sinaran suria dan molekul gas boleh menyebabkan pengionan yang terakhir, dan elektron tersingkir daripada beberapa molekul. Disebabkan oleh fakta bahawa molekul terion mempunyai lebih banyak tenaga daripada yang ternyahion, elektron dan ion gas cenderung untuk bergabung semula. Dalam kes di mana ion bersatu semula dengan elektron yang hilang sebelum ini, tenaga elektromagnet dipancarkan. Istilah "aurora" digunakan untuk menggambarkan bahagian yang boleh dilihat sinaran elektromagnet ini.
Kehadiran medan geomagnet adalah salah satu faktor yang menggalakkan untuk semua bentuk kehidupan, kerana medan ini berfungsi sebagai "bumbung" yang melindungi bahagian tengah dunia daripada pengeboman berterusan oleh zarah cepat asal suria.
Nyanyian api
Nyalaan yang diletakkan dalam medan magnet berselang-seli boleh menghasilkan bunyi pada frekuensi medan magnet. Nyalaan terdiri daripada produk gas bersuhu tinggi yang terbentuk semasa tindak balas kimia tertentu. Apabila, di bawah pengaruh suhu tinggi, elektron orbital dipisahkan daripada beberapa molekul gas, campuran kaya elektron bebas dan ion positif tercipta.
Dengan cara ini, nyalaan menjana kedua-dua elektron dan ion positif, yang boleh berfungsi sebagai pembawa untuk mengekalkan arus elektrik. Pada masa yang sama, nyalaan mencipta kecerunan suhu yang menyebabkan pengaliran perolakan gas yang membentuk nyalaan.Oleh kerana pembawa cas elektrik adalah sebahagian daripada gas, aliran perolakan juga merupakan arus elektrik.
Arus elektrik perolakan yang wujud dalam nyalaan, dengan adanya medan magnet luar, tertakluk kepada tindakan daya Lorentz. Bergantung pada sifat interaksi antara arus dan medan, penggunaan medan magnet luaran boleh sama ada mengurangkan atau meningkatkan kecerahan nyalaan.
Tekanan gas-gas dalam nyalaan yang berinteraksi dengan medan magnet berselang-seli dimodulasi oleh daya Lorentz yang bertindak ke atas aliran perolakan. Oleh kerana getaran bunyi dijana akibat modulasi tekanan gas, nyalaan boleh berfungsi sebagai transduser yang menukar tenaga elektrik kepada bunyi.Nyalaan yang mempunyai sifat yang diterangkan dipanggil nyalaan nyanyian.
Magnetosfera
Magnetosfera ialah kawasan persekitaran Bumi di mana medan magnet memainkan peranan yang dominan. Medan ini ialah jumlah vektor bagi medan magnet Bumi sendiri, atau medan geomagnet, dan medan magnet yang dikaitkan dengan sinaran suria. Sebagai jasad panas lampau yang mengalami gangguan haba dan radioaktif yang kuat, Matahari mengeluarkan sejumlah besar plasma yang terdiri daripada kira-kira separuh elektron dan separuh proton.
Walaupun plasma dikeluarkan dari permukaan Matahari ke semua arah, sebahagian besar daripadanya, bergerak menjauhi Matahari, membentuk jejak yang diarahkan lebih kurang dalam satu arah di bawah pengaruh pergerakan Matahari di angkasa. Penghijrahan plasma ini dipanggil angin suria.
Selagi elektron dan proton yang membentuk angin suria bergerak bersama, mempunyai kepekatan yang sama, mereka tidak mencipta medan magnet. Walau bagaimanapun, sebarang perbezaan dalam halaju hanyut mereka menghasilkan arus elektrik, dan perbezaan kepekatan menjana voltan yang mampu menghasilkan arus elektrik. Dalam setiap kes, arus plasma menjana medan magnet yang sepadan.
Bumi berada di laluan angin suria. Apabila zarahnya dan medan magnet yang berkaitan menghampiri Bumi, mereka berinteraksi dengan medan geomagnet. Hasil daripada interaksi, kedua-dua medan berubah. Oleh itu, bentuk dan ciri-ciri medan geomagnet ditentukan sebahagiannya oleh angin suria yang melaluinya.
Aktiviti sinaran Matahari sangat berubah-ubah dalam masa dan dalam ruang - merentasi permukaan Matahari.Apabila matahari berputar pada paksinya, angin suria berada dalam keadaan fluks. Disebabkan fakta bahawa Bumi juga berputar pada paksinya, sifat interaksi antara angin suria dan medan geomagnet juga sentiasa berubah.
Manifestasi penting interaksi yang berubah-ubah ini dipanggil ribut magnetosfera dalam angin suria dan ribut magnet dalam medan geomagnet. Fenomena lain yang berkaitan dengan interaksi antara zarah angin suria dan magnetosfera ialah aurora yang disebutkan di atas dan arus elektrik yang mengalir di atmosfera mengelilingi Bumi dari timur ke barat.