3.Формирование магнитных бурь и суббурь.
В первом приближении (приближении идеальной проводимости) магнитосфера недоступна для внешней плазмы солнечного ветра, который может лишь изменить форму магнитопаузы в соответствии с условием баланса давлений на ней. Однако, когда межпланетное магнитное поле (ММП) обладает компонентой, параллельной земному магнитному диполю (южная компонента ММП), в области соприкосновения противоположно направленных ММП и земного поля происходят нарушение условия идеальной проводимости плазмы и эрозия магнитного поля. В магнитосферу попадают плазма солнечного ветра и переносимая им энергия. Этот процесс называется пороговым (триггерным) механизмом. В зависимости от темпа поступления энергии возможны три сценария реакции магнитосферы.
1. Когда скорость поступления энергии меньше или равна скорости стационарной диссипации энергии внутри магнитосферы, она не изменяет своей формы — в магнитосфере не наблюдается каких-либо существенных изменений, то есть она остается невозмущенной.
2. В случае, когда скорость поступления энергии превышает скорость стационарной диссипации, часть энергии уходит из магнитосферы по «квазистационарному каналу», что приводит к восстановлению ее состояния. Роль такого канала играют магнитные суббури — процессы высвобождения магнитной энергии, накопленной в магнитосфере, путем замыкания хвостового тока вдоль магнитных линий через ионосферу в области ночной части полярного овала. Вновь образуемый ток называется «электроджет». Наиболее впечатляющее проявление суббурь — полярное сияние, возникающее в результате бомбардировки нейтральных атомов атмосферы потоками плазмы хвоста магнитосферы, ускоренной вдоль магнитных силовых линий. Магнитосфера может долгое время сбрасывать излишки энергии в полярные области обоих полушарий Земли в виде суббурь с периодичностью около 3 часов.
3. Когда скорость поступления энергии существенно превышает скорость стационарной и квазистационарной диссипации, происходит глобальная перестройка токовой системы магнитосферы и ионосферы, сопровождаемая сильными возмущениями магнитного поля на Земле, что по существу и называется магнитной бурей. Основной вклад в изменение магнитного поля вносит кольцевой ток, расположенный в области геомагнитного экватора. Поэтому в отличие от магнитных суббурь, при которых возмущения магнитного поля наблюдаются в полярных областях, во время магнитных бурь поле изменяется и на низких широтах вблизи экватора. При сильных бурях полярные сияния могут опускаться на 20—30° к экватору от полярных областей и наблюдаться на низких широтах.
Таким образом, геомагнитная активность возникает в результате резких изменений в существующих токовых системах в магнитосфере и ионосфере Земли или образования новых токовых систем. Важно отметить, что изменение кольцевого тока во время бури значительно больше электроджета, возникающего при суббурях. Однако из-за того, что кольцевой ток расположен далеко от поверхности Земли в отличие от электроджета, который практически достигает нижних слоев ионосферы и атмосферы, изменения магнитного поля на Земле во время магнитных бурь носят глобальный характер (исключением являются небольшие области вблизи магнитных полюсов) и составляют в максимуме не более 500 нТ. Изменение же магнитного поля во время суббури носит локальный характер и может составлять (1-3)10•3 нТ. (Надо помнить, что постоянное поле Земли составляет около (30-50)•103 нТ, то есть в любом случае речь идет об изменениях, не превышающих несколько процентов, что значительно меньше полей техногенного происхождения).
