磁気圏とは、地球を取り巻く宇宙のうち、惑星間空間の磁場ではなく、地球の磁場が支配する領域のことで、その磁場は「地球磁場」と呼ばれる。 磁気圏は、太陽風と地球の磁場との相互作用によって形成される。 この図は、太陽風にあおられて絶えず変化する地球磁場の形と大きさを示している。
中国で、宿り石と呼ばれるある種の磁性鉱物がほぼ南北に並ぶことが発見されてから、数千年が経ちました。 しかし、この効果の理由は、1600年にウィリアム・ギルバートが「De Magnete」を出版し、我々の地球が巨大な磁石のように振る舞い、ロードストーンが地球の磁場に整列していることを実証するまで、理解されていなかったのである。
さらに数世紀にわたる調査の結果、地球の磁場は非常に複雑であることがわかりましたが、それでもかなりの部分、単純な棒磁石のように北極と南極を持つ双極子と見なすことができます。 地球の磁気軸であるダイポールは、地球の自転軸に対して約11度傾いている。 宇宙が真空であれば、地球の磁場は無限大に広がり、距離が遠くなるほど弱くなる。しかし1951年、ルートヴィヒ・ビアマンは、彗星の尾がなぜいつも太陽から遠ざかるのかを研究するうちに、太陽が現在の太陽風と呼ばれるものを放出していることを発見した。 この太陽風は、主に電子と陽子からなるプラズマの連続的な流れで、磁場を内包しており、地球や太陽系内の他の天体と相互作用している。
地球の磁場に対する太陽風の圧力は、地球の昼側の磁場を圧縮し、夜側の磁場を長い尾を引くように伸ばします。 その結果生じる歪んだ磁場の形は、小川で岩の周りを流れる水の様子に例えられる。 地球の昼側では磁場は無限大に広がるのではなく、地球の中心から地球半径10個分程度に収まりますが、夜側では地球半径60個の月の軌道をはるかに超える、地球半径数百個分にまで磁場が広がっています。 地球は刻々と変化する太陽風にさらされ、その境界は常に動いている。 磁気圏界面は太陽風をある程度は遮ってくれますが、決して遮蔽されているわけではなく、エネルギーや質量、運動量は太陽風から地球磁気圏内の領域へ移動しています。 太陽風と地球磁場の相互作用、さらにその下にある大気や電離層の影響により、磁気圏内部にはプラズマ圏、リングカレント、放射線帯などさまざまな場、プラズマ、電流の領域が形成され、太陽風と地球磁場が相互に作用しあっている。 その結果、磁気圏の状態は非常にダイナミックに変化し、技術システムや人間活動に影響を与える「宇宙天気」と呼ばれる現象が発生する。 例えば、放射線帯は人工衛星の運用に影響を与え、磁気圏からの粒子や電流は上層大気を加熱し、衛星の抗力を発生させて低高度の地球周回衛星の軌道に影響を与えることがある。 また、磁気圏から電離層への影響は、通信・航法システムに影響を与える。 これらの影響はすべて、より詳細に別の場所で議論されている
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