Jonosferski dinamo

Razvoj dinamo teorije Sq varijacija je u velikoj meri baziran na pretpostavci da jonosferske struje indukovane vetrovima, teku horizontalno unutar oblasti, koja se označava kao "dinamo region". Urađen je veliki broj simulacija koji koriste model vetrova, pri čemu se upoređuju mehanizam kretanja vetrova i mehanizam strujnih sistema. Pokazalo se da dnevni vetrovi koji se javaljaju u E i nižoj F oblasti, mogu biti odgovorni za stvaranje većine Sq struja. Kasnije se javila još jedna hipoteza (Matsushita S., 1971, 1972) koja nagoveštava da primarni izvor Sq jonosferskih električnih struja i polja nije u jonosferskim vetrovima, već u magnetosferskoj konvekciji usled dejstva solarnog vetra. Međutim, upoređivanjem simulacija (Richmond A. D. i Matsushita S., 1976) pokazalo se da su jonosferski izvori ipak primarni u stvaranju Sq struja na području srednjih i malih geografskih širina. Magnetosferski izvori takođe imaju uticaj na stvaranje ovih struja, ali su sekundarnog značaja.

Postojanje vetrova u jonosferi je i satelitskim ispitivanjima dokazano. Pokazalo se da u njihovim promenama postoje zonalne, meridijalne i plimske oscilacije.

Usled razlika u pritiscima i temperaturi u jonosferi se formira termosferski neutralni vetar odnosno, usmereno kretanje neutralnih čestica. Usmereno kretanje neutralnih čestica, "vuče" (od "ion drag") jone za sobom (s obzirom na sličnost dimenzija jona i neutralnih čestica), odnosno neutralni vetar pokreće provodljivu plazmu preko linija sila geomagnetnog polja. Tako se stvara atmosferski dinamo koji generiše Sq (solar quiet) strujne sisteme. Prisustvo vetrova u jonosferi ukazuje na to da je jonosfera posmatrano prema provodnosti gasa anizotropna sredina.

Može se aproksimirati da je debljina jonosfere mala u odnosu na njene horizontalne razmere. Ukoliko pretpostavimo da je jonosfera tanak dvostruki sloj, sa površinskom gustinom magnetskih momenata, to znači da u jonosferi dominiraju horizontalne struje, a da je vertikalna struja onemogućena zbog postojanja granica.

Vrednosti provodnosti u horizontalnom pravcu koji je upravan na meridijan u oblasti geomagnetskog ekvatora su najveće. Ovo naglo povećanje provodnosti izaziva formiranje i snažne ekvatorijalne struje "elektromlaza" (electrojet). Stvaraju se zatvorene oblasti sa različitim vrednostima potencijala polja izazvanih postojanjem vetrova na tim visinama. Time su stvoreni uslovi za konvekciju (usmereno kretanje) provodnog gasa iz oblasti sa većim potencijalom prema oblastima manjeg potencijala. Konvekcija pozitivnih naelektrisanja (jona, jonizovanog gasa) stvara, indukuje struju koja se poklapa sa pravcem vetra. Ovakav fizički proces označava se kao dinamo efekat.

Da je sve tako ukazuje morfologija redovnih dnevnih varijacija geomagetnog polja registrovanih na opservatorijama različitih geomagnetskih širina. Amplituda dnevne varijacije se menja sa promenom geomagnetske širine i najveća je na geomagnetskom ekvatoru. Ovo se može objasniti odnosima u provodnosti jonizovanog (provodnog) gasa u oblastima iznad ekvatora, jer tu linije sile magnetnog polja idu paralelno sa donjom granicom jonosfere.

Na slici 1. možemo videti primer rasporeda strujnica koji prati mehanizam kretanja vetrova. Njihova raspodela je data u zavisnosti od lokalnog vremena i geografske širine. Formiraju se dve zatvorene "petlje" strujnica, suprotnog usmerenja. Centri se nalaze između 09 i 11 sati i 14 i 16 sati za srednje geografske širine.

1. Maja S. Mitić: "Promene u atmosferi i jonosferi usled solarno-geomagnetske aktivnosti, za područje Beograda", Magistarski rad, Rudarsko geološki fakultet Univerziteta u Beogradu, 2001.

2. Richmond A. D., Matsushita S. and Tarpley J. D.: "On the production Mechanism of Electric Currents and Fileds in the Ionosphere", Journal of Geophysical Research, Volume 81, No. 4, 1976.

3. Whitten R. C. and Poppoff I. G.: "Physics of the Lower Ionosphere", Prentice-Hall, USA, 1965.