Particule de energie înaltă lovesc Pământul din toate direcțiile, majoritatea fiind produse de Soare. Dacă nu ar exista câmpul magnetic al Pământului, atunci am fi supuși unor fluxuri de radiații, care, pentru noi, ar fi nocive.
Impactul mult mai serios, pe termen lung, ar consta în eroziunea atmosferei (Citeşte şi: Cum funcţionează atmosfera terestră). Particulele încărcate electric poartă mult mai multă energie cinetică decât particulele fără masă (precum fotonii), așa că, în momentul în care lovesc moleculele de aer, le pot lovi atât de puternic, încât să le arunce în spațiul cosmic. Acest proces este probabil să fi avut deja loc pe planeta Marte, care prezintă dovezi că a avut la un moment dat un câmp magnetic și o atmosferă complexă, deși, în prezent nu prezintă niciuna dintre ele (atmosfera lui Marte are ~1% din densitatea atmosferei noastre).
Prima regulă a câmpului magnetic este regula mâinii drepte: îndreaptă-ți degetele în direcția particulei încărcate electric ce se află în mișcare, îndoaie-le în direcția câmpului magnetic, iar degetul mare va arăta direcția pe care o va urma particula. Componenta vitezei ce este îndreptată împreună cu câmpul este ignorată (nu este nevoie să îți îndoi degetele în direcția în care sunt deja îndreptate) și forțele sunt proporționale cu viteza particulei și puterea câmpului magnetic.
Din motive ce țin de notație uitate în adâncurile istoriei sau care nu merită să fie prezentate, curentul (direcția pe care se mișcă sarcina) este notat cu I, iar câmpul magnetic este notat cu B.
F reprezintă forța pe care o simt particulele. În acest caz, particulă se mișcă în dreapta, dar câmpul magnetic o va face să devieze în sus.
Această metodă funcționează pentru particulele încărcate pozitiv (precum protonii). Dacă te întrebi cum funcționează particulele încărcate negativ (electronii), atunci trebuie doar să inversezi direcția sau să folosește mâna stângă. În cazul în care câmpul magnetic nu își schimbă caracteristicile, ionii vor fi împinşi pe un cerc complet.
În cazul nostru, Pământul prezintă un câmp magnetic și Soarele trimite particule încărcate electric spre noi (ca și în multe alte direcții) sub forma vântului solar, așa că regula mâinii stângi explică mare parte din ceea ce vedem. Câmpul magnetic al Pământului trece de la sud la nord prin nucleul Pământului și trece de la nord la sud pe suprafața terestră și prin spațiul cosmic. Deci, particulele pozitive ce zboară spre noi de la Soare sunt deviate spre vest, iar particulele negative sunt deviate spre est (conform regulii mâinii drepte).
Deoarece câmpul magnetic al Pământului este mai aproape de Pământ, cu cât o particulă este mai aproape, cu atât va devia mai repede. Deci, traiectoria unei particule se curbează dacă este în apropierea Pământului și se îndreaptă dacă este mai depărtată. Acesta reprezintă un mod surprinzător prin care traiectoria unei particule se poate întoarce în așa manieră încât să ajungă în regiuni mai slabe ale câmpului unde traiectoria se îndreaptă și trimite particula înapoi în spațiu. Câmpul magnetic al Pământului este mai puternic sau mai slab în anumite regiuni, iar particule încărcate electric ce îl lovesc au o gamă variată de energii, astfel încât o fracțiune mică reușește să pătrundă în atmosferă în momentul în care se ciocnesc cu aerul. Numai astronauții trebuie să își facă griji de particulele din vântul solar ce i-ar putea lovi direct; noi, restul, ne alegem numai cu resturi din aceste interacțiuni de energie înaltă din atmosfera superioară.
Dacă o sarcină se mișcă pe direcția câmpului magnetic, nu de-a lungul lui, atunci nu este împinsă în jurul lui deloc. În jurul polilor nord și sud magnetici, câmpul magnetic trece direct prin Pământ, așa că în aceste zone particulele din spațiu sunt libere să cadă. De fapt, ele întâmpină probleme în a nu veni în linie dreaptă. Rezultatul este descris de cei mai mulți oameni de știință ca fiind "drăguț".
Particule încărcate electric din spațiu care urmează liniile de câmp în atmosfera superioară.
Particulele încărcate electric din spațiu urmează liniile de câmp în atmosfera superioară unde bombardează materia locală. Verdele indică oxigen în materia locală.
Câmpul magnetic al Pământului face mai mult decât să devieze ionii sau să îi direcționeze spre poli. Când o sarcină accelerează, aceasta emite fotoni, iar ocolirea înseamnă doar accelerarea într-o direcție nouă. Această emisie de fotoni încetinește sarcina care a creat-o (acesta constituie un motiv important pentru care aurora "inspiră" privitorul, dar nu afectează atmosfera). Dacă un ion încetinește suficient, acesta nu va mai scăpa în spațiul cosmic și nici nu va lovi Pământul. În schimb, rămâne blocat într-o buclă, urmând regula mâinii stângi până la mii de kilometri deasupra noastră (cu excepția cititorilor din Antarctica). Acest fenomen poartă numele de "sticlă magnetică", care capturează particulele în mișcare încărcate electric în interiorul acesteia. Sticlele în formă de gogoașă din jurul Pământului sunt "centurile de radiație Van Allen". Ionii se acumulează în acestea de-a lungul timpului (în cele din urmă, aceștia vor cădea) și încă se mișcă foarte rapid, făcând această zonă un loc periculos pentru electronice și pentru astronauți.
În plus, sticlele magnetice constituie singurul mod cunoscut prin care poate fi stocată antimateria. Dacă ai ține antimateria într-un borcan, ai fi supus riscului ca acesta să atingă materia normală din care este format borcanul și de a se anihila reciproc. Dar ionii ce se găsesc în sticla magnetică nu ating niciodată nimic. Nu este nicio problemă dacă ionii aceia sunt ioni de antimaterie. Se pare că centura de radiații Van Allen este destul nepricepută în a detecta antimateria, majoritatea fiind produsă în coliziunile de energie înaltă care au loc în atmosfera superioară (în fapt, acolo se găsește un fel de accelerator de particule). Antimateria nu constituie un pericol. În momentul în care o singură particulă foarte rapidă te lovește, nu contează dacă aceasta este făcută din antimaterie sau nu.
În plus, nu se găsește în abundență; în jur de 160 nanograme, care (combinate cu alte 160 de nanograme de materie obișnuită) produc energia echivalentă a 7kg de TNT. Nu ai vrea să dai peste așa ceva într-un singur loc, dar totuși nu merită să ne facem griji prea mari.
O centură de radiații Van Allen simulată în laborator.
Traducere după: How does Earth's magnetic field protect us
