Utrzymanie i wzmocnienie pola

Za wzmocnienie i utrzymanie pola magnetycznego uważa się, że odpowiada efekt alpha-Omega dynamo. Jest on opisany równaniem indukcji. Wymaga on istnienia rotacji różniczkowej (efekt $ \Omega$) i konwekcji (efekt $ \alpha$), bądź innego źródła turbulencji. Oba efekty występują w dyskach akrecyjnych, gwiazdach czy całych galaktykach.
 
\includegraphics[width=6cm]{Magnetic/dynamo.eps}
- Efekt $ \Omega$ polega na skręcaniu linii sił pola (pierwotne są równoległe do osi rotacji układu) pod wpływem rotacji obiektu (gwiazda, galaktyka), tak że część linii jest skierowana przeciwnie do rotacji. Strumień z nimi związany wyrzucana materię na większe szerokości. W wyniku tego linie zaczynaja tworzyć pętle toroidalne (równoległe do płaszczyzny rotacji). Jeśli pole magnetyczne zapisać jako $ \vec{B}=[B_R,B_\mu,B_z]$. Generuje składową $ B_\mu$.
- Efekt $ \alpha$ (rodzaj rekoneksji magnetycznej) polega na działaniu siły Coriolisa oraz ruchów cyklotronowych i powoduje rozciągnięcie i skręcenie linii pola w kierunku prostopadłym do rotującego dysku. Turbulencje, konwekcja i inne niestabilności powodują wybrzuszenia w toroidalnych liniach pola, które w wyniku działania sił Coriolisa są skręcane, a w obszarach styku skręconej pętli pola i pola toroidalnego występuje rekoneksja magnetyczna (zamiana energii pola na energię cieplną i kinetyczną, co powoduje też zamknięcie pętli), w wyniku której pętle te oddzielają się od reszty, zatem wytwarzane są ponownie $ B_R$ i $ B_z$.
 
- efekt dynamo pozwala też porządkować pierwotne, chaotyczne pola magnetyczne, wyrzucane przez pojedyńcze źródła, ale przez to powoduje (wraz z rekoneksją magnetyczną) utratę informacji o pierwotnym polu magnetycznym w galaktykach
- źródłem energii na wzmocnienie pola jest przede wszystkim rotacja obiektu
- każdy obiekt ma pewne maksymalne pole, które może uzyskać (przy danych warunkach np. rotacji różnicowej), które jest niezależne od pierwotnego pola.
 
Poszczególne obiekty:
- Słońce: Cały cykl trwa 11 lat (tyle trwa zamiana biegunów pola magnetycznego), zaś głównym źródłem turbulencji jest konwekcja.
- Ziemia: W przypadku pola ziemskiego mówimy o dynamie $ \alpha^2$, ze względu na słabą rotację różnicową. Istotną rolę odgrywają też materiały namagnesowane (ferromagnetyki), które w pewnym okresie trwania cyklu dynamo mogą być głównym źródłem pola.
- Galaktyki spiralne: Pierwotne pole magnetyczne zostaje zaburzone przez lokalne turbulencje, przede wszystkim związane z wybuchami supernowych (choć każda niestabilność w plaźmie przyśpiesza efekt dynamo). Materia spływa do ``dolin magnetycznych'' co powoduje dalsze wybrzuszanie liń pola i powstanie pętli w kształcie litery $ \Omega$, i dalsze wspomaganie efektu dynamo.
- Galaktykach eliptyczne: Do źródeł turbulencji dochodzą pierwotne pola galaktyk spiralnych jak i wiatr galaktyczny.
- Gromady galaktyk: Uważa się, że źródłem turbulencji potrzebnym do utrzymania pola są zderzenia gromad (szacuje się, że każda gromada powinna mieć choć jedno zderzenie w swojej historii). Takie zderzenie wytwarza energie porównywane do energii grawitacyjnej i termicznej gromady i dodatkowo wytwarza szoki przyśpieszające elektrony, przez co gromada wykazuje emisję synchrotronową.
 

Bogna Pazderska 2009-01-20