DÜNYA'YI KORUYAN MANYETİK KALKAN: "MANYETOSFER"
Yıldızımız Güneş, Dünya'daki yaşamın vazgeçilmez unsuru. Ancak Güneş'in tüm ışınları da yararlı değil. Zira, Güneş, herhangi bir canlıyı çok kısa sürede öldürebilecek dozda ışıma yapıyor. Ayrıca, saniyede 450 km hızla ilerleyen Güneş rüzgârıyla, çok sayıda yüklü parçacık her yöne saçılıyor. Ancak Dünya'yı bu parçacıkların etkisinden koruyacak olan bir kalkanımız var: Dünya'nın manyetosferi

Güneş; elektromanyetik ışımanın en uzun dalga boylu bölümünü oluşturan radyo dalgaları ile görünen ışık ve x ışını gibi ışınımın yanında; plazma olarak adlandırılan elektronların ve iyonların (protonlar ve bazı daha ağır atom çekirdekleri) karışımından oluşan başka bir ışıma daha yapar. Sıcaklığı 100.000 Kelvin'i bulan plazmanın kaynağı, Güneş'in atmosferi yani taç katmanıdır. Plazmayı içeren Güneş rüzgârı, saniyede yaklaşık 450 km hızla, gezegenler arası ortamda ilerler. Güneş'ten en azından 70 astronomi birimi uzaklara kadar ulaşabilir.

Güneş rüzgârı, Dünya'nın yörüngesine ulaştığında, sakin koşullarda iyon ve elektron yoğunluğu 1 cm3e beş parçacık düşecek kadardır. Bu yoğunluk, Güneş'e olan uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Güneş'in etkinliğine bağlı olarak bu yoğunluk belli dönemlerde artar ya da azalır. Koruyucu kalkanlara sahip olsak bile, Güneş'ten gelen yüklü parçacıkların yaşantımıza olumsuz etkileri vardır. Bu, özellikle elektronik aygıtların yaşantımızın ayrılmaz birer parçası olduğu; uzay uçuşlarının gerçekleştirildiği son birkaç on yılda belirginleşti. Güneş'in etkinliği, radyo ve televizyon yayınlarında parazitlere, bazı elektronik aygıtların bozulmasına; elektrik şebekelerinin aşırı yüklenerek işlemez hale gelmesine yol açabiliyor. Doğal olarak Güneş rüzgârının, yörüngede dolanan uydular üzerinde etkisi daha fazladır. Onların atmosfer gibi bir kalkanları da yoktur.

Güneş rüzgarlarının dışında, süpernovalar gibi kısa sürede, çok yüksek enerjinin ortaya çıktığı patlamalarda da, çok yüksek enerjili parçacıklar evrenin her yanına savrulur. Bu parçacıklar da, Güneş'ten gelen parçacıklar gibi, canlılar için ciddi birer tehdit oluşturur. Ancak, bu parçacıklar, yeryüzüne ulaştığında, Dünya atmosferindeki gazla etkileşime girerek, enerjilerinin büyük bölümünü yitirir.

1950'li yıllarda, Güneş'ten yeryüzüne ulaşan parçacıkların sayısında, dönemsel bir değişim olduğu anlaşıldı. Yaklaşık 11 yıllık bir döngüyle Güneş'in etkinliği değişiyor. Bu değişim, yükseklere çıkıldıkça daha da belirgin oluyor. Atmosferin dışına çıkıldığında çok daha belirgin oluyor. Atmosferin hemen üzerinde etkinliğin en yüksek olduğu dönemde kozmik ışıma yoğunluğu, en düşük olduğu dönemdekinin iki katını aşıyor. Hatta bu ışımanın yoğunluğu, Güneş parlaması sırasında birkaç yüz katına çıkabiliyor.

"MANYETİK ALAN KALKANI" NASIL OLUŞUYOR?
Manyetik alan, Dünya'nın akışkan olan Dış çekirdeğindeki konveksiyon (dolaşım) akımlarıyla oluşur. Dış çekirdekteki dolaşım zaman içinde, Uyarıcı Dinamo Hareketi denilen manyetik alanı meydana getirir.

Dünya'nın manyetik alanı, her ne kadar içine yerleştirilmiş dev bir mıknatıs ile temsil edilebilir gibi görünse de, böyle bir şeyin gerçek olması mümkün görünmemektedir. Dünya, çekirdek kısmında büyük demir rezervlerine sahiptir. Fakat çok yüksek sıcaklıklar, kalıcı mıknatıslığın oluşmasını engeller.

Dış çekirdekteki akışkan mağmanın hareketi, dış bir etki ya da elektrik akımı olmadan nasıl oluşabilir? Bu soru halen cevapsızdır. Bu nedenledir ki, günümüzde yerin manyetik alanının oluşmasını, tutarlı biçimde açıklayan bir teori yoktur. Mevcut teoriler tatmin edici değildir.

Bir gezegenin manyetik alanı, biraz daha karmaşık olabilmekle birlikte, basit bir çubuk mıknatısınkine benzetilir. Kuzey ve güney olarak adlandırılan iki kutbu vardır. Gezegenlerin manyetik kutupları, genellikle dönüş eksenine yakındır. Dünya'nın manyetik kutbuyla kuzey kutbu arasında 11°, Jüpiter'inkilerde 10°, açı vardır. Satürn'ünkilerse hemen hemen çakışıktır. Uranüs ve Neptün, burada ötekilerden ayrılır. Eksenler arasındaki açı Uranüs'te 58,6°, Neptün'de 46°dır. Manyetik alanların yönlerinin, neden dönüş eksenleriyle çakışmadığı meselesi de pek anlaşılmış değil. Üstelik, Merkür ve Dünya'nın manyetik alanları öteki gezegenlerinkiyle ters yöndedir.

MANYETİK KALKANLAR
Bizi Güneş'ten ve diğer yıldızlardan gelen zararlı ışınımdan koruyan en önemli kalkan, manyetik alandır. Manyetik alanın, gezegenin çevresinde oluşturduğu doğal kalkana manyetosfer deniyor. Tüm gezegenler için basit bir manyetosfer tanımı:

"Bir gezegenin kendi manyetik alanının oluşturduğu, elektrik yüklü parçacıkları içeren katman" şeklinde yapılabilir. Manyetosferler, manyetik alanın yapısına bağlı olarak yaklaşık küresel biçimdedir.

Manyetosferlerin Güneş rüzgârıyla karşılaştığı yerlerde, yay biçiminde bir şok dalgası meydana gelir. Şok dalgalarının oluşabilmesi için bir cismin, ona doğru gelen rüzgâr içinde yayılan dalgalardan daha hızlı ilerlemesi gerekir. Böylece Güneş rüzgârı, karşısındaki manyetik kalkanı fark edemez. Fark edemeyeceği ve çevresinden akıp gidemediği için de onunla çarpışır. Şok dalgasını geçen plazma, manyetik alanın etkisiyle ve Güneş rüzgârının oluşturduğu basınçla, gezegenin arkasında bir kuyruk oluşturur. Dünya'nın manyetik kuyruğunun uzunluğu, birkaç milyon kilometreyi bulabilmektedir. Ayrıca plazmanın Dünya'ya en çok yaklaştığı yer, manyetosferin Güneş'e bakan yönüdür. Çünkü burada Güneş rüzgârı manyetosfer üzerinde basınç oluşturur ve onu iter. Dünya'dan bu nokta, yaklaşık 64.000 km uzaklıktadır. Bu, kalınlığı ortalama 300 km olan atmosferle karşılaştırıldığında, çok yukarıda kalır. Bir gezegenin manyetik alanı ne kadar güçlüyse, manyetosfer de o denli büyük olur.

Manyetik alanların dolayısıyla da manyetosferlerin biçimine baktığımızda manyetik alan çizgilerinin, manyetik kutuplarda gezegenlere dik girdiğini görürüz. Bu, manyetik alanın yapısından kaynaklanır. Düzgün yapıdaki manyetik özelikler taşıyan tüm cisimler için geçerlidir. Manyetosferler, önemli miktarlarda plazma içerir. Kutuplarda bu plazmakısmen de olsa gezegenle buluştuğundan, atmosferin üst kısımlarıyla etkileşime girer.

DÜNYA'NIN MANYETİK KALKANI "VAN ALLEN KUŞAKLARI"
Kutuplara yakın yerlerde gözlenen, kutup ışıkları, manyetik alanın ve manyetosferin varlığını gösteren,belirgin ipuçlarıdır. 1907'de, Carl Stormer adlı bilim adamı, elektrik yüklü parçacıkların, manyetik alan içinde hapsedilebileceğini göstermişti. Herhangi bir durgun manyetik alan içindeki parçacıkların üzerindeki kuvvetler, bu parçacıkların, manyetik alanın içinde, yay biçimli yollar izlemelerine yol açıyordu.

1958 yılında, ilk uydulardan, Explorer 1 ve 3 uydularının, algılayıcılarıyla yapılan gözlemlerde, James Van Allen ve öğrencileri, Dünya'nın çevresini saran, elektrik yüklü bölgeyi, gözlemeyi başardılar. Daha sonraki gözlemlerde, parçacıkların temelde, iki ayrı bölgede yakalandığı keşfedildi. Bunlar, biri içte, biri de dışta Dünya'yı saran iki kuşakta yoğunlaşmıştı. Bu kuşaklara, Van Allen Radyasyon Kuşakları dendi.

Manyetik alandan oluşan manyetik alan çizgileri, Kuzey Kutbu'dan çıkar, dev yaylar halinde Dünya'nın çevresine yayılır ve Güney Kutbu'nda tekrar Dünya'ya girer. Allen Radyasyon Kuşakları'ndaki parçacıkların bir kaynağı da, kozmik parçacıkların ve Güneş'ten gelen yüksek enerjili parçacıkların, atmosferin üst katmanlarından koparttığı nötronlardır. Böylece, uzaya savrulan parçacıkların küçük bir bölümü, elektronlara ve protonlara ayrışır. Bu parçacıkları, manyetik alan hemen yakalar. Parçacıkların manyetosferde ne kadar kalacakları, bulundukları bölgedeki manyetik alanın kuvvetine bağlıdır. Manyetik alan kuvveti, Dünya'ya yakınlaştıkça artar.

Manyetosfer, manyetik alan çizgileri, boyunca ilerler. Alan çizgilerinin atmosfere girdiği yerlerde, yani kutup bölgelerinde, yüklü parçacıklar, atmosferin üst katmanlarında, atmosferdeki gazlarla etkileşime girer. Bu bölgelerde, kutup ışıklarının gözlenmesinin nedeni budur. Manyetik alanın, Güneş rüzgarıyla karşılaştığı yerde, yay biçiminde bir şok dalgası oluşur. Yüklü parçacıkların bir bölümü manyetik alan içinde yakalanırken, bir bölümü de bir uçağın çevresinden akıp giden hava gibi, manyetosferin çevresinden akar. Bunun sonucunda, Gezegen'in arkasında, uzunluğu birkaç milyon km.yi bulabilen bir kuyruk oluşur.