Πόσο διαφορετική είναι η μαγνητόσφαιρα του Δία από τη γήινη;

Ως μαγνητόσφαιρα ορίζουμε το χώρο γύρω από ένα ουράνιο σώμα (άστρο, πλανήτη κλπ) στον οποίο κυριαρχεί το μαγνητικό πεδίο που οφείλεται στο σώμα αυτό. Οι συνεισφορές, για παράδειγμα από το μαγνητικό πεδίο των υπόλοιπων πλανητών θεωρούνται αμελητέες.  

Για τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος που έχουν “ισχυρό” μαγνητικό πεδίο (και όχι μόνο σε τμήματα της επιφάνειάς τους όπως ο Άρης), μπορούμε να ορίσουμε την αντίστοιχη μαγνητόσφαιρα. Τέτοιες περιπτώσεις είναι φυσικά η Γη αλλά και οι γιγάντιοι, αέριοι πλανήτες Δίας και Κρόνος. Ποιες διαφορές μπορούμε να διακρίνουμε μεταξύ της γήινης μαγνητόσφαιρας και των μαγνητοσφαιρών των γιγάντιων πλανητών Δία και Κρόνου; 

Αρχικά είναι χρήσιμο να εισάγουμε ορισμένες κλίμακες μεγέθους και χρόνου. Η Γη έχει μέση ακτίνα περίπου 6371 χιλιόμετρα (είναι ελαφρώς μεγαλύτερη στον ισημερινό) ενώ εκτελεί μια πλήρη περιστροφή σε περίπου 24 ώρες (1 γήινη ημέρα). Ένα γήινο έτος (μια πλήρης τροχιά γύρω από τον Ήλιο) αντιστοιχεί σε περίπου 365 μέρες. Ο Διας έχει μέση ακτίνα 69911 χιλιόμετρα (11 φορές μεγαλύτερος από τη Γη), ενώ ένα έτος του αντιστοιχεί σε κάτι λιγότερο από 12 γήινα έτη. Τέλος, ο Κρόνος έχει μέση ακτίνα 58232 χιλιόμετρα (9 φορές μεγαλύτερος από τη Γη), ενώ ένα έτος του αντιστοιχεί σε περίπου 29.5 γήινα έτη. 

Τι γίνεται όμως με τις “ημέρες” στον Δία και τον Κρόνο; Μια ημέρα στον Κρόνο διαρκεί περίπου 10.5 ώρες ενώ στον Δία ακόμα λιγότερο: 9 ώρες και 55 λεπτά περίπου. Επομένως, οι τεράστιοι αυτοί πλανήτες, περιστρέφονται εξαιρετικά γρήγορα! Αυτό όπως θα δούμε στη συνέχεια, έχει σημαντικές επιπτώσεις στις μαγνητόσφαιρές τους.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης μπορεί να περιγραφεί με αρκετά καλή ακρίβεια ως ένα μαγνητικό δίπολο – θυμηθείτε την κλασική εικόνα με τα ρινίσματα σιδήρου ανάμεσα σε έναν ραβδόμορφο μαγνήτη που συναντήσαμε κάποτε στο σχολείο. Ωστόσο, λόγω του ηλιακού ανέμου, η μαγνητόσφαιρα της Γης τελικά παίρνει το σχήμα που βλέπουμε στην εικόνα 1. Εκτείνεται περίπου 10 γήινες ακτίνες (37000 χιλιόμετρα) προς την κατεύθυνση του Ήλιου.

Ας δούμε όμως πώς είναι η αντίστοιχη εικόνα για τη μαγνητόσφαιρα του Δία. Με μια γρήγορη ματιά στην εικόνα 2, θα παρατηρήσετε ότι οι ομοιότητες είναι πολλές! Φυσικά, η κλίμακα μεγέθους είναι πολύ διαφορετική, καθώς το μαγνητικό πεδίο του είναι 20 χιλιάδες φορές ισχυρότερο ενώ η μαγνητόσφαιρα εκτείνεται σε απόσταση ίση με τουλάχιστον 60 ακτίνες Δία (ή 660 ακτίνες Γης). 

Υπάρχουν όμως 2 μεγάλες διαφορές που τελικά δεν επιτρέπουν να χρησιμοποιήσουμε, τουλάχιστον με την ίδια ακρίβεια, το μαγνητικό δίπολο για τον Δία. 

Πρώτον, ένας από τους πολλούς δορυφόρους του Δια, η Ιώ, είναι ηφαιστιογενής και εκτοξεύει μεγάλη ποσότητα υλικού στη μαγνητόσφαιρα – περίπου ένα τόνο το δευτερόλεπτο! Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένας τόρος (ή… ντόνατ) πλάσματος στην εσωτερική μαγνητόσφαιρα του Δία. Δεύτερον, η γρήγορη περιστροφή έχει ως αποτέλεσμα τη μεγάλη συγκέντρωση πλάσματος κοντά στο ισημερινό επίπεδο της μαγνητόσφαιρας καθώς και τη δημιουργία ρεύματος που τελικά ενισχύει το μαγνητικό πεδίο σε εκείνη την περιοχή. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένας “δίσκος” στη μαγνητόσφαιρα με την “ευφυή” ονομασία… “μαγνητοδίσκος” (magnetodisc). Αντίστοιχη “δομή” μαγνητοδίσκου συναντάμε και στον Κρόνο.

Ας κάνουμε τώρα ένα νοητό πείραμα, υποθέτοντας ότι μπορούμε να “δούμε” τη ροή του ηλιακού ανέμου καθώς διαχέεται στον διαπλανητικό χώρο. Θα βλέπαμε τότε τη γήινη μαγνητόσφαιρα ως μια “άδεια” σχετικά κοιλότητα στη ροή του ηλιακού ανέμου. Γύρω από τον Δία όμως, η ροή αυτή θα διαταρασσόταν ακόμα περισσότερο. Η μαγνητόσφαιρα του Δία θα φαινόταν σαν μια πραγματικά τεράστια κοιλότητα στον διαπλανητικό χώρο. 
Αν δοκιμάσετε μάλιστα να κάνετε μερικούς υπολογισμούς με τα παραπάνω νούμερα, θα καταλήξετε στο εξής εκπληκτικό αποτέλεσμα: ολόκληρη σχεδόν η μαγνητόσφαιρα της Γης χωράει άνετα στο εσωτερικό του Δία!