الغلاف المغناطيسي

عند النظر إلى جرم سماوي من جهة الشمس، قد تؤدي حركته المدارية إلى ضغط غلافه المغناطيسي المتناظر قليلاً، وتمديده في الاتجاه المعاكس لحركته (في حالة الأرض، من الغرب إلى الشرق). يُعرف هذا باسم عدم تناظر الفجر والغسق . ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

تشكل الصدمة القوسية الطبقة الخارجية للغلاف المغناطيسي، وهي الحد الفاصل بين الغلاف المغناطيسي والوسط المحيط به. بالنسبة للنجوم، عادةً ما تكون هذه المنطقة هي الحد الفاصل بين الرياح النجمية والوسط بين النجوم ؛ أما بالنسبة للكواكب، فتتناقص سرعة الرياح الشمسية هناك كلما اقتربت من الغلاف المغناطيسي. ^{[ 10 ]} نتيجةً للتفاعلات مع الصدمة القوسية، يكتسب بلازما الرياح النجمية تباينًا كبيرًا ، مما يؤدي إلى اضطرابات بلازمية متنوعة في اتجاهي التيار قبل الصدمة القوسية وبعدها. ^{[ 11 ]}

الغلاف المغناطيسي هو المنطقة الواقعة بين موجة الصدمة الأمامية والغلاف المغناطيسي. يتشكل بشكل رئيسي من الرياح الشمسية المصطدمة، مع احتوائه على كمية ضئيلة من البلازما من الغلاف المغناطيسي. ^{[ 12 ]} وهي منطقة تتميز بتدفق عالٍ لطاقة الجسيمات ، حيث يتغير اتجاه وشدة المجال المغناطيسي بشكل غير منتظم. ويعود ذلك إلى تجمع غاز الرياح الشمسية الذي خضع لعملية التوازن الحراري . ويعمل الغلاف المغناطيسي كوسادة تنقل الضغط الناتج عن تدفق الرياح الشمسية وحاجز المجال المغناطيسي الناتج عن الجسم. ^{[ 4 ]}

الغلاف المغناطيسي هو منطقة في الغلاف المغناطيسي تتوازن فيها الضغوط الناتجة عن المجال المغناطيسي للكوكب مع الضغوط الناتجة عن الرياح الشمسية. ^{[ 3 ]} وهو عبارة عن التقاء الرياح الشمسية المصطدمة من الغلاف المغناطيسي الخارجي مع المجال المغناطيسي للجسم والبلازما من الغلاف المغناطيسي. ولأن جانبي هذا الالتقاء يحتويان على بلازما ممغنطة، فإن التفاعلات بينهما معقدة. يعتمد تركيب الغلاف المغناطيسي على عدد ماخ ونسبة بيتا للبلازما، بالإضافة إلى المجال المغناطيسي. ^{[ 13 ]} يتغير حجم الغلاف المغناطيسي وشكله مع تقلبات الضغط الناتج عن الرياح الشمسية. ^{[ 14 ]}

في الجهة المقابلة للمجال المغناطيسي المضغوط، يمتد ذيل الغلاف المغناطيسي، حيث يمتد الغلاف المغناطيسي إلى ما وراء الجسم الفلكي. ويتكون من فصين، يُعرفان بفصي الذيل الشمالي والجنوبي . تتجه خطوط المجال المغناطيسي في فص الذيل الشمالي نحو الجسم، بينما تتجه تلك الموجودة في فص الذيل الجنوبي بعيدًا عنه. وتكون فصوص الذيل شبه خالية، مع وجود عدد قليل من الجسيمات المشحونة التي تعاكس تدفق الرياح الشمسية. ويفصل بين الفصين صفيحة بلازمية، وهي منطقة يكون فيها المجال المغناطيسي أضعف، وكثافة الجسيمات المشحونة أعلى. ^{[ 15 ]}

فوق خط استواء الأرض ، تصبح خطوط المجال المغناطيسي شبه أفقية، ثم تعود لتتصل مجددًا عند خطوط العرض العليا. مع ذلك، عند الارتفاعات العالية، يتعرض المجال المغناطيسي لتشوه كبير بفعل الرياح الشمسية ومجالها المغناطيسي الشمسي. على الجانب النهاري من الأرض، ينضغط المجال المغناطيسي بشكل كبير بفعل الرياح الشمسية إلى مسافة تقارب 65,000 كيلومتر (40,000 ميل) . يبلغ سمك موجة الصدمة الأمامية للأرض حوالي 17 كيلومترًا (11 ميلًا) ^{[ 16 ]} وتقع على بعد حوالي 90,000 كيلومتر (56,000 ميل) من الأرض. ^{[ 17 ]} يقع الغلاف المغناطيسي النهاري على مسافة تتراوح بين 30,000 و60,000 كيلومتر فوق سطح الأرض. وقد شُبّه الغلاف المغناطيسي للأرض بالمنخل لأنه يسمح لجزيئات الرياح الشمسية بالدخول. تحدث اضطرابات كلفن-هيلمهولتز عندما تتحرك دوامات كبيرة من البلازما على طول حافة الغلاف المغناطيسي بسرعات مختلفة عن سرعة الغلاف المغناطيسي نفسه، مما يؤدي إلى انزلاق البلازما. ينتج عن ذلك إعادة اتصال مغناطيسي ، ومع انقطاع خطوط المجال المغناطيسي وإعادة اتصالها، تتمكن جزيئات الرياح الشمسية من دخول الغلاف المغناطيسي. ^{[ 18 ]} على الجانب المظلم من الأرض، يمتد المجال المغناطيسي في ذيل الغلاف المغناطيسي، الذي يتجاوز طوله 6,300,000 كيلومتر (3,900,000 ميل) . ^{[ 3 ]} يُعد ذيل الغلاف المغناطيسي للأرض المصدر الرئيسي للشفق القطبي . ^{[ 15 ]} كما أشار علماء ناسا إلى أن ذيل الغلاف المغناطيسي للأرض قد يتسبب في "عواصف غبارية" على سطح القمر من خلال خلق فرق جهد بين جانبيه المضيء والمظلم. ^{[ 19 ]} يُشار إلى مركز صفيحة البلازما في الذيل بالصفيحة المحايدة، وهي المنطقة التي تلتقي فيها خطوط المجال المغناطيسي من كل فص. لذا، يُعدّ هذا الموقع نقطة إعادة اتصال مهمة في الذيل. وبعيدًا عن حالة السكون، من المعروف أن طبقة البلازما تُظهر حركات جماعية تُؤدي إلى إمالة الطبقة المحايدة بالنسبة لمستوى مسار الشمس ، مُنتجةً تذبذبات تُعرف بحركات الرفرفة. ^{[ 20 ] [ 21 ]} تتكون هذه الحركات من تذبذبات طبقة البلازما في اتجاه الشمال والجنوب. وقد يكون تشبيهها بأكياس الرياح مفيدًا في تصور هذه الحركات.    

تُولّد العديد من الأجرام السماوية أغلفة مغناطيسية وتحافظ عليها. في المجموعة الشمسية ، يشمل ذلك الشمس، وعطارد ، والأرض ، والمشتري ، وزحل ، وأورانوس ، ونبتون ، ^{[ 22 ]} وجانيميد . يُعد الغلاف المغناطيسي للمشتري أكبر غلاف مغناطيسي كوكبي في المجموعة الشمسية، إذ يمتد إلى 7 ملايين كيلومتر (4.3 مليون ميل) في الجانب النهاري، ويكاد يصل إلى مدار زحل في الجانب الليلي. ^{[ 23 ]} ويُعدّ الغلاف المغناطيسي للمشتري أقوى من غلاف الأرض بعشرة أضعاف ، وعزمه المغناطيسي أكبر بنحو 18 ألف مرة. ^{[ 24 ]} أما الزهرة والمريخ وبلوتو ، فلا تمتلك مجالًا مغناطيسيًا ذاتيًا . وقد يكون لهذا الأمر تأثيرات كبيرة على تاريخها الجيولوجي. ويُفترض أن الزهرة والمريخ ربما فقدا مياههما البدائية نتيجة التفكك الضوئي والرياح الشمسية. إن وجود غلاف مغناطيسي قوي، إن وجد، من شأنه أن يبطئ هذه العملية بشكل كبير. ^{[ 22 ] [ 25 ]} 

يُعتقد أن الأغلفة المغناطيسية المتولدة عن الكواكب الخارجية شائعة، على الرغم من أن الاكتشافات الأولى لم تظهر إلا في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين. في عام 2014، تم استنتاج وجود مجال مغناطيسي حول الكوكب HD 209458 b من خلال طريقة تبخر الهيدروجين منه. ^{[ 27 ] [ 28 ]} في عام 2019، قُدِّرت قوة المجالات المغناطيسية السطحية لأربعة كواكب عملاقة حارة ، وتراوحت بين 20 و120 غاوس، مقارنةً بالمجال المغناطيسي السطحي لكوكب المشتري البالغ 4.3 غاوس. ^{[ 29 ] [ 30 ]} في عام 2020، تم رصد انبعاث راديوي في نطاق 14-30  ميجاهرتز من نظام تاو بوتيس ، والذي يُرجَّح ارتباطه بإشعاع السيكلوترون المنبعث من قطبي تاو بوتيس b، والذي قد يكون مؤشرًا على وجود مجال مغناطيسي كوكبي. ^{[ 31 ] [ 32 ]} في عام 2021، تم تأكيد وجود مجال مغناطيسي ناتج عن كوكب نبتون الساخن HAT-P-11b . ^{[ 33 ]} وفي عام 2023، تم رصد أول مجال مغناطيسي غير مؤكد ناتج عن كوكب أرضي خارج المجموعة الشمسية على الكوكب YZ Ceti b . ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}