Википедист (автор, редактор) с 2008. Интересы широкие - мироустройство - физика, история... · 16 авг 2021
Плотная атмосфера Земли является более надёжной защитой от ионизирующего (а также и губительного ультрафиолетового) излучения, чем магнитосфера.
1. Кратко.
Если Земля лишится магнитосферы, то КОРПУСКУЛЯРНАЯ составляющая солнечной радиации до тропосферы (8-18 км от поверхности Земли, там где летают пассажирские самолёты) не дойдёт - поглотится в стратосфере. Точнее ионосфера, которая так и называется именно по причине поглощения корпускулярного, т.е. состоящего из заряженных [и нейтральных] частиц: альфа- (ядра гелия), бета- (электроны, [позитроны]), протоны [и нейтроны], станет ниже. Сейчас стратосфера заканчивается на высоте ~45-50 км.
[в квадратных скобках курсивом написано то, что имеет отношение к терминологии, но не имеет отношения к солнечной радиации (излучению)]
Граница снизится километров, может быть, до 30, сейчас посчитать не готов, но на поверхности Земли, по крайней мере в тактической перспективе (сотни тысяч лет), ничего не изменится.
Очевидно, станут чаще, ярче, и появятся в низких широтах, полярные сияния.
В стратегической перспективе, без защиты магнитосферы, солнечный ветер (корпускулярная составляющая солнечного излучения или, если угодно, радиации) может усилить диссипацию атмосферы - рассеивание атмосферы в космическое пространство вследствие передачи дополнительной энергии от частиц солнечного ветра молекулам атмосферы.
А вот для ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ составляющей солнечной радиации (солнечного излучения) ничего не изменится - магнитное поле Земли для ЭМ-излучения - не преграда - оно может отклонять или задерживать только заряженные частицы.
2. Подробнее.
Про радиацию вообще, солнечную радиацию в частности, и радиационные (излучающие) поражающие факторы ядерных реакция (ядерного/термоядерного взрыва).
Радиация - от лат. radiātio - сияние, блеск, излучение, от radiāre - испускать лучи, сиять, сверкать (кстати, это от radius - палочка, спица, луч, радиус, но это уже к заданному вопросу не относится.
Т.е "радиация" - это излучение; в общем случае - всякое - включая обычное видимое.
То, что в русском языке в бытовой речи называют радиацией - это ионизирующее излучение - а) корпускулярное (частицы): альфа-, бета-, короткоживущее нейтронное, высокоэнергетичные протоны и другие частицы (ядра других элементов), б) электромагнитное, с очень малой длинной волны - рентгеновское и гамма-излучение. Т.е. то излучение, которое может ионизировать (придавать заряд, менять структуру) других частиц - атомов, молекул.
Термин "солнечная радиация" является калькой из английского языка (Solar radiation) и подразумевает "солнечное излучение" - во всём диапазоне - от радиоволн до гамма-излучения (и то, и другое мизерно), включая инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, а также корпускулярное излучение.
Солнечный ветер - это как раз и есть корпускулярная (состоящая из частиц) составляющая солнечной радиации. В основном протоны и электроны. Что касается нейтронного излучения, которое является одним из основных поражающих факторов ядерного взрыва (а также радиацией в ядерных реакторах), то солнечном излучении их нет - нейтроны в свободном состоянии короткоживущие (~15 минут), даже до границ фотосферы Солнца не доберутся - в отличие от точечного и быстрого взрыва ядерной или нейтронной бомбы.
Электроны и протоны (а также альфа-частицы) имеют электрический заряд, поэтому подвержены воздействию магнитного поля Земли - тормозятся и отклоняются им. В отличие от электромагнитного излучения.
Из-за воздействия (довольно мощной) магнитосферы Земли, вокруг планеты имеют место радиационные пояса - Пояса Ван Алена - области концентрации захваченных магнитным полем высокоэнергетических частиц, протонов и электронов - именно эти радиационные пояса создавали наибольшую опасность для астронавтов, летевших на Луну.
Один пояс (в основном протоны) расположен на расстоянии 4000 км от поверхности Земли, другой (в основном электроны, которые обладают меньшей энергией) на расстоянии 17'000 км. Для сравнения высота орбиты МКС - 400 с небольшим километров, выше обитаемые спутники не запускают (кроме программы полётов на Луну). Хотя и на этой высоте, внутри корпуса МКС, радиационный фон превышает нормальный (на поверхности Земли) в ~350 раз.
Отклонение "солнечного ветра" происходит на расстоянии ~10 радиусов Земли.
Если бы у Земли пропала магнитосфера, то частицы солнечного ветра в плотных слоях атмосферы (в тропосфере) не преодолели бы и десятков-сотен метров:
(энергия электронов солнечного ветра десятки-сотни кэВ (0,01-0,1 МэВ), энергия протонов десятки МэВ, но они более тяжёлые, тормозиться будут ещё быстрее).
Что касается защиты атмосферой (имеющей толщину 100 км вообще и 10 км относительного плотного слоя тропосферы) от (корпускулярного) ионизирующего излучения, то для сравнения - если радиационный фон на Земле принять за 1, то на высоте 9 км (высота полёта пассажирских самолётов) он будет уже в более, чем 10 раз выше, а на высоте орбиты МКС (~400 км), где атмосферы нет вообще, но магнитное поле достаточно сильное - радиация превышает земной фон в ~300 раз (внутри станции, т.е. под защитой).
Т.е. атмосфера Земли на два порядка эффективнее радиационной защиты космического корабля (МКС). Без влияния магнитосферы.
Что же касается ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ составляющей солнечной радиации (излучения), то оно состоит из:
излучение радиодиапазона (редко, во время вспышек, и это излучение не имеет заметного пагубного воздействия на живые существа).
видимое излучение (с пиком после прохождения атмосферы в области жёлтого спектра). ~48% интенсивности.
ультрафиолетовое излучение (к счастью, в основном, особенно деструктивное для живых клеток, коротковолновое (жёсткое УФ), поглощается верхними слоями атмосферы и озоновым слоем).
рентгеновское излучение (мало)
гамма-излучение (практически отсутствует, т.к. гамма-излучение от термоядерных реакций, проходящих внутри Солнца поглощается, не достигнув поверхности Солнца).
Ответ очень короткий. Если бы не было геомагнитного поля, то Земля быстро лишилась бы атмосферы и воды практически полностью.
Это легко считается. Средняя скорость частиц Солнечного ветра (протоны, ядра гелия) равна 400 км/сек. При столкновении с молекулами атмосферы (N₂, O₂ ...) Солнечный ветер передаст им момент количества движения достаточный, чтобы покинуть Землю... Читать далее
До самой поверхности. Жизнь если бы и была возможна, то только в воде. Атмосфера бы от радиации не спасла бы, т.к. у нее был бы другой химический состав.