Jonų srovės ir natūralūs magnetiniai reiškiniai
Jei įkrautos dalelės juda dujose esant išoriniam magnetiniam laukui, jos gali laisvai aprašyti didelę savo magnetrono trajektorijos dalį. Tačiau kiekviena trajektorija nebūtinai baigiasi iki galo. Jį gali sulaužyti judančios dalelės ir bet kurios dujų molekulės susidūrimas.
Tokie susidūrimai kartais tik iškreipia dalelių judėjimo kryptį, perkeldami jas į naujas trajektorijas; tačiau esant pakankamai stipriam susidūrimui, galima ir dujų molekulių jonizacija. Per laikotarpį po susidūrimo, vedančio į jonizaciją, būtina atsižvelgti į tai, kad egzistuoja trys įkrautos dalelės – pirminė judanti dalelė, dujų jonas ir išlaisvintas elektronas. Jonizuojančios dalelės judesius prieš susidūrimą, dujų joną, išleistą elektroną ir jonizuojančiosios dalelės po susidūrimo veikia Lorentzo pajėgos.
Jonizuojančių ir jonizuotų dalelių sąveika su magnetiniu lauku, kai šios dalelės juda dujose, sukelia įvairius gamtos magnetinius reiškinius – aurorą, dainuojančią liepsną, saulės vėją ir magnetines audras.
Poliarinės šviesos
Šiaurės pašvaistė yra kartais matomas švytėjimas danguje. Žemės šiaurinio ašigalio regione. Šis reiškinys atsiranda dėl atmosferos molekulių dejonizacijos po to, kai jas jonizuoja saulės spinduliuotė. Panašus reiškinys pietiniame Žemės pusrutulyje vadinamas pietine šviesa. Saulė skleidžia didelius energijos kiekius įvairiomis formomis. Viena iš šių formų yra įvairių rūšių greitai įkraunamos dalelės, spinduliuojančios visomis kryptimis. Dalelės, judančios link Žemės, patenka į geomagnetinį lauką.
Visos įkrautos dalelės iš nežemiškos erdvės, patenkančios į geomagnetinį lauką, nepriklausomai nuo pradinės judėjimo krypties, juda lauko linijas atitinkančiomis trajektorijomis. Kadangi visos šios jėgos linijos išeina iš vieno Žemės poliaus ir patenka į priešingą polių, judančios įkrautos dalelės atsiduria viename ar kitame Žemės ašigalyje.
Greitai įkrautos dalelės, patenkančios į Žemės atmosferą netoli ašigalių, susiduria su atmosferos molekulėmis. Saulės spinduliuotės dalelių ir dujų molekulių susidūrimai gali sukelti pastarųjų jonizaciją, o iš kai kurių molekulių išmušami elektronai. Dėl to, kad jonizuotos molekulės turi daugiau energijos nei dejonizuotos, elektronai ir dujų jonai linkę rekombinuotis. Tais atvejais, kai jonai vėl susijungia su anksčiau prarastais elektronais, išsiskiria elektromagnetinė energija. Terminas „aurora“ naudojamas apibūdinti matomą šios elektromagnetinės spinduliuotės dalį.
Geomagnetinio lauko buvimas yra vienas iš palankių veiksnių visoms gyvybės formoms, nes šis laukas tarnauja kaip „stogas“, saugantis centrinę Žemės rutulio dalį nuo nuolatinio bombardavimo greitomis saulės kilmės dalelėmis.
Dainuojanti liepsna
Liepsna, patalpinta į kintamąjį magnetinį lauką, gali generuoti garsus magnetinio lauko dažniu. Liepsna susideda iš aukštos temperatūros dujinių produktų, susidarančių tam tikrų cheminių reakcijų metu. Kai, veikiant aukštai temperatūrai, orbitos elektronai atsiskiria nuo kai kurių dujų molekulių, susidaro turtingas laisvųjų elektronų ir teigiamų jonų mišinys.
Tokiu būdu liepsna generuoja ir elektronus, ir teigiamus jonus, kurie gali būti elektros srovės nešikliai. Tuo pačiu metu liepsna sukuria temperatūros gradientus, kurie sukelia konvekcinius dujų srautus, kurie sudaro liepsną.Kadangi elektros krūvininkai yra neatsiejama dujų dalis, konvekciniai srautai taip pat yra elektros srovės.
Šios konvekcinės elektros srovės, esančios liepsnoje, esant išoriniam magnetiniam laukui, yra veikiamos Lorenco jėgų. Priklausomai nuo srovės ir lauko sąveikos pobūdžio, išorinis magnetinis laukas gali sumažinti arba padidinti liepsnos ryškumą.
Liepsnoje esančių dujų, sąveikaujančių su kintamu magnetiniu lauku, slėgį moduliuoja Lorenco jėgos, veikiančios konvekcinius srautus. Kadangi dėl dujų slėgio moduliacijos susidaro garso virpesiai, liepsna gali tarnauti kaip keitiklis, paverčiantis elektros energiją į garsą.Liepsna, turinti aprašytas savybes, vadinama dainuojančia liepsna.
Magnetosfera
Magnetosfera yra Žemės aplinkos sritis, kurioje magnetinis laukas vaidina dominuojantį vaidmenį. Šis laukas yra pačios Žemės magnetinio lauko arba geomagnetinio lauko ir magnetinių laukų, susijusių su saulės spinduliuote, vektorinė suma. Kaip perkaitintas kūnas, patiriantis stiprius šiluminius ir radioaktyvius trikdžius, Saulė išmeta didžiulius kiekius plazmos, kurią sudaro maždaug pusė elektronų ir pusė protonų.
Nors plazma yra išstumtas iš Saulės paviršiaus į visas puses, nemaža jo dalis, tolstant nuo Saulės, veikiama Saulės judėjimo erdvėje suformuoja taką, nukreiptą daugiau ar mažiau viena kryptimi. Ši plazmos migracija vadinama saulės vėju.
Kol saulės vėją sudarantys elektronai ir protonai juda kartu, turėdami vienodą koncentraciją, jie nesukuria magnetinio lauko. Tačiau bet kokie jų dreifo greičio skirtumai sukuria elektros srovę, o koncentracijos skirtumai sukuria įtampą, galinčią generuoti elektros srovę. Kiekvienu atveju plazmos srovės sukuria atitinkamus magnetinius laukus.
Žemė yra saulės vėjo kelyje. Kai jo dalelės ir su jomis susijęs magnetinis laukas artėja prie Žemės, jos sąveikauja su geomagnetiniu lauku. Dėl sąveikos keičiasi abu laukai. Taigi geomagnetinio lauko formą ir charakteristikas iš dalies lemia pro jį sklindantis saulės vėjas.
Saulės spinduliavimo aktyvumas yra labai įvairus tiek laike, tiek erdvėje – Saulės paviršiuje.Kai saulė sukasi apie savo ašį, saulės vėjas yra srauto būsenoje. Dėl to, kad Žemė taip pat sukasi apie savo ašį, saulės vėjo ir geomagnetinio lauko sąveikos pobūdis taip pat nuolat kinta.
Esminės šių kintančių sąveikų apraiškos vadinamos magnetosferos audromis saulės vėje ir magnetinėmis audromis geomagnetiniame lauke. Kiti reiškiniai, susiję su saulės vėjo dalelių ir magnetosferos sąveika, yra aukščiau paminėtos auroros ir elektros srovė, tekanti atmosferoje aplink Žemę iš rytų į vakarus.