Ionske struje i prirodni magnetski fenomeni
Ako se nabijene čestice gibaju u plinu u prisutnosti vanjskog magnetskog polja, one mogu slobodno opisati značajan dio svoje magnetronske putanje. Međutim, svaka putanja ne mora nužno biti u potpunosti dovršena. Može se razbiti sudarom između pokretne čestice i bilo koje molekule plina.
Takvi sudari ponekad samo skreću smjer gibanja čestica, prebacujući ih na nove putanje; međutim, kod dovoljno jakih sudara moguća je i ionizacija molekula plina. U razdoblju nakon sudara koje dovodi do ionizacije, potrebno je uzeti u obzir postojanje tri nabijene čestice - izvorne pokretne čestice, plinovitog iona i oslobođenog elektrona. Na kretanje ionizirajuće čestice prije sudara, plinovitog iona, oslobođenog elektrona i ionizirajuće čestice nakon sudara utječe Lorentzove sile.
Interakcija ionizirajućih i ioniziranih čestica s magnetskim poljem dok se te čestice kreću u plinu dovodi do raznih prirodnih magnetskih pojava - polarne svjetlosti, raspjevanog plamena, solarnog vjetra i magnetskih oluja.
Polarna svjetla
Polarna svjetlost je sjaj na nebu koji se ponekad vidi. područje sjevernog Zemljinog pola. Ovaj fenomen nastaje kao rezultat deionizacije atmosferskih molekula nakon što su ionizirane sunčevim zračenjem. Slična pojava na južnoj Zemljinoj hemisferi naziva se južna svjetlost. Sunce emitira velike količine energije u mnogo različitih oblika. Jedan od tih oblika su nabijene brze čestice raznih vrsta koje zrače u svim smjerovima. Čestice koje se kreću prema Zemlji padaju u geomagnetsko polje.
Sve nabijene čestice iz izvanzemaljskog prostora koje padnu u geomagnetsko polje, bez obzira na početni smjer kretanja, kreću se putanjama koje odgovaraju linijama polja. Budući da sve te linije sile izlaze iz jednog pola Zemlje i ulaze u suprotni pol, nabijene čestice koje se kreću završavaju na jednom ili drugom polu Zemlje.
Brzo nabijene čestice koje ulaze u Zemljinu atmosferu blizu polova susreću se s atmosferskim molekulama. Sudari između čestica sunčevog zračenja i molekula plina mogu dovesti do ionizacije potonjih, a elektroni bivaju izbačeni iz nekih molekula. Zbog činjenice da ionizirane molekule imaju više energije od deioniziranih, elektroni i ioni plina teže se rekombinirati. U slučajevima kada se ioni ponovno sjedine s prethodno izgubljenim elektronima, emitira se elektromagnetska energija. Izraz "aurora" koristi se za opisivanje vidljivog dijela ovog elektromagnetskog zračenja.
Prisutnost geomagnetskog polja jedan je od povoljnih čimbenika za sve oblike života, jer ovo polje služi kao "krov" koji štiti središnji dio zemaljske kugle od kontinuiranog bombardiranja brzim česticama sunčevog podrijetla.
Raspjevani plamen
Plamen postavljen u izmjenično magnetsko polje može stvarati zvukove na frekvenciji magnetskog polja. Plamen se sastoji od plinovitih produkata visoke temperature koji nastaju tijekom određenih kemijskih reakcija. Kada se pod utjecajem visoke temperature orbitalni elektroni odvoje od nekih molekula plina, stvara se bogata mješavina slobodnih elektrona i pozitivnih iona.
Na taj način plamen stvara i elektrone i pozitivne ione, koji mogu poslužiti kao prijenosnici za održavanje električne struje. Istovremeno plamen stvara gradijente temperature koji uzrokuju konvektivna strujanja plinova koji tvore plamen.Budući da su nositelji električnog naboja sastavni dio plinova, konvekcijska strujanja su ujedno i električne struje.
Ove konvekcijske električne struje koje postoje u plamenu, u prisutnosti vanjskog magnetskog polja, podložne su djelovanju Lorentzovih sila. Ovisno o prirodi interakcije između struje i polja, primjena vanjskog magnetskog polja može smanjiti ili povećati svjetlinu plamena.
Tlak plinova u plamenu koji su u interakciji s izmjeničnim magnetskim poljem moduliran je Lorentzovim silama koje djeluju na konvekcijske tokove. Budući da zvučne vibracije nastaju kao rezultat modulacije tlaka plina, plamen može poslužiti kao pretvarač koji električnu energiju pretvara u zvuk.Plamen koji ima opisana svojstva naziva se pjevajući plamen.
Magnetosfera
Magnetosfera je područje Zemljinog okoliša u kojem magnetsko polje ima dominantnu ulogu. Ovo polje je vektorski zbroj Zemljinog vlastitog magnetskog polja ili geomagnetskog polja i magnetskih polja povezanih sa sunčevim zračenjem. Kao pregrijano tijelo koje prolazi kroz jake toplinske i radioaktivne poremećaje, Sunce izbacuje goleme količine plazme koja se sastoji od otprilike pola elektrona i pola protona.
Iako plazma je izbačen sa površine Sunca u svim smjerovima, njegov značajan dio, udaljavajući se od Sunca, tvori trag usmjeren manje-više u jednom smjeru pod utjecajem kretanja Sunca u prostoru. Ova migracija plazme naziva se solarni vjetar.
Sve dok se elektroni i protoni koji čine Sunčev vjetar kreću zajedno, u jednakim koncentracijama, oni ne stvaraju magnetsko polje. Međutim, sve razlike u njihovoj brzini pomicanja stvaraju električnu struju, a razlike u koncentraciji stvaraju napon koji može proizvesti električnu struju. U svakom slučaju, struje plazme stvaraju odgovarajuća magnetska polja.
Zemlja je na putu sunčevog vjetra. Kada se njegove čestice i njihovo magnetsko polje približavaju Zemlji, one stupaju u interakciju s geomagnetskim poljem. Kao rezultat interakcije mijenjaju se oba polja. Dakle, oblik i karakteristike geomagnetskog polja dijelom su određeni sunčevim vjetrom koji prolazi kroz njega.
Radijativna aktivnost Sunca izuzetno je promjenjiva iu vremenu iu prostoru — po površini Sunca.Kada se sunce okreće oko svoje osi, solarni vjetar je u stanju fluksa. Zbog činjenice da se Zemlja također okreće oko svoje osi, priroda interakcije između Sunčevog vjetra i geomagnetskog polja također se stalno mijenja.
Bitne manifestacije ovih promjenjivih interakcija nazivaju se magnetosferske oluje u solarnom vjetru i magnetske oluje u geomagnetskom polju. Ostali fenomeni povezani s interakcijama između čestica sunčevog vjetra i magnetosfere su gore spomenute aurore i električna struja koja teče u atmosferi oko Zemlje od istoka prema zapadu.