Ionski tokovi in naravni magnetni pojavi
Če se nabiti delci gibljejo v plinu v prisotnosti zunanjega magnetnega polja, lahko prosto opišejo pomemben del svoje magnetronske poti. Vendar pa ni nujno, da se vsaka pot popolnoma zaključi. Lahko se zlomi ob trku med premikajočim se delcem in katero koli molekulo plina.
Takšni trki včasih le odvrnejo smer gibanja delcev in jih prenesejo na nove trajektorije; pri dovolj močnih trkih pa je možna tudi ionizacija plinskih molekul. V obdobju po trku, ki vodi do ionizacije, je treba upoštevati obstoj treh nabitih delcev - prvotnega gibajočega se delca, plinskega iona in sproščenega elektrona. Na gibanje ionizirajočega delca pred trkom, plinskega iona, sproščenega elektrona in ionizirajočega delca po trku vpliva Lorentzove sile.
Medsebojno delovanje ionizirajočih in ioniziranih delcev z magnetnim poljem, ko se ti delci gibljejo v plinu, povzroča različne naravne magnetne pojave - polarni sij, pojoči plamen, sončni veter in magnetne nevihte.
Polarni sij
Severni sij je sij na nebu, ki ga včasih vidimo. območje severnega tečaja Zemlje. Ta pojav se pojavi kot posledica deionizacije atmosferskih molekul, potem ko jih ionizira sončno sevanje. Podoben pojav na južni polobli Zemlje imenujemo južni sij. Sonce oddaja velike količine energije v različnih oblikah. Ena od teh oblik so nabiti hitri delci različnih vrst, ki sevajo v vse smeri. Delci, ki se premikajo proti Zemlji, padejo v geomagnetno polje.
Vsi nabiti delci iz nezemeljskega prostora, ki padejo v geomagnetno polje, se ne glede na začetno smer gibanja premaknejo na trajektorije, ki ustrezajo silnicam polja. Ker vse te silnice izhajajo iz enega pola Zemlje in vstopajo v nasprotni pol, se premikajoči nabiti delci končajo na enem ali drugem polu Zemlje.
Hitro nabiti delci, ki vstopajo v Zemljino atmosfero blizu polov, naletijo na atmosferske molekule. Trki med delci sončnega sevanja in molekulami plina lahko povzročijo ionizacijo slednjih, iz nekaterih molekul pa izbijejo elektrone. Zaradi dejstva, da imajo ionizirane molekule več energije kot deionizirane, se elektroni in plinski ioni nagibajo k rekombinaciji. V primerih, ko se ioni ponovno združijo s predhodno izgubljenimi elektroni, se oddaja elektromagnetna energija. Izraz "aurora" se uporablja za opis vidnega dela tega elektromagnetnega sevanja.
Prisotnost geomagnetnega polja je eden od ugodnih dejavnikov za vse oblike življenja, saj to polje služi kot "streha", ki ščiti osrednji del zemeljske oble pred nenehnim obstreljevanjem s hitrimi delci sončnega izvora.
Pojoči plamen
Plamen, postavljen v izmenično magnetno polje, lahko ustvarja zvoke na frekvenci magnetnega polja. Plamen je sestavljen iz visokotemperaturnih plinastih produktov, ki nastanejo med določenimi kemičnimi reakcijami. Ko se pod vplivom visoke temperature orbitalni elektroni ločijo od nekaterih molekul plina, nastane bogata mešanica prostih elektronov in pozitivnih ionov.
Na ta način plamen ustvarja tako elektrone kot pozitivne ione, ki lahko služijo kot nosilci za vzdrževanje električnega toka. Hkrati plamen ustvarja temperaturne gradiente, ki povzročajo konvektivne tokove plinov, ki tvorijo plamen.Ker so nosilci električnega naboja sestavni del plinov, so tudi konvekcijski tokovi električni tokovi.
Ti konvekcijski električni tokovi, ki obstajajo v plamenu v prisotnosti zunanjega magnetnega polja, so podvrženi delovanju Lorentzovih sil. Odvisno od narave interakcije med tokom in poljem lahko uporaba zunanjega magnetnega polja zmanjša ali poveča svetlost plamena.
Tlak plinov v plamenu, ki medsebojno delujejo z izmeničnim magnetnim poljem, modulirajo Lorentzove sile, ki delujejo na konvekcijske tokove. Ker zvočne vibracije nastanejo kot posledica modulacije tlaka plina, lahko plamen služi kot pretvornik, ki pretvarja električno energijo v zvok.Plamen, ki ima opisane lastnosti, imenujemo pojoči plamen.
Magnetosfera
Magnetosfera je območje zemeljskega okolja, kjer ima magnetno polje prevladujočo vlogo. To polje je vektorska vsota Zemljinega lastnega magnetnega polja ali geomagnetnega polja in magnetnih polj, povezanih s sončnim sevanjem. Kot pregreto telo, ki je podvrženo močnim toplotnim in radioaktivnim motnjam, Sonce izstreli ogromne količine plazme, sestavljene iz približno polovice elektronov in polovice protonov.
čeprav plazma se izstreli s površine Sonca v vse smeri, njegov pomemben del, ki se odmika od Sonca, tvori sled, usmerjeno bolj ali manj v eno smer pod vplivom gibanja Sonca v vesolju. Ta migracija plazme se imenuje sončni veter.
Dokler se elektroni in protoni, ki sestavljajo sončni veter, gibljejo skupaj in imajo enake koncentracije, ne ustvarjajo magnetnega polja. Vse razlike v njihovi hitrosti odnašanja pa povzročijo električni tok, razlike v koncentraciji pa napetost, ki lahko proizvede električni tok. V vsakem primeru plazemski tokovi ustvarjajo ustrezna magnetna polja.
Zemlja je na poti sončnega vetra. Ko se njegovi delci in z njimi povezano magnetno polje približajo Zemlji, medsebojno delujejo z geomagnetnim poljem. Zaradi interakcije se obe polji spremenita. Tako obliko in značilnosti geomagnetnega polja deloma določa sončni veter, ki prehaja skozenj.
Sevalna aktivnost Sonca je izjemno spremenljiva tako v času kot v prostoru – po površini Sonca.Ko se sonce vrti okoli svoje osi, je sončni veter v stanju fluksa. Zaradi dejstva, da se tudi Zemlja vrti okoli svoje osi, se nenehno spreminja tudi narava interakcije med sončnim vetrom in geomagnetnim poljem.
Bistvene manifestacije teh spreminjajočih se interakcij imenujemo magnetosferske nevihte v sončnem vetru in magnetne nevihte v geomagnetnem polju. Drugi pojavi, povezani z interakcijami med delci sončnega vetra in magnetosfero, so zgoraj omenjene avrore in električni tok, ki teče v ozračju okoli Zemlje od vzhoda proti zahodu.