Солнце ветер


Представьте, что вы услышали слова диктора в прогнозе погоды: «Завтра ветер резко усилится. В связи с этим возможны перебои в работе радио, мобильной связи и интернета. В США отложена отправка космической миссии. На севере России ожидаются интенсивные полярные сияния…».
Что такое солнечный ветер и как он возникает?

Вы удивитесь: какая ерунда, при чём тут ветер? А дело в том, что вы пропустили начало прогноза: «Вчера ночью произошла вспышка на Солнце. Мощный поток солнечного ветра движется к Земле…».

Обычный ветер – это движение частиц воздуха (молекул кислорода, азота и других газов). От Солнца тоже несётся поток частиц. Его и называют солнечным ветром. Если не вникать в сотни громоздких формул, вычислений и жарких научных споров, то, в общем, картина представляется такой.


Внутри нашего светила идут термоядерные реакции, раскаляющие этот огромный шар газов. Температура внешнего слоя – солнечной короны достигает миллиона градусов. Это заставляет атомы двигаться с такой скоростью, что, сталкиваясь, они разбивают друг друга вдребезги. Известно, что разогретый газ стремится расшириться, занять больший объём. Нечто подобное происходит и здесь. Частицы водорода, гелия, кремния, серы, железа и других веществ разлетаются во все стороны.

Они набирают всё бóльшую скорость и примерно за шесть суток долетают до околоземных рубежей. Даже если светило спокойно, скорость солнечного ветра доходит здесь до 450 километров в секунду. Ну, а когда вспышка Солнца извергает огромный огненный пузырь частиц, их скорость может достигать 1200 километров в секунду! Да и освежающим «ветерок» не назовёшь – около 200 тысяч градусов.

Чувствует ли человек солнечный ветер?

Действительно, раз поток горячих частиц несётся постоянно, почему мы не ощущаем, как он «обдувает» нас? Допустим, частицы так малы, что кожа не чувствует их касаний. Но их не замечают и земные приборы. Почему?

Потому, что от солнечных вихрей Землю защищает её магнитное поле. Поток частиц как бы обтекает его и несётся дальше. Только в дни, когда выбросы на солнце особенно мощные, нашему магнитному щиту приходится туго. Солнечный ураган пробивает его и врывается в верхние слои атмосферы. Частицы-пришельцы вызывают полярные сияния. Магнитное поле резко деформируется, синоптики говорят про «магнитные бури».

Что такое солнечный ветер и как он возникает?
Из-за них выходят из-под контроля космические спутники. Исчезают с радарных экранов самолёты. Создаются помехи радиоволнам, и нарушается связь. В такие дни отключают спутниковые антенны, отменяют авиарейсы, прерывают «общение» с космическими аппаратами. В электросетях, железнодорожных рельсах, трубопроводах внезапно рождается электрический ток. От этого сигналы светофоров сами собой переключаются, ржавеют газопроводы, сгорают отключённые электроприборы. Плюс к тому, тысячи людей чувствуют дискомфорт и недомогания.

Космические эффекты солнечного ветра можно обнаружить не только во время вспышек на Солнце: он-то, пускай послабее, но веет постоянно.

Давно замечено, что хвост кометы вырастает по мере приближения её к Солнцу. Оно заставляет испаряться замерзшие газы, образующие кометное ядро. А солнечный ветер сносит эти газы в виде шлейфа, всегда направленного в противоположную от Солнца сторону. Так земной ветер разворачивает дым из трубы и придаёт ему ту или иную форму.

В годы повышенной активности Солнца резко падает облучение Земли галактическими космическими лучами. Солнечный ветер набирает такую силу, что просто выметает их на окраины планетной системы.

Есть планеты, у которых магнитное поле очень слабое, а то и вовсе отсутствует (например, на Марсе). Тут уж солнечному ветру ничто не мешает разгуляться. Учёные полагают, что это он за сотни миллионов лет почти «выдул» с Марса его атмосферу. Из-за этого оранжевая планета лишилась потом и воды и, возможно, живых организмов.

Где стихает солнечный ветер?


Точного ответа не знает пока никто. До окрестностей Земли частицы летят, набирая скорость. Потом она постепенно падает, но, похоже, ветер достигает самых дальних уголков Солнечной системы. Где-то там он ослабевает и тормозится разрежённым межзвездным веществом.

Пока что астрономы не могут точно сказать, насколько далеко это происходит. Для ответа нужно ловить частицы, улетая всё дальше от Солнца, пока они не перестанут попадаться. Кстати, тот предел, где это произойдёт, как раз и можно считать границей Солнечной системы.
Что такое солнечный ветер и как он возникает?
Ловушками для солнечного ветра оборудованы космические аппараты, которые периодически запускают с нашей планеты. В 2016 году потоки солнечного ветра удалось заснять на видео. Кто знает, не станет ли он таким же привычным «персонажем» сводок погоды, как наш давний знакомый – ветер земной?


Источник: www.vseznaika.org

Солнечная система > Солнце > Солнечный ветер

Солнечным ветром называют выброс ионизированных частиц Солнцем во всех направлениях. Такие частицы выбрасываются со скоростью 400 км за секунду. При этом солнечный ветер вырабатывается при помощи солнечной короны, так как она обладает крайне большой температурой, и гравитация просто не может удерживать ее вещество около поверхности. Таким образом, определенное количество этого вещества все время попадает в межпланетное пространство.

Солнечный ветер

И хотя, основные нюансы образования солнечного ветра в Солнечной системе нам уже известны, мы по сегодня не знаем множество деталей этого сложного процесса. К примеру, мы не можем точно сказать, в каком месте корональный газ развивает свою скорость до таких высоких показателей. Подразумевается, что это напрямую связано с короной Солнца.

Но при этом точно можно утверждать, что солнечный ветер имеет неоднородный характер, а его скорость является наивысшей, когда он пребывает над корональными дырами, и самой низкой над стримерами. Быстрые и медленные потоки контактируют между собой и поочередно пересекаются с Землей.


Наибольшее количество данных о солнечном ветре нам предоставляют космические аппараты. В частности спутник Улисс можно отнести к таким устройствам. Ведь он благодаря своей орбите прошел над солнечным северным и южным полюсом. Данные, получение при помощи Улисс, крайне изменили наше мнение о солнечном ветре. Спутник предоставил нам измерения скорости плазмы, которая вытекает от Солнца, а также ее химический состав. Кроме этого Улисс измерил величину магнитного поля.

Спутник ACE или Advanced Composition Explorer является другим таким космическим аппаратом. Он был запущен еще в 1997 году на орбиту около точки Лагранжа L1. Ведь именно эта точка является одной из тех, где гравитация Земли и Солнца могут уравновесить друг друга. На борту данного спутника имеется несколько приспособлений, которые круглосуточно проводят мониторинг солнечного ветра. Таким образом, мы получаем данные о солнечном ветре в реальном времени, но только ограничиваясь территорией точки L1.

Источник: v-kosmose.com

Крах представления о статической солнечной короне.

В течение достаточно длительного времени считалось, что все атмосферы звезд находятся в состоянии гидростатического равновесия, т.е. в состоянии, когда сила гравитационного притяжения данной звезды уравновешивается силой, связанной с градиентом давления (изменением давления в атмосфере звезды на расстоянии r от центра звезды. Математически это равновесие выражается в виде обыкновенного дифференциального уравнения,


где G – гравитационная постоянная, M* – масса звезды, p и r – давление и массовая плотность на некотором расстоянии r от звезды. Выражая массовую плотность из уравнения состояния для идеального газа

р = rRT

через давление и температуру и интегрируя полученное уравнение, получаем так называемую барометрическую формулу (R – газовая постоянная), которая в частном случае постоянной температуры Т имеет вид

где p0 – представляет собой давление у основания атмосферы звезды (при r = r0). Поскольку до работы Паркера считалось, что солнечная атмосфера, так же как и атмосферы других звезд, находится в состоянии гидростатического равновесия, то ее состояние определялось аналогичными формулами. Учитывая необычное и не до конца еще понятое явление резкого возрастания температуры примерно от 10 000 К на поверхности Солнца до 1 000 000 К в солнечной короне, С.Чепмен развил теорию статической солнечной короны, которая должна была плавно переходить в локальную межзвездную среду, окружающую Солнечную систему. Отсюда следовало, что, согласно представлениям С.Чепмена, Земля, совершающая свои обороты вокруг Солнца, погружена в статическую солнечную корону. Эта точка зрения в течение длительного времени разделялась астрофизиками.


Удар по этим уже установившимся представлениям был нанесен Паркером. Он обратил внимание на то, что давление на бесконечности (при r ® Ґ), которое получается из барометрической формулы, по величине почти в 10 раз превосходит давление, которое было принято в то время для локальной межзвездной среды. Чтобы устранить это расхождение Е.Паркер предположил, что солнечная корона не может находиться в гидростатическом равновесии, а должна непрерывно расширяться в окружающую Солнце межпланетную среду, т.е. радиальная скорость V солнечной короны не равна нулю. При этом вместо уравнения гидростатического равновесия он предложил использовать гидродинамическое уравнение движения вида, где МЕ – масса Солнца.

При заданном распределении температуры Т, как функции расстояния от Солнца, решение этого уравнения с использованием барометрической формулы для давления и уравнение сохранения массы в виде

можно трактовать как солнечный ветер и именно при помощи этого решения с переходом от дозвукового течения (при r < r* ) к сверхзвуковому (при r > r*) можно согласовать давление р с давлением в локальной межзвездной среде, а, следовательно, именно это решение, названное солнечным ветром, осуществляется в природе.


Первые прямые измерения параметров межпланетной плазмы, которые проводились на первых космических аппаратах, выходивших в межпланетное космическое пространство, подтвердили правильность идеи Паркера о наличии сверхзвукового солнечного ветра, причем оказалось, что уже в районе орбиты Земли скорость солнечного ветра намного превосходит скорость звука. С тех пор нет сомнения, что представление Чепмена о гидростатическом равновесии солнечной атмосферы ошибочно, а солнечная корона непрерывно расширяется со сверхзвуковой скоростью в межпланетное космическое пространство. Несколько позже астрономические наблюдения показали, что и многие другие звезды обладают «звездными ветрами», аналогичными солнечному ветру.

Несмотря на то, что солнечный ветер предсказан теоретически на основе сферически-симметричной гидродинамической модели, само явление оказалось значительно сложнее.

Какова реальная картина движения солнечного ветра? В течение длительного времени солнечный ветер считался сферически-симметричным, т.е. независимым от солнечных широты и долготы. Поскольку космические аппараты до 1990, когда был запущен космический аппарат «Улисс» (Ulysses), в основном, летали в плоскости эклиптики, то измерения на таких космических аппаратах давали распределения параметров солнечного ветра только в этой плоскости. Расчеты, проводимые по наблюдениям отклонения хвостов комет, указывали на приблизительную независимость параметров солнечного ветра от солнечной широты, однако, этот вывод на основании кометных наблюдений не был достаточно надежен из-за сложностей интерпретации этих наблюдений.
тя долготная зависимость параметров солнечного ветра измерялась приборами, установленными на космических аппаратах, тем не менее, она была либо незначительной и связывалась с межпланетным магнитным полем солнечного происхождения, либо с кратковременными нестационарными процессами на Солнце (главным образом, с солнечными вспышками).

Измерения параметров плазмы и магнитного поля в плоскости эклиптики показали, что в межпланетном пространстве могут существовать так называемые секторные структуры с различными параметрами солнечного ветра и различным направлением магнитного поля. Такие структуры вращаются вместе с Солнцем и явно указывают на то, что они являются следствием аналогичной структуры в солнечной атмосфере, параметры которой зависят, таким образом, от солнечной долготы. Качественно четырехсекторная структура показана на рис. 1.

Рис. 1. МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ в солнечном ветре в плоскости эклиптики. Схематическая картина отражает возможную четырехсекторную структуру в межпланетной среде.


При этом наземные телескопы обнаруживают общее магнитное поле на поверхности Солнца. Его средняя величина оценивается в 1 Гс, хотя в отдельных фотосферных образованиях, например, в солнечных пятнах магнитное поле может быть на порядки величины больше. Поскольку плазма является хорошим проводником электричества, то солнечные магнитные поля так или иначе взаимодействуют с солнечным ветром вследствие появления пондеромоторной силы j ґ B. Эта сила мала в радиальном направлении, т.е. она практически не влияет на распределение радиальной компоненты солнечного ветра, однако ее проекция на перпендикулярное к радиальному направление приводит к появлению у солнечного ветра тангенциальной компоненты скорости. Хотя эта компонента почти на два порядка меньше радиальной, она играет существенную роль в выносе из Солнца момента количества движения. Астрофизики предполагают, что последнее обстоятельство может играть существенную роль в эволюции не только Солнца, но и у других звезд, у которых обнаружен звездный ветер. В частности, для объяснения резкого уменьшения угловой скорости звезд позднего спектрального класса часто привлекается гипотеза о передаче ими вращательного момента образующимся вокруг них планетам. Рассмотренный механизм потери углового момента Солнца путем истечения из него плазмы в присутствии магнитного поля открывает возможность пересмотра этой гипотезы.

Измерения среднего магнитного поля не только в районе орбиты Земли, но и на больших гелиоцентрических расстояниях (например, на космических аппаратах «Вояджер 1 и 2» и «Пионер 10 и 11») показали, что в плоскости эклиптики, почти совпадающей с плоскостью солнечного экватора, его величина и направление хорошо описывается формулами

полученными Паркером. В этих формулах, описывающих так называемую паркеровскую спираль Архимеда, величины Br , Bj – радиальная и азимутальная компоненты вектора магнитной индукции соответственно, W – угловая скорость вращения Солнца, V – радиальная компонента солнечного ветра, индекс «0» относится к точке солнечной короны, в которой величина магнитного поля известна.

Запуск Европейским космическим агентством в октябре 1990 космического аппарата «Улисс», траектория которого была рассчитана таким образом, что в настоящее время он вращается вокруг Солнца в плоскости, перпендикулярной плоскости эклиптики, полностью изменил представления о том, что солнечный ветер сферически симметричен. На рис. 2 представлены измеренные на аппарате «Улисс» распределения радиальной скорости и плотности протонов солнечного ветра как функции солнечной широты.

Рис. 2. ЗАВИСИМОСТЬ РАДИАЛЬНОЙ СКОРОСТИ и плотности протонов солнечного ветра от солнечной широты, измеренная на космическом аппарате «Улисс».

Из этого рисунка видна сильная широтная зависимость параметров солнечного ветра. Оказалось, что скорость солнечного ветра возрастает, а плотность протонов уменьшается с гелиографической широтой. И если в плоскости эклиптики радиальная скорость в среднем ~ 450 км/cек, а плотность протонов ~15 см–3, то, например, на 75° солнечной широты эти величины ~700км/сек и ~5 см–3 соответственно. Зависимость параметров солнечного ветра от широты менее выражена в периоды минимума солнечной активности.

Нестационарные процессы в солнечном ветре.

Модель, предложенная Паркером, предполагает сферическую симметрию солнечного ветра и независимость его параметров от времени (стационарность рассматриваемого явления). Однако процессы, происходящие на Солнце, вообще говоря, не являются стационарными, а следовательно, и солнечный ветер не является стационарным. Характерные времена изменения параметров имеют самые различные масштабы. В частности, имеют место изменения параметров солнечного ветра, связанные с 11-летним циклом солнечной активности. На рис. 3 показано измеренное при помощи космических аппаратов IMP-8 и Voyager-2 среднее (за 300 дней) динамическое давление солнечного ветра (r V2 ) в районе орбиты Земли (на 1 АЕ) в течение одного 11-летнего солнечного цикла солнечной активности (верхняя часть рисунка). На нижней части рис. 3 изображено изменение числа солнечных пятен за время с 1978 по 1991 (максимальное число соответствует максимуму солнечной активности). Видно, что параметры солнечного ветра существенно меняются за характерное время порядка 11-лет. При этом измерения на космическом аппарате «Улисс» показали, что такие изменения происходят не только в плоскости эклиптики, но и на других гелиографических широтах (на полюсах динамическое давление солнечного ветра несколько выше, чем на экваторе).

Рис. 4. ИЗМЕНЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ в солнечном ветре в течение цикла солнечной активности, измеренное в районе орбиты Земли при помощи космического аппарата IMP-8 и Voyager-2 (верхний рисунок).ИЗМЕНЕНИЕ ЧИСЛА СОЛНЕЧНЫХ ПЯТЕН за то же время – большее число пятен характеризует большую солнечную активность (нижний рисунок)

Изменения параметров солнечного ветра могут происходить и на гораздо меньших временных масштабах. Так, например, вспышки на Солнце и разные скорости истечения плазмы из разных областей солнечной короны приводят к тому, что в межпланетном пространстве образуются межпланетные ударные волны, которые характеризуются резким скачком скорости, плотности, давления, температуры. Качественно механизм их образования показан на рис. 4. Когда быстрый поток какого-либо газа (например, солнечной плазмы) догоняет более медленный, то в месте их соприкосновения возникает произвольный разрыв параметров газа, на котором не выполняются законы сохранения массы, импульса и энергии. Такой разрыв не может существовать в природе и распадается, в частности, на две ударные волны (на них законы сохранения массы импульса и энергии приводят к так называемым соотношениям Гюгонио) и тангенциальный разрыв (те же законы сохранения приводят к тому, что на нем давление и нормальная компонента скорости должны быть непрерывны). На рис. 4 этот процесс показан в упрощенной форме сферически симметричной вспышки. Здесь надо отметить, что такие структуры, состоящие из впереди идущей ударной волны (forward shock), тангенциального разрыва и второй ударной волны (reverse shock) движутся от Солнца таким образом, что forward shock движется со скоростью, большей скорости солнечного ветра, reverse shock движется от Солнца со скоростью несколько меньшей скорости солнечного ветра, а скорость тангенциального разрыва равна скорости солнечного ветра. Такие структуры регулярно регистрируются приборами, установленными на космических аппаратах.

Нестационарность солнечного ветра может проявляться и на гораздо меньших временных интервалах, связанных, например, с так называемой «плазменной турбулентностью», однако эти процессы достаточно сложны.

Рис. 5. КАЧЕСТВЕННАЯ КАРТИНА СТРУКТУРЫ ТЕЧЕНИЯ, возникающего от воздействия на спокойный солнечный ветер высокоскоростного потока плазмы от Солнца, который может образоваться в результате солнечной вспышки. Тангенциальный разрыв отделяет спокойный солнечный ветер, возмущенный впереди идущей ударной волны, от вспышечной плазмы, возмущенной сзади идущей ударной волной.

Об изменении параметров солнечного ветра с расстоянием от солнца.

Изменение скорости солнечного ветра с расстоянием от Солнца определяется двумя силами: силой солнечной гравитации и силой, связанной с изменением давления (градиентом давления). Поскольку сила гравитации убывает как квадрат расстояния от Солнца, то на больших гелиоцентрических расстояниях ее влияние несущественно. Расчеты показывают, что уже на орбите Земли ее влиянием, также как и влиянием градиента давления, можно пренебречь. Следовательно, скорость солнечного ветра можно считать почти постоянной. При этом она существенно превосходит скорость звука (течение гиперзвуковое). Тогда из приведенного выше гидродинамического уравнения для солнечной короны следует, что плотность r убывает как 1/r2. Американские космические аппараты «Вояджер 1 и 2», «Пионер 10 и 11», запущенные в середине 1970-ых и сейчас находящиеся на расстояниях от Солнца в несколько десятков астрономических единиц, подтвердили эти представления о параметрах солнечного ветра. Они подтвердили также и предсказанную теоретически паркеровскую спираль Архимеда для межпланетного магнитного поля. Однако температура не следует адиабатическому закону охлаждения при расширении солнечной короны. На очень больших расстояниях от Солнца солнечный ветер имеет даже тенденцию к разогреву. Такой разогрев может быть обусловлен двумя причинами: диссипацией энергии, связанной с плазменной турбулентностью, и влиянием нейтральных атомов водорода, проникающих в солнечный ветер из межзвездной среды, окружающей солнечную систему. Вторая причина приводит и к некоторому торможению солнечного ветра на больших гелиоцентрических расстояниях, обнаруженная на вышеупомянутых космических аппаратах.

Заключение.

Таким образом, солнечный ветер – это физическое явление, которое представляет не только чисто академический интерес, связанный с изучением процессов в плазме, находящейся в естественных условиях космического пространства, но и фактор, который необходимо учитывать при изучении процессов, происходящих в окрестности Земли, поскольку эти процессы в той или иной степени оказывают влияние на нашу жизнь. В частности, высокоскоростные потоки солнечного ветра, обтекая магнитосферу Земли, влияют на ее строение, а нестационарные процессы на Солнце (например, вспышки) могут приводить к магнитным бурям, нарушающим радиосвязь и влияющим на самочувствие метеочувствительных людей. Поскольку солнечный ветер зарождается в солнечной короне, то его свойства в районе орбиты Земли являются хорошим индикатором для изучения важных для практической деятельности человека солнечно-земных связей. Однако это уже другая область научных исследований, которой мы не будем касаться в настоящей статье.

Владимир Баранов

Источник: www.krugosvet.ru

  • Астрономия
  • »

  • Солнечный ветер

схема солнечного ветраСолнечным ветром называют потоки частиц, насыщенные ионами,  которые исходят из короны Солнца во внешнее пространство. Минимальный показатель скорости таких потоков  — 300 км/с, максимальный  — 1200 км/с. Солнечный ветер — компонент, распространяющийся по всей межпланетной среде. Он также является причиной возникновения знакомых нам природных явлений, таких как: полярные сияния, магнитные бури, космическая погода.   Если речь идет о других звездах, то лучше использовать определение «звездный ветер». Если говорить о ветре, источником которого является Солнце, то будет правильнее называть его «звездным ветром Солнца».         Следует отметить, что понятия солнечный «ветер» и « свет» в корне разные. Если солнечным ветром называется поток частиц, которые достигают Земли только через 48-72 часа, то солнечный свет — это фотонный поток, оказывающийся в атмосферной зоне нашей планеты уже через 8 мин. 16 сек.

Давление солнечного света активно применяют в космической сфере в качестве энергии для находящихся в космосе аппаратов. Приспособления, трансформирующие давление света нашей звезды в энергию, называют солнечными парусами (в научном сообществе — «электрический парус»).

История открытий солнечного ветра

Наличие потоков частиц, исходящих от нашей звезды, первым предположил британец Ричард Кэллингтон. В конце 19 века он со своим коллегой Р. Ходжсоном стали первыми свидетелями явления, которое сегодня называют солнечной вспышкой. Примерно через 24 часа ученые констатировали геомагнитную бурю, и Кэллингтон решил, что она как-то связана с предыдущим событием. Чуть позднее астрономом Джорджем Фитцджеральдом было выдвинуто предположение о том, что данное вещество оказывается на Земле уже через пару дней. Далее, в 1916 году ученый из Норвегии К. Биркеланд заявил: «Согласно законам физики справедливо считать, что лучи света суммарно не обладают никаким зарядом». Биркеландом здесь имелось в виду, что солнечный ветер несет как отрицательно заряженные (электроны), так и положительные (ионы) частицы. Чуть позднее англичанин Фридерик Линдеманн доказал, что главным источником протонов и электронов является наша звезда.

описание солнечного ветраВ 30-е годы 20 века учёные астрофизики пришли к общему заключению: солнечная корона имеет температуру около 1 млн. градусов. Данное мнение основывалось на том, что она обладает сильной яркостью даже при существенном удалении от фотосферы звезды, что отлично видно при солнечных затмениях. Уже в процессе спектрометрических наблюдений данная гипотеза была полностью подтверждена. В 50-х годах математиком и астрономом С. Чепменом были описаны свойства и поведение газа при чрезвычайно высоких температурных показателях. Оказывается, что газ в подобных условиях приобретает свойства проводника тепла, которое впоследствии рассеивается во внешнее пространство, попадая на Землю.
Немец Людвиг Бирманн также заметил очень интересную особенность, связанную с влиянием солнечного ветра на движение комет, хвост которых всегда имеет направление «от звезды». Ученый считал, что это происходит в связи с давлением на газ объекта, которое постоянно оказывают потоки солнечных частиц.

Примерно в это же время несколько советских ученых доказали, что по мере удаления от фотосферы звезды корона «затрачивает» на излучение слишком большое количество энергии и способна пребывать в положении гидродинамического равновесия лишь тогда, когда источники данной энергии будут распределяться особым образом. В других подразумевается существование потоков энергии и вещества, благодаря этому становится возможным образование и поддержание «динамической короны» — ещё одного существенного физического закона. Мощность потоков солнечного вещества по данному принципу определяется так: если бы корона пребывала в состоянии гидростатического равновесия, то применительно к водороду и железу высота  атмосферы  имела бы соотношение 56/1. Это могло свидетельствовать только об одном: ионов железа в дальнем слое короны не существует. Но! Свечение данного элемента по факту распространяется по всей ее протяженности. И это при том, что FeXIV сильнее концентрируется в более высоких слоях в отличие от FeX (с учетом того, что кинетическая температура короне по мере удаленности от границы фотосферы звезды понижается). Сила, способствующая поддерживанию частиц в таком состоянии, может являться неким импульсом, который передается протонами ионов железа во время столкновений. Если известны условия данного баланса, то определить местонахождение потока протонов будет просто. В действительности он является именно таким, каким и было  изначально описано в гидродинамической теории.

 Через три года Юджин Паркер выдвинул новое предположение о том, что раскаленное течение от звезды (о которой идет речь в чемпеновской модели) и поток частиц теории Бирманна, являются двумя проявлениями одного физического явления — «солнечного ветра». Паркер еще раз подтвердил, что, несмотря на протяженность короны Солнца, она способно великолепно проводит тепло, за счет чего температура даже самых ее удаленных слоях имеет высокие показатели. Но в связи с тем, что по мере удаленности от фотосферы сила притяжения постепенно ослабевает, в самых верхних слоях короны начинается процесс сверхзвукового истечения солнечной материи в окружающее пространство. Паркер считается одним из первых астрофизиков, отметивших взаимосвязь между ослаблением притяжения и гидродинамическим течением. Но данную гипотезу изначально поставили под сомнение. Работу Паркера, отправленную в издание Astrophysical Journal, сначала отклонили, но затем все-таки опубликовали.

В 59-ом году Константин Грингауз впервые произвел анализ характеристик звездного ветра при помощи советского аппарата Луна-1. Все данные были получены благодаря встроенному сцинтилляционному счетчику и специальному газовому детектору. Более полные исследования были произведены чуть позднее при помощи аппарата Маринер-2. Но причина, по которой ветер разгоняется до подобных скоростей, была все еще выяснена окончательно. Первые макеты, демонстрирующие поведение звездного ветра, которые находятся еще внутри короны звезды, были представлены физиками Пневманом и Кноппом.

 В  90-х годах прошлого века спутник SOHO благодаря встроенному в него Ультрафиолетовому корональному спектрометру собрал полезную информацию, исследовав отдельные зоныобразования быстрых потоков солнечного ветра. Анализ данных этого исследования показал, что их ускорение  намного сильнее, чем считалось до этого.

Что касается скорости ветра по модели Паркера, то она приобретает значение сверхзвуковой только на расстоянии 4-х солнечных радиусов от солнечной фотосферы. Космические исследования установили, что данный процесс повышения скорости солнечного ветра происходит на меньшем расстоянии от фотосферы звезды, равном только 1-му ее радиусу. В процессе данных наблюдений также удалось подтвердить гипотезу о наличии дополнительного механизма, влияющего на ускорение потоков ветра.

Основные характеристики солнечного ветра

Солнце ветерГелиосферный токовый слой является непосредственным следствием воздействия магнитного поля звезды на входящую в состав солнечного ветра плазму.

Потоки солнечного ветра по большей части состоят из протонов, электронов и ядер гелия. Факт того, что местом появления солнечного ветра является наружный слой Солнца, никоим образом не отражается на его составе.

Мощность звездного ветра определяется в первую очередь его происхождением и активностью самой звезды. Ученые выделяют два вида солнечного ветра, которые различаются по своей скорости: умеренный и возмущенный. Спокойные потоки классифицируются, как быстрые и медленные. Первые вблизи Земли достигают скорости равной 600-800 км/с, вторые — около 400 км/с. Зачастую стационарный ветер характеризуется по зоне гелиосферного токового слоя, разделяющего зоны с различной полярностью в магнитном межпланетном поле. По своим качественным показателям он, скорее, напоминает медленный, нежели быстрый ветер.

Общая информация о медленном солнечном ветре

Данный вид происходит из более «уравновешенной» территории существования солнечной короны в состоянии гидростатического баланса. Но при температуре более 2•106 К корона больше не способна пребывать в таком состоянии, что приводит к повышению скорости ее материи до сверхзвуковой. Нагревание солнечной короны до подобных показателей является результатом проходящих в фотосфере звезды процессов. Например, из-за формирования конвективной турбулентности, сопровождающейся концентрацией магнитозвуковых волн чрезвычайной мощности. По мере проникновения данных волн в слои короны, в которых солнечное вещество находится в меньшей концентрации, они начинают преобразовываться в ударные волны, достаточно быстро нейтрализуются коронарной материей, повышая ее температуруее до (1-3)•106 К.

 

Общая информация о быстром солнечном ветре

Потоки быстрого солнечного ветра могут испускаться короной на протяжении многих месяцев. Данные потоки ассоциируют с пустотами в короне звезды, характеризующиеся сравнительно низкими температурными показателями (около 0,8•106 К) и чрезвычайно низкой концентрацией плазмы.

Возмущенные потоки

Солнце ветерВозмущенные потоки по сути являются проявлением выбросов вещества короны звезды. В ходе наблюдения за ними было выявлено, что примерно половина из них сопровождается идущей перед ними ударной волной. Только данный тип солнечного ветра способен провоцировать отклонение магнитного поля от плоскости эклиптики. Данные изменения нередко становятся причиной разнообразия космической погоды. Раньше считалось, что причиной возникновения возмущенных спорадических потоков являются солнечные вспышки. Но сегодня ученые считают, что они образуются вследствие мощных коронарных выбросов.

Необходимо знать, что вспышки на поверхности Солнца все же влияют на коронарные выбросы. Кроме того, они объединены едиными энергетическими источниками,  а между ними имеется статистическая взаимосвязь.

В ходе исследования всех масштабных типов звездного ветра, обнаружилось, что медленные и быстрые потоки образуют лишь 53% от общего числа.

Феномены возникающие вследствие влияния солнечного ветра

По причине того, что плазма звездных ветров обладает большой проводимостью, магнитное поле «врезается» в струи потоков ветра и выносится в межпланетную среду, существуя там в качестве межпланетного магнитного поля.

Солнечным ветром также формируются края гелиосферы, препятствующие попаданию межзвездного газа в Солнечную систему. Магнитное поле солнечных ветров способствует рассеиванию галактических космических лучей. Местное увеличение активности межпланетного магнитного поля оказывает временный эффект протекции от разного рода космических лучей. Соответственно, значительное уменьшение активности поля ведёт к понижению уровня данного феномена.

Источник: astro-azbuka.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.