Kas yra saulės vėjas vaikams. Greitas saulės vėjas

Nuolatinis radialinis saulės plazmos srautas. karūnų tarpplanetinėje gamyboje. Energijos srautas, ateinantis iš Saulės gelmių, įkaitina vainikinę plazmą iki 1,5-2 mln. K. DC. šildymas nėra subalansuotas energijos nuostoliais dėl radiacijos, nes vainikas yra mažas. Energijos perteklius reiškia. laipsnių nuneša S. a. (=1027-1029 erg/s). Todėl vainikas nėra hidrostatinėje padėtyje. pusiausvyra, ji nuolat plečiasi. Pagal kompoziciją S. a. nesiskiria nuo vainikinės plazmos (plazmoje daugiausia yra protonų, elektronų, kai kurių helio branduolių, deguonies, silicio, sieros ir geležies jonų). Koronos pagrinde (10 tūkst. km nuo Saulės fotosferos) dalelės turi šimtų m/s eilės radialinį radialą, kelių atstumu. saulės spinduliais jis pasiekia garso greitį plazmoje (100 -150 km/s), netoli Žemės orbitos protonų greitis siekia 300-750 km/s, o jų erdvės. - iš kelių h-ts iki kelių dešimtis valandų 1 cm3. Tarpplanetinės erdvės pagalba. stočių buvo nustatyta, kad iki Saturno orbitos tankis srautas h-c S.v. mažėja pagal dėsnį (r0/r)2, kur r – atstumas nuo Saulės, r0 – pradinis lygis. S.v. su savimi nešiojasi saulės elektros linijų kilpas. mag. laukus, kurie sudaro tarpplanetinį magnetinį lauką. . Radialinis derinys judesiai h-ts S.v. su Saulės sukimu jis suteikia šioms linijoms spiralių formą. Didelės apimties struktūra mag. Laukai, esantys šalia Saulės, yra sektorių pavidalo, kuriuose laukas nukreiptas nuo Saulės arba į ją. S. v. užimtos ertmės dydis nėra tiksliai žinomas (jos spindulys, matyt, ne mažesnis kaip 100 AU). Šios ertmės ribose yra dinamika S.v. turi būti subalansuotas tarpžvaigždinių dujų slėgio, galaktikos. mag. laukai ir galaktika erdvė spinduliai. Netoli Žemės įvyko h-c srauto susidūrimas S. v. su geomagnetiniu laukas sukuria stacionarią smūginę bangą prieš žemės magnetosferą (iš Saulės pusės, pav.).

S.v. teka aplink magnetosferą, tarsi riboja savo mastą erdvėje. Saulės intensyvumo pokyčiai, susiję su saulės blyksniais, reiškiniais. pagrindinis geomagnetinių trikdžių priežastis. laukai ir magnetosfera (magnetinės audros).

Už Saulės jis praranda iš šiaurės. =2X10-14 jo masės dalies Msol. Natūralu manyti, kad medžiagos nutekėjimas, panašus į S.E., egzistuoja ir kitose žvaigždėse („“). Jis turėtų būti ypač intensyvus masyvios žvaigždės(su masė = kelios dešimtosios Msolnų) ir su aukšta paviršiaus temperatūra (= 30-50 tūkst. K) ir žvaigždėms su išplėsta atmosfera (raudonieji milžinai), nes pirmuoju atveju yra labai išsivysčiusios žvaigždžių karūnos. didelė energija, įveikti žvaigždės gravitaciją, o antroje – žema parabolė. greitis (pabėgimo greitis; (žr. ERDVINIAI GREIČIAI)). Reiškia. Žvaigždžių vėjo masės nuostoliai (= 10-6 Msol per metus ir daugiau) gali reikšmingai paveikti žvaigždžių evoliuciją. Savo ruožtu žvaigždžių vėjas sukuria karštų dujų „burbulus“ tarpžvaigždinėje terpėje – rentgeno spindulių šaltiniuose. radiacija.

Fizinis enciklopedinis žodynas. - M.: Tarybinė enciklopedija. . 1983 .

SOLAR WIND – nuolatinis plazmos srautas saulės kilmės, Saulė) į tarpplanetinę erdvę. Esant aukštai temperatūrai, kuri egzistuoja Saulės vainikinėje (1,5 * 10 9 K), viršutinių sluoksnių slėgis negali subalansuoti vainikinės medžiagos dujų slėgio, o vainikėlis plečiasi.

Pirmasis pašto egzistavimo įrodymas. plazmos srautus iš Saulės gavo L. L. Biermannas 1950 m. apie jėgų, veikiančių kometų plazmos uodegas, analizę. 1957 m. Yu Parkeris (E. Parkeris), analizuodamas vainikinės materijos pusiausvyros sąlygas, parodė, kad vainikas negali būti hidrostatinėmis sąlygomis. trečia. charakteristikos S. v. pateikiami lentelėje. 1. S. teka. galima suskirstyti į dvi klases: lėtus – 300 km/s greičiu ir greituosius – 600-700 km/s greičiu. Greiti srautai ateina iš Saulės vainiko regionų, kur yra magnetinio lauko struktūra. laukai yra artimi radialiniams. vainikinės skylės. Lėtas srautas. V. Akivaizdu, kad yra susiję su vainiko sritimis, kuriose yra, todėl Lentelė 1. - Vidutinės saulės vėjo charakteristikos Žemės orbitoje

Lentelė 2.- Giminaitis cheminė sudėtis saulės vėjas

Be pagrindinių jo sudėtyje taip pat buvo rasta saulės vandens komponentų - protonų ir elektronų. jonų temperatūra S. v. leidžia nustatyti Saulės vainiko elektronų temperatūrą.

N. amžiuje. pastebimi skirtumai. bangų tipai: Langmuir, whistlers, jonų akustinės, bangos plazmoje). Kai kurios Alfveno tipo bangos generuojamos Saulėje, o kai kurios sužadinamos tarpplanetinėje terpėje. Bangų generavimas išlygina dalelių pasiskirstymo funkcijos nukrypimus nuo Maksvelio ir kartu su magnetizmo įtaka. laukai į plazmą lemia tai, kad S. v. elgiasi kaip kontinuumas. Alfvén tipo bangos vaidina svarbų vaidmenį pagreitinant mažus S komponentus.

Ryžiai. 1. Masinis saulės vėjas. Autorius horizontalioji ašis- dalelės masės ir jos krūvio santykis, vertikaliai - prietaiso energijos lange užregistruotų dalelių skaičius per 10 s. Skaičiai su „+“ ženklu rodo jono krūvį.

Srautas N. į. yra viršgarsinis, palyginti su tų tipų bangų, kurios suteikia eff, greičiu. energijos perkėlimas į S. a. (Alfvenas, garsas). Alfvenas ir garsas Macho skaičius C. V. 7. Tekant aplink šiaurinę pusę. kliūtis, galinčias efektyviai jį nukreipti (Merkurijaus, Žemės, Jupiterio, Saturno magnetiniai laukai arba laidžiosios Veneros ir, matyt, Marso jonosferos), susidaro nukrypstanti lanko smūgio banga. bangos, leidžiančios tekėti aplink kliūtį. Tuo pačiu metu Šiaurės a. susidaro ertmė - magnetosfera (savoji arba indukuota), formos formą ir matmenis lemia magnetinio slėgio balansas. planetos laukai ir tekančios plazmos srauto slėgis (žr. Žemės magnetosfera, planetų magnetosferos). Bendraujant su S. v. su nelaidžiu kūnu (pavyzdžiui, Mėnuliu), smūginė banga nekyla. Plazmos srautą sugeria paviršius, o už kūno susidaro ertmė, palaipsniui užpildoma plazma C. V.

Įjungta stacionarus procesas vainikinės plazmos nutekėjimą uždengia nestacionarūs procesai, susiję su žybsniai ant Saulės. Stiprių pliūpsnių metu iš dugno išsiskiria medžiagos. vainiko sritis į tarpplanetinę terpę. Magnetinės variacijos).

Ryžiai. 2. Tarpplanetinės smūginės bangos plitimas ir išstūmimas iš Saulės žybsnio. Rodyklės rodo saulės vėjo plazmos judėjimo kryptį,

Ryžiai. 3. Koronos plėtimosi lygties sprendinių tipai. Greitis ir atstumas normalizuojami iki kritinio greičio vk, o kritinis atstumasRk atitinka saulės vėją.

Saulės vainiko plėtimasis aprašomas masės išsaugojimo lygčių sistema, v k) tam tikrame kritiniame taške. atstumas R iki ir vėlesnis išsiplėtimas viršgarsiniu greičiu. Šis sprendimas suteikia nykstančią mažą slėgio vertę begalybėje, todėl ją galima suderinti su žemu tarpžvaigždinės terpės slėgiu. Šį srauto tipą Parkeris pavadino S.. , kur m yra protono masė, adiabatinis eksponentas ir Saulės masė. Fig. 4 paveiksle parodytas plėtimosi greičio pokytis nuo heliocentrinio. šilumos laidumas, klampumas,

Ryžiai. 4. Saulės vėjo greičio profiliai izoterminio vainiko modeliui at skirtingos reikšmės vainikinė temperatūra.

S.v. suteikia pagrindinį šiluminės energijos nutekėjimas iš vainiko, kadangi šilumos perdavimas į chromosferą, el.-magn. korona ir elektroninis šilumos laidumaspp. V. nepakanka nustatyti šilumos balansas karūnos Elektroninis šilumos laidumas užtikrina lėtą aplinkos temperatūros mažėjimą. su atstumu. Saulės šviesumas.

S.v. neša vainikinį magnetinį lauką su savimi į tarpplanetinę terpę. lauke. Sušaldyta į plazmą elektros linijosŠis laukas sudaro tarpplanetinį magnetinį lauką. laukas (TVF), nors TVF intensyvumas yra mažas, o jo energijos tankis yra apie 1% kinetinės tankio. saulės energijos energija, ji atlieka svarbų vaidmenį termodinamikoje. V. o sąveikų dinamikoje S. v. su saulės sistemos kūnais, taip pat šiaurės upeliais. tarpusavyje. S. amžiaus ekspansijos derinys. su Saulės sukimu lemia tai, kad mag. į amžiaus šiaurę įstingusios jėgos linijos turi B R formą ir azimutinį magnetinį komponentą. laukai keičiasi skirtingai, atsižvelgiant į atstumą šalia ekliptikos plokštumos:

kur yra ang. Saulės sukimosi greitis, Ir - radialinis greičio komponentasC. c., indeksas 0 atitinka originalus lygis. Žemės orbitos atstumu – kampas tarp magnetinės krypties. laukai ir R apie 45°. Dideliu L magnetiniu.

Ryžiai. 5. Tarpplanetinio magnetinio lauko linijos forma.- kampinis greitis Saulės sukimasis ir yra radialinis plazmos greičio komponentas, R yra heliocentrinis atstumas.

S. v., kylantis virš Saulės regionų su skirtingais. magnetinė orientacija laukai, greitis, temp-pa, dalelių koncentracija ir kt.), taip pat žr. natūraliai keičiasi kiekvieno sektoriaus skerspjūvis, o tai susiję su greitu saulės vandens srautu sektoriuje. Sektorių ribos dažniausiai yra lėtoje Šiaurės amžiaus tėkmėje. Dažniausiai stebimi 2 ar 4 sektoriai, besisukantys kartu su Saule. Ši struktūra, susidariusi ištraukiant S.. didelio masto magn. vainikinių laukų, galima stebėti keletą. Saulės apsisukimų. TVF sektoriaus struktūra yra srovės sluoksnio (CS) egzistavimo tarpplanetinėje terpėje pasekmė, kuri sukasi kartu su Saule. TS sukuria magnetinį bangą. laukus – turi radialinis TVF skirtingi ženklai Autorius skirtingos pusės TS. Šis TC, numatytas H. Alfveno, eina per tas Saulės vainiko dalis, kurios yra susijusios su aktyviais Saulės regionais, ir atskiria šiuos regionus nuo skirtingų. saulės magneto radialinio komponento požymiai. laukus. TS yra maždaug Saulės pusiaujo plokštumoje ir turi sulankstytą struktūrą. Saulės sukimasis veda prie TC raukšlių susisukimo į spiralę (6 pav.). Būdamas šalia ekliptikos plokštumos, stebėtojas atsiduria arba aukščiau, arba žemiau TS, dėl to patenka į sektorius su skirtingais TVF radialinio komponento ženklais.

Šalia Saulės šiaurėje. yra smūginių bangų be susidūrimų greičio išilginiai ir platumos gradientai (7 pav.). Pirmiausia susidaro smūginė banga, sklindanti į priekį nuo sektorių ribos (tiesioginė smūginė banga), o vėliau – atvirkštinė smūginė banga, sklindanti link Saulės.

Ryžiai. 6. Heliosferos srovės sluoksnio forma. Jo susikirtimas su ekliptikos plokštuma (pasviręs į Saulės pusiaują ~ 7° kampu) suteikia stebimą tarpplanetinio magnetinio lauko sektoriaus struktūrą.

Ryžiai. 7. Tarpplanetinio magnetinio lauko sektoriaus sandara. Trumpos rodyklės rodo saulės vėjo kryptį, rodyklės – magnetinio lauko linijas, punktyrinės linijos – sektoriaus ribas (brėžinio plokštumos susikirtimą su esamu sluoksniu).

Nes greitis smūgio banga mažesnis nei saulės vėjo greitis, jis neša atvirkštinę smūginę bangą kryptimi nuo Saulės. Smūginės bangos šalia sektorių ribų susidaro ~1 AU atstumu. e. ir gali būti atsekami kelių atstumais. A. e. Šios smūginės bangos, taip pat tarpplanetinės smūgio bangos iš saulės blyksnių ir aplinkinių smūgių bangos pagreitina daleles, todėl yra energetinių dalelių šaltinis.

S.v. tęsiasi iki ~100 AU atstumų. e., kur tarpžvaigždinės terpės slėgis subalansuoja dinamiką. spaudimas S. v. Ertmė, nušluota S. v. Tarpplanetinė aplinka). IšsiplečiantisS. V. kartu su jame sustingusiu magnetu. laukas neleidžia galaktikos dalelėms prasiskverbti į Saulės sistemą. erdvė žemos energijos spinduliai ir veda į kosminius pokyčius. didelės energijos spinduliai. Reiškinys, panašus į S.V., buvo aptiktas kai kuriose kitose žvaigždėse (žr. Žvaigždžių vėjas).

Lit.: Parkeris E. N., Dinamika tarpplanetinėje terpėje, O. L. Weisbergas.

Fizinė enciklopedija. 5 tomuose. - M.: Tarybinė enciklopedija. Vyriausiasis redaktorius A. M. Prokhorovas. 1988 .

Pažiūrėkite, kas yra „SOLAR WIND“ kituose žodynuose:

SOLAR WIND, plazmos srautas iš Saulės vainiko, kuris užpildo Saulės sistemą iki 100 atstumo astronominiai vienetai nuo Saulės, kur slėgis tarpžvaigždinė terpė subalansuoja dinaminį srauto slėgį. Pagrindinė sudėtis yra protonai, elektronai, branduoliai... Šiuolaikinė enciklopedija

SAULES VĖJAS, nuolatinis įkrautų dalelių (daugiausia protonų ir elektronų) srautas pagreitėjo aukšta temperatūra Saulės CORONA greitis pakankamai didelis, kad dalelės galėtų įveikti Saulės gravitaciją. Saulės vėjas nukrypsta... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

Nuolatinis dalelių srautas išsiskiria iš viršutiniai sluoksniai Saulės atmosferą. Visur aplink mus matome saulės vėjo įrodymus. Galingas geomagnetinės audros gali sugadinti palydovus ir elektros sistemosŽemėje ir žadina gražius auroras. Galbūt tai yra geriausias jo įrodymas ilgos uodegos kometos, kai jos praskrieja arti Saulės.

Kometos dulkių dalelės yra nukreipiamos vėjo ir nunešamos nuo Saulės, todėl kometų uodegos visada nukreiptos nuo mūsų žvaigždės.

Saulės vėjas: kilmė, savybės

Jis kilęs iš viršutinių Saulės atmosferos sluoksnių, vadinamų korona. Šiame regione temperatūra yra daugiau nei 1 milijonas kelvinų, o dalelių energijos krūvis yra didesnis nei 1 keV. Iš tikrųjų yra dviejų tipų saulės vėjas: lėtas ir greitas. Šį skirtumą galima pastebėti kometose. Jei atidžiai pažvelgsite į kometos vaizdą, pamatysite, kad jos dažnai turi dvi uodegas. Vienas iš jų tiesus, o kitas labiau išlenktas.

Saulės vėjo greitis internete netoli Žemės, paskutinių 3 dienų duomenys

Greitas saulės vėjas

Jis juda 750 km/s greičiu, o astronomai mano, kad jis kilęs iš vainikinių skylių – regionų, kur magnetinio lauko linijos patenka į Saulės paviršių.

Lėtas saulės vėjas

Jo greitis yra apie 400 km/s ir kilęs iš pusiaujo juosta mūsų žvaigždė. Spinduliuotė Žemę pasiekia, priklausomai nuo greičio, nuo kelių valandų iki 2-3 dienų.

Gali būti naudojamas ne tik kaip varomasis įtaisas kosminiai burlaiviai, bet ir kaip energijos šaltinis. Garsiausią saulės vėjo pritaikymą šiam pajėgumui pirmasis pasiūlė Freemanas Dysonas, kuris tai pasiūlė labai išsivysčiusi civilizacija Aplink žvaigždę galima sukurti sferą, kuri surinktų visą jos skleidžiamą energiją. Tuo remiantis buvo pasiūlytas ir kitas nežemiškų civilizacijų paieškos būdas.

Tuo tarpu Vašingtono universiteto (Vašingtono valstijos universiteto) mokslininkų komanda, vadovaujama Brookso Harropo, pasiūlė praktiškesnę saulės vėjo energijos panaudojimo koncepciją – Dyson-Harrop palydovus. Tai gana paprastos elektrinės, kurios surenka elektronus iš saulės vėjo. Ilgas metalinis strypas, nukreiptas į saulę, įjungiamas, kad sukurtų magnetinį lauką, kuris pritrauks elektronus. Kitame gale yra elektronų gaudyklės imtuvas, susidedantis iš burės ir imtuvo.

Harropo skaičiavimais, palydovas su 300 metrų, 1 cm storio lazdele ir 10 metrų spąstais Žemės orbitoje galės „surinkti“ iki 1,7 MW. To pakanka maždaug 1000 privačių namų maitinimui. Tas pats palydovas, tik su kilometro ilgio lazdele ir 8400 kilometrų bure, galės „surinkti“ 1 milijardą gigavatų energijos (10 27 W). Belieka perduoti šią energiją į Žemę, kad būtų atsisakyta visų kitų jos rūšių.

Harropo komanda siūlo perduoti energiją naudojant lazerio spindulį. Tačiau jei pats palydovo dizainas yra gana paprastas ir gana įmanomas modernaus lygio technologijas, tada lazerinio „kabelio“ sukūrimas dar techniškai neįmanomas. Faktas yra tas, kad norint efektyviai surinkti saulės vėją, Dyson-Harrop palydovas turi būti už ekliptikos plokštumos, o tai reiškia, kad jis yra milijonus kilometrų nuo Žemės. Tokiu atstumu lazerio spindulys sukurs tūkstančių kilometrų skersmens dėmę. Tinkamai fokusavimo sistemai reikės 10–100 metrų skersmens objektyvo. Be to, negalima atmesti daugelio pavojų dėl galimų sistemos gedimų. Kita vertus, energija reikalinga pačioje erdvėje, o maži „Dyson-Harrop“ palydovai gali tapti pagrindiniu jos šaltiniu, pakeisdami saulės kolektorių ir branduoliniai reaktoriai.

Įsivaizduokite, kad girdėjote orų prognozės skelbėjo žodžius: „Rytoj vėjas smarkiai sustiprės. Atsižvelgiant į tai, gali būti radijo veikimo sutrikimų, mobiliojo ryšio ir internetas. Siuntimas į JAV atidėtas kosminė misija. Šiaurės Rusijoje numatomos intensyvios pašvaistės...“


Nustebsite: kokia nesąmonė, ką su tuo vėjas turi bendro? Tačiau faktas yra tas, kad praleidote prognozės pradžią: „Vakar naktį buvo saulės žybsnis. Galingas saulės vėjo srautas juda link Žemės...“

Paprastas vėjas – tai oro dalelių (deguonies, azoto ir kitų dujų molekulių) judėjimas. Dalelių srautas taip pat veržiasi iš Saulės. Jis vadinamas saulės vėju. Jei nesigilinate į šimtus sudėtingų formulių, skaičiavimų ir karštų mokslinių diskusijų, tada apskritai vaizdas atrodo toks.

Jie patenka į mūsų šviestuvą termobranduolinės reakcijos kaitinant šį didžiulį dujų kamuolį. Išorinio sluoksnio – Saulės vainiko – temperatūra siekia milijoną laipsnių. Dėl to atomai juda taip greitai, kad susidūrę susmulkina vienas kitą į gabalus. Yra žinoma, kad įkaitintos dujos linkusios plėstis, užimti didesnis tūris. Kažkas panašaus vyksta čia. Vandenilio, helio, silicio, sieros, geležies ir kitų medžiagų dalelės išsisklaido į visas puses.

Jie įgauna vis didesnį greitį ir beveik per šešias dienas pasiekia beveik Žemės ribas. Net jei saulė būtų rami, saulės vėjo greitis čia siekia 450 kilometrų per sekundę. Na, o kai saulės blyksnis išsviedžia didžiulį ugningą dalelių burbulą, jų greitis gali siekti 1200 kilometrų per sekundę! Ir „vėjas“ negali būti vadinamas gaiviu - apie 200 tūkstančių laipsnių.

Ar žmogus gali jausti saulės vėją?

Iš tiesų, kadangi karštų dalelių srautas nuolat veržiasi, kodėl nejaučiame, kaip jis mus „pučia“? Tarkime, dalelės yra tokios mažos, kad oda nejaučia jų prisilietimo. Bet jų nepastebi ir žemiški instrumentai. Kodėl?

Nes Žemę nuo saulės sūkurių saugo jos magnetinis laukas. Atrodo, kad dalelių srautas teka aplink jį ir skuba toliau. Tik tomis dienomis, kai saulės spinduliai yra ypač galingi, mūsų magnetinis skydas tai sunku. Saulės uraganas prasiveržia pro jį ir įsiveržia į viršutinius atmosferos sluoksnius. Svetimos dalelės sukelia . Magnetinis laukas smarkiai deformuotas, sinoptikai kalba apie „magnetines audras“.


Jie tampa nekontroliuojami kosminiai palydovai. Lėktuvai dingsta iš radarų ekranų. Trikdomos radijo bangos ir sutrinka ryšys. Tokiomis dienomis išjungiamos palydovinės antenos, atšaukiami skrydžiai, nutrūksta „ryšys“ su erdvėlaiviais. Elektros tinkluose, geležinkelio bėgiuose, vamzdynuose, a elektros srovė. Dėl to savaime įsijungia šviesoforai, rūdija dujotiekiai, perdega atjungti elektros prietaisai. Be to, tūkstančiai žmonių jaučia diskomfortą ir ligą.

Kosminį saulės vėjo poveikį galima aptikti ne tik saulės pliūpsnių metu: nors jis silpnesnis, tačiau pučia nuolat.

Jau seniai buvo pastebėta, kad kometos uodega auga artėjant prie Saulės. Dėl to išgaruoja sušalusios dujos, sudarančios kometos branduolį. A saulės vėjas neša šias dujas stulpelio pavidalu, visada nukreiptas priešinga Saulei kryptimi. Taigi žemės vėjas išskleidžia dūmus iš kamino ir suteikia jam vienokią ar kitokią formą.

Per metus padidėjęs aktyvumasŽemės apšvitinimas galaktikos dalelėmis smarkiai sumažėja kosminiai spinduliai. Saulės vėjas įgauna tokį stiprumą, kad tiesiog nuneša juos į pakraščius planetų sistema.

Yra planetų, kurių magnetinis laukas yra labai silpnas arba net jo nėra (pavyzdžiui, Marse). Saulės vėjui čia niekas netrukdo siautėti. Mokslininkai mano, kad būtent jis per šimtus milijonų metų beveik „išpūtė“ Marso atmosferą. Dėl to oranžinė planeta Tada ji prarado vandenį ir, galbūt, gyvus organizmus.

Kur nurimsta saulės vėjas?

Tikslaus atsakymo dar niekas nežino. Dalelės skrenda į Žemės pakraščius, įgydamos greitį. Tada pamažu krenta, bet vėjas tarsi pasiekia tolimiausius Saulės sistemos kampelius. Kai kur jis susilpnėja ir jį pristabdo išretėjusi tarpžvaigždinė medžiaga.

Kol kas astronomai negali tiksliai pasakyti, kiek toli tai vyksta. Norėdami atsakyti, turite sugauti daleles, skrendančias vis toliau nuo Saulės, kol jos nustos skraidyti. Beje, riba, kurioje tai įvyksta, gali būti laikoma Saulės sistemos riba.


Įrengtos saulės vėjo gaudyklės erdvėlaivis, kurie periodiškai paleidžiami iš mūsų planetos. 2016 metais saulės vėjo srautai buvo užfiksuoti vaizdo įraše. Kas žino, ar jis netaps tokiu pažįstamu „personažu“ orų pranešimuose kaip mūsų senas draugas – žemės vėjas?

1957 metais Čikagos universiteto profesorius E. Parkeris teoriškai numatė reiškinį, kuris tapo žinomas kaip „saulės vėjas“. Prireikė dvejų metų, kol ši prognozė buvo patvirtinta eksperimentiniu būdu, naudojant instrumentus, kuriuos K.I.Gringauz grupė įrengė sovietiniuose erdvėlaiviuose Luna-2 ir Luna-3. Kas tai per reiškinys?

Saulės vėjas yra visiškai jonizuotų vandenilio dujų srautas, paprastai vadinamas visiškai jonizuota vandenilio plazma dėl maždaug vienodo elektronų ir protonų tankio (kvazineutralumo sąlyga), kuris pagreitėja tolstant nuo Saulės. Žemės orbitos srityje (viename astronominiame vienete arba 1 AU atstumu nuo Saulės) jo greitis pasiekia vidutinę V E vertę » 400–500 km/sek, kai protonų temperatūra T E » 100 000 K ir kelios aukštesnė temperatūra elektronų (rodyklė „E“ toliau reiškia Žemės orbitą). Esant tokioms temperatūroms greitis yra 1 AV žymiai didesnis už garso greitį, t.y. Saulės vėjo srautas Žemės orbitos srityje yra viršgarsinis (arba hipergarsinis). Išmatuota protonų (arba elektronų) koncentracija yra gana maža ir sudaro n E » 10–20 dalelių vienam kubinis centimetras. Be protonų ir elektronų, tarpplanetinėje erdvėje buvo aptiktos alfa dalelės (keleto procentų protonų koncentracijos). mažas kiekis sunkesnės dalelės, taip pat tarpplanetinis magnetinis laukas, vidutinė vertė kurių indukcija Žemės orbitoje pasirodė kelių gamų dydžio (1g = 10 –5 gauss).

Statinės saulės vainiko idėjos žlugimas.

Gana ilgą laiką buvo manoma, kad visos žvaigždžių atmosferos yra hidrostatinės pusiausvyros būsenoje, t.y. būsenoje, kur stiprybė gravitacinė trauka tam tikros žvaigždės slėgis yra subalansuotas jėgos, susijusios su slėgio gradientu (slėgio pokytis žvaigždės atmosferoje per atstumą r nuo žvaigždės centro. Matematiškai ši pusiausvyra išreiškiama kaip įprasta diferencialinė lygtis,

Kur G- gravitacinė konstanta, M* – žvaigždės masė, p ir r – slėgis ir masės tankis tam tikru atstumu r nuo žvaigždės. Masės tankio išreiškimas iš idealių dujų būsenos lygties

r= r RT

per slėgį ir temperatūrą bei integruodami gautą lygtį, gauname vadinamąją barometrinę formulę ( R– dujų konstanta), kuri konkrečiu atveju pastovi temperatūra T atrodo kaip

Kur p 0 – reiškia slėgį žvaigždės atmosferos apačioje (at r = r 0). Kadangi iki Parkerio darbo buvo manoma, kad Saulės atmosfera, kaip ir kitų žvaigždžių atmosfera, yra hidrostatinės pusiausvyros būsenoje, jos būsena buvo nustatyta panašiomis formulėmis. Atsižvelgiant į neįprastą ir dar iki galo nesuvoktą reiškinį staigus padidėjimas temperatūra nuo maždaug 10 000 K Saulės paviršiuje iki 1 000 000 K Saulės vainikinėje, S. Chapmanas sukūrė statinės saulės vainiko teoriją, kuri turėjo sklandžiai pereiti į vietinę tarpžvaigždinę terpę, supančią Saulės sistemą. Iš to seka, kad pagal S. Chapman idėjas Žemė, darydama savo apsisukimus aplink Saulę, yra panardinta į statinę saulės vainiką. Šį požiūrį jau seniai laikosi astrofizikai.

Parkeris sukrėtė šias jau nusistovėjusias idėjas. Jis atkreipė dėmesį į tai, kad slėgis begalybėje (at r® Ґ), kuris gaunamas iš barometrinė formulė, yra beveik 10 kartų didesnis už slėgį, kuris tuo metu buvo priimtas vietinei tarpžvaigždinei terpei. Siekdamas pašalinti šį neatitikimą, E. Parkeris pasiūlė, kad Saulės vainikas negali būti hidrostatinėje pusiausvyroje, o turi nuolat plėstis į Saulę supančią tarpplanetinę terpę, t.y. radialinis greitis V saulės korona nėra nulis. Be to, vietoj hidrostatinės pusiausvyros lygties jis pasiūlė naudoti formos hidrodinaminę judėjimo lygtį, kur M E yra Saulės masė.

At duotas paskirstymas temperatūros T, kaip atstumo nuo Saulės funkciją, sprendžiant šią lygtį naudojant barometrinę slėgio formulę ir masės išsaugojimo lygtį formoje

gali būti interpretuojamas kaip saulės vėjas ir būtent šio sprendimo pagalba pereinant nuo ikigarsinio srauto (at r r *) į viršgarsinį (at r > r*) slėgis gali būti reguliuojamas r su slėgiu vietinėje tarpžvaigždinėje terpėje, todėl būtent šis sprendimas, vadinamas saulės vėju, vykdomas gamtoje.

Pirmieji tiesioginiai tarpplanetinės plazmos parametrų matavimai, kurie buvo atlikti pirmajam erdvėlaiviui, įžengusiam į tarpplanetinę erdvę, patvirtino Parkerio idėjos apie viršgarsinio saulės vėjo buvimą teisingumą ir paaiškėjo, kad jau Žemės orbitos srityje. saulės vėjo greitis gerokai viršija garso greitį. Nuo tada neabejojama, kad Chapmano idėja apie Saulės atmosferos hidrostatinę pusiausvyrą yra klaidinga, o Saulės vainikas nuolat viršgarsiniu greičiu plečiasi į tarpplanetinę erdvę. Kiek vėliau astronominiai stebėjimai parodė, kad daugelis kitų žvaigždžių turi „žvaigždžių vėjus“, panašius į saulės vėją.

Nepaisant to, kad saulės vėjas teoriškai buvo prognozuojamas remiantis sferiškai simetrišku hidrodinaminiu modeliu, pats reiškinys pasirodė esąs daug sudėtingesnis.

Koks yra tikrasis saulės vėjo judėjimo modelis? Ilgą laiką saulės vėjas buvo laikomas sferiškai simetrišku, t.y. nepriklauso nuo saulės platumos ir ilgumos. Kadangi erdvėlaiviai iki 1990 m., kai buvo paleistas erdvėlaivis „Ulisas“, daugiausia skrido ekliptikos plokštumoje, matavimai tokiuose erdvėlaiviuose davė saulės vėjo parametrų pasiskirstymą tik šioje plokštumoje. Skaičiavimai, pagrįsti kometų uodegų nukrypimo stebėjimais, parodė apytikslį saulės vėjo parametrų nepriklausomumą nuo Saulės platumos, tačiau ši kometų stebėjimais pagrįsta išvada nebuvo pakankamai patikima dėl sunkumų interpretuojant šiuos stebėjimus. Nors išilginė saulės vėjo parametrų priklausomybė buvo matuojama erdvėlaiviuose sumontuotais prietaisais, ji vis dėlto buvo arba nereikšminga ir susijusi su saulės kilmės tarpplanetiniu magnetiniu lauku, arba su trumpalaikiais nestacionariais Saulės procesais (daugiausia su saulės blyksniais). .

Plazmos ir magnetinio lauko parametrų matavimai ekliptikos plokštumoje parodė, kad vadinamosios sektorių struktūros su skirtingais saulės vėjo parametrais ir skirtingomis kryptimis magnetinis laukas. Tokios struktūros sukasi kartu su Saule ir aiškiai rodo, kad jos yra panašios struktūros pasekmė saulės atmosfera, kurio parametrai taip priklauso nuo saulės ilgumos. Kokybinė keturių sektorių struktūra parodyta fig. 1.

Tuo pačiu metu antžeminiai teleskopai aptinka bendrą magnetinį lauką Saulės paviršiuje. Apskaičiuota, kad jo vidutinė vertė yra 1 G, nors atskirose fotosferinėse dariniuose, pavyzdžiui, saulės dėmėse, magnetinis laukas gali būti didesnis. Kadangi plazma yra geras elektros laidininkas, saulės magnetiniai laukai kažkaip sąveikauja su saulės vėju dėl ponderomotorinės jėgos atsiradimo. j ґ B. Ši jėga radialine kryptimi nedidelė, t.y. jis praktiškai neturi įtakos saulės vėjo radialinio komponento pasiskirstymui, tačiau jo projekcija į kryptį, statmeną radialinei krypčiai, lemia tangentinio greičio komponento atsiradimą saulės vėje. Nors šis komponentas yra beveik dviem dydžiais mažesnis už radialinį, jis vaidina svarbų vaidmenį pašalinant kampinį momentą nuo Saulės. Astrofizikai teigia, kad pastaroji aplinkybė gali turėti reikšmingą vaidmenį ne tik Saulės, bet ir kitų žvaigždžių, kuriose buvo aptikti žvaigždžių vėjai, evoliucijoje. Visų pirma, paaiškinti staigų vėlyvųjų žvaigždžių kampinio greičio sumažėjimą spektrinė klasė hipotezė, kurią jie perduoda sukimo momentas aplink juos besiformuojančios planetos. Atsižvelgta į nuostolių mechanizmą kampinis momentas Saulė dėl plazmos ištekėjimo iš jos esant magnetiniam laukui atveria galimybę peržiūrėti šią hipotezę.

Vidutinio magnetinio lauko matavimai ne tik Žemės orbitos srityje, bet ir dideliais heliocentriniais atstumais (pavyzdžiui, Voyager 1 ir 2 bei Pioneer 10 ir 11 erdvėlaiviuose) parodė, kad ekliptikos plokštumoje beveik sutampa su Saulės pusiaujo plokštuma, jos dydis ir kryptis gerai aprašyti formulėmis

gavo Parkeris. Šiose formulėse, kurios apibūdina vadinamąją Parkerio Archimedo spiralę, dydžiai B r, B j – atitinkamai radialinės ir azimutinės magnetinės indukcijos vektoriaus komponentai, W – kampinis Saulės sukimosi greitis, V– radialinis saulės vėjo komponentas, indeksas „0“ reiškia Saulės vainiko tašką, kuriame žinomas magnetinio lauko dydis.

Paleidimas Europoje kosmoso agentūra 1990 m. spalį erdvėlaivis „Ulisas“, kurio trajektorija buvo apskaičiuota taip, kad šiuo metu jis sukasi aplink Saulę plokštumoje, statmenai plokštumai ekliptika, visiškai pakeitė mintį, kad saulės vėjas yra sferiškai simetriškas. Fig. 2 paveiksle parodytas saulės vėjo protonų radialinio greičio ir tankio pasiskirstymas, išmatuotas erdvėlaivyje Ulysses, kaip saulės platumos funkcija.

Šis paveikslas rodo didelę saulės vėjo parametrų priklausomybę nuo platumos. Paaiškėjo, kad su heliografine platuma saulės vėjo greitis didėja, o protonų tankis mažėja. Ir jei ekliptikos plokštumoje radialinis greitis yra vidutiniškai ~ 450 km/sek., o protonų tankis ~15 cm-3, tai, pavyzdžiui, 75° Saulės platumos šios reikšmės yra ~700 km/sek. Atitinkamai ~5 cm–3. Saulės vėjo parametrų priklausomybė nuo platumos yra mažiau ryški minimaliais laikotarpiais saulės aktyvumas.

Nestacionarūs procesai saulės vėje.

Parkerio pasiūlytas modelis daro prielaidą sferinė simetrija saulės vėjas ir jo parametrų nepriklausomumas nuo laiko (nagrinėjamo reiškinio stacionarumas). Tačiau Saulėje vykstantys procesai paprastai nėra stacionarūs, todėl saulės vėjas nėra stacionarus. Būdingi parametrų kitimo laikai turi labai skirtingas skales. Visų pirma, yra saulės vėjo parametrų pokyčių, susijusių su 11 metų saulės aktyvumo ciklu. Fig. 3 paveiksle parodytas vidutinis (per 300 dienų) dinaminis saulės vėjo slėgis, išmatuotas naudojant erdvėlaivius IMP-8 ir Voyager-2 (r V 2) Žemės orbitos srityje (1 AU) vienerius 11 m. saulės ciklas saulės aktyvumas ( viršutinė dalis piešimas). Fig. apačioje. 3 paveiksle parodytas saulės dėmių skaičiaus pokytis nuo 1978 iki 1991 m. maksimalus skaičius atitinka didžiausią saulės aktyvumą). Matyti, kad saulės vėjo parametrai labai pasikeičia per būdingą maždaug 11 metų laikotarpį. Tuo pačiu metu „Ulysses“ erdvėlaivio matavimai parodė, kad tokie pokyčiai vyksta ne tik ekliptikos plokštumoje, bet ir kitose heliografinėse platumose (poliuose dinaminis saulės vėjo slėgis yra šiek tiek didesnis nei ties pusiauju).

Saulės vėjo parametrų pokyčiai taip pat gali įvykti daug mažesniu laiko intervalu. Pavyzdžiui, saulės blyksniai ir skirtingi greičiai plazmos nutekėjimas iš skirtingos sritys Dėl Saulės vainiko tarpplanetinėje erdvėje susidaro tarpplanetinės smūginės bangos, kurioms būdingas staigus greičio, tankio, slėgio ir temperatūros šuolis. Jų susidarymo mechanizmas kokybiškai parodytas fig. 4. Greitam bet kokių dujų (pavyzdžiui, saulės plazmos) srautui pasivijus lėtesnę, jų sąlyčio taške atsiranda savavališkas dujų parametrų tarpas, kuriame galioja masės, impulso tvermės dėsniai. ir energija nepatenkinti. Toks nenutrūkstamumas gamtoje negali egzistuoti ir suskaidomas, visų pirma, į dvi smūgines bangas (jose masės, impulso ir energijos tvermės dėsniai veda į vadinamuosius Hugoniot santykius) ir tangentinį netolydumą (veda tie patys išsaugojimo dėsniai). į tai, kad ant jo slėgis ir normalaus greičio dedamoji turi būti nuolatiniai). Fig. 4 šis procesas parodytas supaprastinta sferiškai simetriško blyksnio forma. Pažymėtina, kad tokios konstrukcijos, susidedančios iš priekinės smūgio bangos, tangentinio netolydumo ir antrosios smūginės bangos (atvirkštinio smūgio), juda nuo Saulės taip, kad smūgis į priekį juda didesniu greičiu nei saulės vėjas, atvirkštinis smūgis nuo Saulės juda šiek tiek mažesniu nei saulės vėjo greitis, o tangentinio netolydumo greitis lygus saulės vėjo greičiui. Tokias struktūras reguliariai fiksuoja erdvėlaiviuose sumontuoti instrumentai.

Apie saulės vėjo parametrų pokyčius, atsižvelgiant į atstumą nuo saulės.

Saulės vėjo greičio pokytį atsižvelgiant į atstumą nuo Saulės lemia dvi jėgos: jėga saulės gravitacija ir jėga, susijusi su slėgio pokyčiu (slėgio gradientas). Kadangi gravitacijos jėga mažėja kaip atstumo nuo Saulės kvadratas, dideliais heliocentriniais atstumais jos įtaka yra nereikšminga. Skaičiavimai rodo, kad jau Žemės orbitoje jos įtaka, kaip ir slėgio gradiento įtaka, gali būti nepaisoma. Vadinasi, saulės vėjo greitį galima laikyti beveik pastoviu. Be to, jis žymiai viršija garso greitį (higarsinis srautas). Tada iš aukščiau pateiktos saulės vainiko hidrodinaminės lygties išplaukia, kad tankis r mažėja kaip 1/ r 2. Aštuntojo dešimtmečio viduryje paleisti amerikiečių erdvėlaiviai Voyager 1 ir 2, Pioneer 10 ir 11, dabar esantys kelių dešimčių astronominių vienetų atstumu nuo Saulės, patvirtino šias mintis apie saulės vėjo parametrus. Jie taip pat patvirtino teoriškai prognozuojamą Parkerio Archimedo spiralę tarpplanetiniam magnetiniam laukui. Tačiau temperatūra nesilaiko adiabatinio aušinimo dėsnio, nes saulės vainikas plečiasi. Labai dideli atstumai nuo Saulės saulės vėjas net linkęs atšilti. Tokį šildymą gali lemti dvi priežastys: energijos išsklaidymo, susijusio su plazmos turbulencija, ir neutralių vandenilio atomų, prasiskverbiančių į saulės vėją iš tarpžvaigždinės terpės, įtakos. saulės sistema. Antroji priežastis taip pat lemia tam tikrą saulės vėjo stabdymą dideliais heliocentriniais atstumais, aptinkamus aukščiau minėtame erdvėlaivyje.

Išvada.

Taigi saulės vėjas yra fizinis reiškinys, kuris yra ne tik grynai akademinis interesas, susijęs su procesų plazmoje tyrimu natūraliomis sąlygomis kosminė erdvė, bet ir veiksnys, į kurį būtina atsižvelgti tyrinėjant procesus, vykstančius netoli Žemės, nes šie procesai vienaip ar kitaip daro įtaką mūsų gyvenimui. Visų pirma, didelio greičio saulės vėjo srautai, tekantys aplink Žemės magnetosferą, veikia jos struktūrą ir nestacionarūs procesai Saulėje (pavyzdžiui, blykstės) gali sukelti magnetinės audros, sutrikdantys radijo ryšį ir paveikantys oro sąlygoms jautrių žmonių savijautą. Kadangi saulės vėjas kyla iš Saulės vainiko, jo savybės Žemės orbitos srityje yra geras rodiklis tiriant svarbius praktinė veikla Saulės ir žemės ryšių asmuo. Tačiau tai yra kita sritis moksliniai tyrimai, kurių šiame straipsnyje neliesime.

Vladimiras Baranovas