Kokia būtina sąlyga saulės vėjo atsiradimui. saulės vėjas

Įsivaizduokite, kad girdėjote orų prognozių skelbėjo žodžius: „Rytoj vėjas smarkiai sustiprės. Šiuo atžvilgiu galimi radijo, mobiliojo ryšio ir interneto veikimo sutrikimai. JAV kosminė misija buvo atidėta. Šiaurės Rusijoje numatomos intensyvios pašvaistės...“


Nustebsite: kokia nesąmonė, ką su tuo vėjas turi bendro? Tačiau faktas yra tas, kad jūs praleidote prognozės pradžią: „Vakar naktį saulė pliūptelėjo. 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.

Mūsų žvaigždės viduje vyksta termobranduolinės reakcijos, kurios įkaitina šį didžiulį dujų rutulį. 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 ir užimti didesnį tūrį. 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 magnetiniam skydui sunku. Saulės uraganas prasiveržia pro jį ir įsiveržia į viršutinius atmosferos sluoksnius. Svetimos dalelės sukelia . Magnetinis laukas smarkiai deformuotas, sinoptikai kalba apie „magnetines audras“.


Dėl jų kosminiai palydovai tampa nevaldomi. 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 ir vamzdynuose staiga atsiranda 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, bet pučia nuolat.

Jau seniai buvo pastebėta, kad kometos uodega auga artėjant prie Saulės. Dėl to išgaruoja sušalusios dujos, sudarančios kometos branduolį. O saulės vėjas šias dujas nuneša stulpelio pavidalu, visada nukreiptą priešinga Saulei kryptimi. Taip žemės vėjas paverčia dūmus iš kamino ir suteikia vienokią ar kitokią formą.

Padidėjusio aktyvumo metais Žemės poveikis galaktikos kosminiams spinduliams smarkiai sumažėja. Saulės vėjas įgauna tokį stiprumą, kad tiesiog nuneša juos į planetų sistemos pakraščius.

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“ savo atmosferą iš Marso. Dėl šios priežasties oranžinė planeta neteko prakaito ir vandens bei, galbūt, gyvų organizmų.

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.


Periodiškai iš mūsų planetos paleidžiami erdvėlaiviai turi saulės vėjo gaudykles. 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?

SAULES VĖJAS- ištisinis saulės kilmės srautas, sklindantis maždaug radialiai nuo Saulės ir užpildantis Saulės sistemą iki heliocentrinės. atstumai R ~ 100 a. e. S. v. susidaro dujų dinamikos metu. Saulės vainiko išsiplėtimas (žr Saulė) į tarpplanetinę erdvę. Esant aukštai temperatūrai, kuri yra Saulės vainikinėje (1,5 * 10 9 K), viršutinių sluoksnių slėgis negali subalansuoti vainikinės medžiagos dujų slėgio, todėl vainikėlis plečiasi.

Pirmasis pašto egzistavimo įrodymas. plazmos srautus iš Saulės šeštajame dešimtmetyje gavo L. Biermannas. 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. pusiausvyra, kaip buvo manoma anksčiau, tačiau turėtų plėstis, o esant esamoms ribinėms sąlygoms ši plėtra turėtų lemti vainikinės medžiagos pagreitį iki viršgarsinio greičio (žr. toliau). Pirmą kartą sovietiniame erdvėlaivyje užfiksuotas saulės kilmės plazmos srautas. erdvėlaivis „Luna-2“ 1959 m. Egzistencijos postas. plazmos nutekėjimas iš Saulės buvo įrodytas daugelį mėnesių Amerikoje trukusių matavimų rezultatas. erdvė Mariner 2 aparatas 1962 m.

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. Kai kurios iš šių sričių yra vainikinės skylės. Lėti Šiaurės amžiaus srautai. Akivaizdu, kad yra susiję su vainiko sritimis, kuriose yra tangentinis magnetinis komponentas. laukus.

Lentelė 1.- Vidutinės saulės vėjo charakteristikos Žemės orbitoje

Lentelė 2.- Santykinė saulės vėjo cheminė sudėtis

Be pagrindinių Saulės vandens komponentai yra protonai, o jo sudėtyje taip pat yra labai jonizuotų dalelių. deguonies, silicio, sieros, geležies jonai (1 pav.). Analizuojant dujas, įstrigusias Mėnulyje esančiose folijose, buvo rasti Ne ir Ar atomai. trečia. santykinė chem. sudėtis S. v. pateikta lentelėje. 2. Jonizacija. būklė S. v. atitinka lygį karūnoje, kur rekombinacijos laikas yra trumpas, palyginti su išsiplėtimo laiku Jonizacijos matavimai jonų temperatūra S. v. leidžia nustatyti Saulės vainiko elektronų temperatūrą.

N. amžiuje. pastebimi skirtumai. bangų tipai: Langmuir, whistlers, ion-sonic, magnetosonic, Alfven ir kt. (žr. Bangos plazmoje Kai kurios Alfvén tipo bangos generuojamos Saulėje, o kai kurios sužadinamos tarpplanetinėje terpėje. Bangų generavimas išlygina dalelių pasiskirstymo funkcijos nukrypimus nuo Maksvelio ir kartu su magnetizmo įtaka. plazmos laukai lemia tai, kad S. v. elgiasi kaip ištisinė terpė. Alfvén tipo bangos vaidina didelį vaidmenį mažų saulės bangų komponentų pagreitėjime. ir formuojant protonų pasiskirstymo funkciją. N. amžiuje. taip pat stebimi įmagnetintai plazmai būdingi kontaktiniai ir sukimosi nutrūkimai.

Ryžiai. 1. Saulės vėjo masių spektras. Išilgai horizontalios ašies – dalelės masės ir jos krūvio santykis, išilgai vertikalios – dalelių, užregistruotų prietaiso energijos lange per 10 s, skaičius. 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. (Alfveno, garso ir magnetosoninės bangos). Alfvenas ir garsas Macho skaičius C.V. Žemės orbitoje 7. Tekant aplink šiaurės rytus. kliūtis, galinčias efektyviai jį nukreipti (Merkurijaus, Žemės, Jupiterio, Saturno magnetiniai laukai arba laidžiosios Veneros ir, matyt, Marso jonosferos), susidaro nukrypstanti lanko smūgio banga. S.v. sulėtėja ir įkaista smūgio bangos priekyje, todėl ji gali 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, kuri palaipsniui užpildoma plazma iš plazmos.

Stacionarų vainikinės plazmos nutekėjimo procesą uždengia nestacionarūs procesai, susiję su saulės blykstės. Stiprių pliūpsnių metu medžiagos išsiskiria iš apačios. vainiko regionus į tarpplanetinę terpę. Tokiu atveju taip pat susidaro smūginė banga (2 pav.), kuri palaipsniui lėtėja, plinta Saulės sistemos plazmoje. Smūgio bangos atėjimas į Žemę sukelia magnetosferos suspaudimą, po kurio dažniausiai prasideda magnetizmo vystymasis. audros (žr Magnetiniai variantai).

Ryžiai. 2. Tarpplanetinės smūginės bangos ir išmetimo iš Saulės žybsnio plitimas. Rodyklės rodo saulės vėjo plazmos judėjimo kryptį, linijos be užrašo yra magnetinio lauko linijos.

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

Saulės vainiko plėtimasis apibūdinamas masės, kampinio momento ir energijos išsaugojimo lygčių sistema. Sprendimai, atitinkantys įvairius greičio pokyčio su atstumu pobūdis parodytas fig. 3. 1 ir 2 sprendimai atitinka mažus greičius vainiko pagrindu. Pasirinkimą tarp šių dviejų sprendimų lemia sąlygos begalybėje. 1 sprendimas atitinka mažus vainiko plėtimosi greičius ir suteikia dideles slėgio vertes begalybėje, t.y. susiduria su tais pačiais sunkumais kaip ir statinis modelis. karūnos 2 sprendimas atitinka plėtimosi greičio perėjimą per garso verčių greitį ( v į) kai kuriems kritiniams. 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.. Kritinis taškas yra virš Saulės paviršiaus, jei vainiko temperatūra yra mažesnė už tam tikrą kritinę reikšmę. vertybes , kur m yra protono masė, adiabatinis eksponentas ir Saulės masė. Fig. 4 paveiksle parodytas plėtimosi greičio pokytis nuo heliocentrinio. atstumas priklauso nuo izoterminės temperatūros. izotropinė korona. Vėlesni modeliai S. v. atsižvelgti į vainikinės temperatūros svyravimus priklausomai nuo atstumo, terpės dviejų skysčių pobūdį (elektronų ir protonų dujos), šilumos laidumą, klampumą, nesferinį. plėtimosi pobūdis.

Ryžiai. 4. Saulės vėjo greičio profiliai izoterminio vainiko modeliui esant skirtingoms vainikinės temperatūros vertėms.

S.v. suteikia pagrindinį šiluminės energijos nutekėjimas iš vainiko, nes šilumos perdavimas į chromosferą, el-magn. Koronos spinduliuotė ir elektronų šilumos laidumas yra nepakankami vainiko šiluminiam balansui nustatyti. Elektroninis šilumos laidumas užtikrina lėtą aplinkos temperatūros mažėjimą. su atstumu. S.v. nevaidina jokio pastebimo vaidmens visos Saulės energijoje, nes jos nunešamas energijos srautas yra ~10 -7 šviesumo Saulė.

S.v. neša vainikinį magnetinį lauką su savimi į tarpplanetinę terpę. lauke. Šio lauko lauko linijos, sustingusios į plazmą, sudaro tarpplanetinį magnetinį lauką. laukas (MMP). Nors TVF intensyvumas yra mažas, o jo energijos tankis yra apytiksliai. 1% kinetinio tankio saulės energijos energija, ji vaidina svarbų vaidmenį saulės energijos termodinamikoje. ir 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 šiaurę įstingusios jėgos linijos yra artimos Archimedo spiralei (5 pav.). Radialinis B R ir azimutiniai magnetiniai komponentai. laukai keičiasi skirtingai, atsižvelgiant į atstumą šalia ekliptikos plokštumos:

kur yra ang. Saulės sukimosi greitis, Ir- centrinio oro greičio radialinis komponentas, indeksas 0 atitinka pradinį lygį. Žemės orbitos atstumu – kampas tarp magnetinės krypties. laukai ir R apie 45°. Dideliu L magnetiniu. laukas yra beveik statmenas R.

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

S. v., kylantis virš Saulės regionų su skirtingais. magnetinė orientacija laukus, formuoja srautus su skirtingai orientuotu amžinuoju įšalu. Stebėtos didelio masto Saulės sistemos struktūros atskyrimas. lyginiam skaičiui sektorių su skirtingais vadinama TVF radialinio komponento kryptis. tarpplanetinio sektoriaus struktūra. Savybės S. v. (greitis, temp-pa, dalelių koncentracija ir kt.) taip pat trečiadienį. natūraliai keičiasi kiekvieno sektoriaus skerspjūvis, o tai susiję su greitu saulės vandens srautu sektoriaus viduje. Sektorių ribos dažniausiai yra lėtoje šiaurės tėkmėje. Dažniausiai stebimi 2 ar 4 sektoriai, besisukantys kartu su Saule. Ši struktūra, susidariusi ištraukiant S.. didelio masto mag. 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. laukai – TVF radialiniai komponentai turi skirtingus ženklus skirtingose ​​transporto priemonės pusėse. Šis TS, kurį numatė H. Alfvenas, eina per tas Saulės vainiko dalis, kurios yra susijusios su aktyviais Saulės regionais, ir atskiria šiuos regionus nuo įvairių regionų. 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 ko jis patenka į sektorius su skirtingais TVF radialinės komponentės ženklais.

Šalia Saulės šiaurėje. Yra išilginiai ir platumos greičio gradientai, kuriuos sukelia greito ir lėto srautų greičių skirtumas. Tolstant nuo Saulės, riba tarp upelių šiaurėje tampa statesnė. atsiranda radialinio greičio gradientai, kurie lemia formavimąsi smūginės bangos be susidūrimų(7 pav.). Pirmiausia susidaro smūginė banga, sklindanti į priekį nuo sektorių ribos (smūginė banga pirmyn), 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) parodo stebimą tarpplanetinio magnetinio lauko sektoriaus struktūrą..

Ryžiai. 7. Tarpplanetinio magnetinio lauko sektoriaus sandara. Trumpos rodyklės rodo saulės vėjo plazmos srauto kryptį, linijos su rodyklėmis - magnetinio lauko linijos, brūkšninės linijos - sektorių ribos (brėžinio plokštumos susikirtimas su esamu sluoksniu).

Kadangi smūginės bangos greitis yra mažesnis už saulės energijos greitį, plazma įtraukia atvirkštinę smūginę bangą kryptimi nuo Saulės. Smūginės bangos šalia sektoriaus 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. kraujospūdis Ertmė, nušluota S. v. tarpžvaigždinėje terpėje sudaro heliosferą (žr. Tarpplanetinė aplinka). kartu su jame sustingusiu magnetu. laukas neleidžia galaktikos dalelėms prasiskverbti į Saulės sistemą. erdvė žemos energijos spinduliai ir sukelia kosminių pokyčių. didelės energijos spinduliai. Reiškinys, panašus į S.V., taip pat buvo aptiktas kai kuriose kitose žvaigždėse (žr Žvaigždžių vėjas).

Lit.: Parkeris E. N., Dinaminiai procesai tarpplanetinėje terpėje, trans. iš anglų k., M., 1965; Brandt J., Saulės vėjas, vert. iš anglų k., M., 1973; Hundhausen A., Corona Expansion and the Solar Wind, vert. iš anglų kalbos, M., 1976 m. O. L. Veisbergas.

Jis gali būti naudojamas ne tik kaip kosminių burlaivių varomoji priemonė, bet ir kaip energijos šaltinis. Garsiausią saulės vėjo panaudojimą šiuo pajėgumu pirmasis pasiūlė Freemanas Dysonas, kuris pasiūlė, kad labai išsivysčiusi civilizacija galėtų sukurti aplink žvaigždę 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 esant dabartiniam technologijų lygiui, lazerinio „kabelio“ sukūrimas vis dar yra 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. Šiuo 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 ir pačiame kosmose, o maži „Dyson-Harrop“ palydovai gali tapti pagrindiniu jos šaltiniu, pakeisdami saulės baterijas ir branduolinius reaktorius.

Istorija

Tikėtina, kad pirmasis saulės vėjo egzistavimą numatė norvegų tyrinėtojas Kristianas Birkelandas savo knygoje „Fizikiniu požiūriu labiausiai tikėtina, kad saulės spinduliai nėra nei teigiami, nei neigiami, o abu“. Kitaip tariant, saulės vėjas susideda iš neigiamų elektronų ir teigiamų jonų.

1930-aisiais mokslininkai nustatė, kad Saulės vainiko temperatūra turi siekti milijoną laipsnių, nes korona išlieka pakankamai ryški dideliais atstumais nuo Saulės, o tai aiškiai matoma per Saulės užtemimus. Vėlesni spektroskopiniai stebėjimai patvirtino šią išvadą. 50-ųjų viduryje britų matematikas ir astronomas Sidney Chapmanas nustatė dujų savybes tokioje temperatūroje. Paaiškėjo, kad dujos tampa puikiu šilumos laidininku ir turėtų jas išsklaidyti į kosmosą už Žemės orbitos. Tuo pačiu metu vokiečių mokslininkas Ludwigas Biermannas (vok. Ludwigas Franzas Benediktas Biermannas ) susidomėjo tuo, kad kometų uodegos visada nukreiptos nuo Saulės. Biermannas teigė, kad Saulė skleidžia nuolatinį dalelių srautą, kuris daro spaudimą kometą supančioms dujoms ir sudaro ilgą uodegą.

1955 metais sovietų astrofizikai Vsekhsvyatsky, G. M. Ponomarev ir V. I. parodė, kad išplėstas vainikas praranda energiją ir gali būti hidrodinaminės pusiausvyros būsenoje. Visais kitais atvejais turi būti materijos ir energijos srautas. Šis procesas yra fizinis pagrindas svarbiam reiškiniui – „dinaminei koronai“. Medžiagos srauto dydis buvo įvertintas remiantis šiais svarstymais: jei vainikas būtų hidrostatinėje pusiausvyroje, tai vandenilio ir geležies homogeninės atmosferos aukščiai būtų 56/1, tai yra, geležies jonai neturėtų būti pastebėta tolimoje karūnoje. Bet tai netiesa. Geležis šviečia per visą vainiką, o FeXIV stebimas aukštesniuose sluoksniuose nei FeX, nors kinetinė temperatūra ten yra žemesnė. Jėga, kuri palaiko jonus „pakabinamoje“ būsenoje, gali būti impulsas, perduotas susidūrimo metu kylančiu protonų srautu į geležies jonus. Iš šių jėgų pusiausvyros sąlygos nesunku rasti protonų srautą. Paaiškėjo, kad tai toks pat, kaip ir iš hidrodinaminės teorijos, kuri vėliau buvo patvirtinta tiesioginiais matavimais. 1955 m. tai buvo reikšmingas pasiekimas, tačiau tada niekas netikėjo „dinamine karūna“.

Po trejų metų Eugenijus Parkeris Eugenijus N. Parkeris) padarė išvadą, kad karštas Saulės srautas Chapmano modelyje ir dalelių srautas, išpučiantis kometų uodegas pagal Biermanno hipotezę, yra dvi to paties reiškinio, kurį jis pavadino, apraiškos. "saulės vėjas". Parkeris parodė, kad nors Saulės vainiką stipriai traukia Saulė, ji taip gerai praleidžia šilumą, kad išlieka karšta dideliu atstumu. Kadangi jos trauka silpnėja tolstant nuo Saulės, viršgarsinis materijos nutekėjimas į tarpplanetinę erdvę prasideda nuo viršutinės vainiko dalies. Be to, Parkeris pirmasis atkreipė dėmesį į tai, kad gravitacijos susilpnėjimo poveikis hidrodinaminiam srautui turi tokį patį poveikį kaip ir Laval antgalis: jis sukuria srauto perėjimą iš ikigarsinio į viršgarsinį.

Parkerio teorija buvo smarkiai kritikuojama. Straipsnis, išsiųstas į Astrophysical Journal 1958 m., buvo atmestas dviejų recenzentų ir tik redaktoriaus Subramaniano Chandrasekharo dėka pateko į žurnalo puslapius.

Tačiau vėjo pagreitis iki didelio greičio dar nebuvo suprantamas ir negalėjo būti paaiškintas Parkerio teorija. Pirmuosius skaitmeninius saulės vėjo modelius koronoje, naudojant magnetines hidrodinamikos lygtis, sukūrė Pneumannas ir Knoppas. Pneumanas ir Knopas) in

Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje naudojant Ultravioletinį vainikinį spektrometrą. Ultravioletinis vainikinis spektrometras (UVCS) ) SOHO palydove buvo stebimos vietovės, kuriose saulės ašigaliuose pučia greitas saulės vėjas. Paaiškėjo, kad vėjo pagreitis yra daug didesnis nei tikėtasi remiantis grynai termodinamine plėtra. Parkerio modelis numatė, kad vėjo greitis tampa viršgarsiniu 4 saulės spindulių aukštyje nuo fotosferos, o stebėjimai parodė, kad šis perėjimas vyksta žymiai žemiau, maždaug 1 saulės spinduliu, patvirtinantis, kad yra papildomas saulės vėjo pagreitėjimo mechanizmas.

Charakteristikos

Dėl saulės vėjo Saulė kas sekundę praranda apie milijoną tonų medžiagos. Saulės vėjas daugiausia susideda iš elektronų, protonų ir helio branduolių (alfa dalelių); kitų elementų branduolių ir nejonizuotų dalelių (elektriškai neutralių) yra labai mažais kiekiais.

Nors saulės vėjas kyla iš išorinio Saulės sluoksnio, jis neatspindi tikrosios šio sluoksnio elementų sudėties, nes dėl diferenciacijos procesų kai kurių elementų kiekis didėja, o kai kurių mažėja (FIP efektas).

Saulės vėjo intensyvumas priklauso nuo saulės aktyvumo pokyčių ir jo šaltinių. Ilgalaikiai stebėjimai Žemės orbitoje (apie 150 000 000 km nuo Saulės) parodė, kad saulės vėjas yra struktūrizuotas ir dažniausiai skirstomas į ramų ir sutrikdytą (sporadinį ir pasikartojantį). Pagal greitį ramūs saulės vėjo srautai skirstomi į dvi klases: lėtas(maždaug 300-500 km/s aplink Žemės orbitą) ir greitai(500-800 km/s aplink Žemės orbitą). Kartais stacionarus vėjas apima heliosferos srovės sluoksnio sritį, skiriančią skirtingų tarpplanetinio magnetinio lauko poliškumo sritis ir savo savybėmis artimą lėtam vėjui.

Lėtas saulės vėjas

Lėtą saulės vėją generuoja „tylioji“ Saulės vainiko dalis (koroninių srovių sritis) jos dujų dinaminio plėtimosi metu: kai vainiko temperatūra yra apie 2·10 6 K, vainikas negali būti hidrostatinėmis sąlygomis. pusiausvyra, o šis išsiplėtimas, esant esamoms ribinėms sąlygoms, turėtų paskatinti vainikinių medžiagų pagreitį iki viršgarsinio greičio. Saulės vainiko įkaitimas iki tokių temperatūrų atsiranda dėl konvekcinio šilumos perdavimo saulės fotosferoje pobūdžio: konvekcinės turbulencijos vystymąsi plazmoje lydi intensyvių magnetosoninių bangų generavimas; savo ruožtu, sklindant saulės atmosferos tankio mažėjimo kryptimi, garso bangos virsta smūginėmis bangomis; smūgines bangas efektyviai sugeria vainikinė medžiaga ir įkaitina ją iki (1–3) 10 6 K temperatūros.

Greitas saulės vėjas

Pasikartojančio greito saulės vėjo srautus Saulė skleidžia keletą mėnesių, o jų sugrįžimo periodas stebint iš Žemės yra 27 dienos (Saulės sukimosi laikotarpis). Šie srautai yra susiję su vainikinėmis skylėmis – vainikinės zonos sritimis, kurių temperatūra santykinai žema (apie 0,8 10 6 K), sumažėjęs plazmos tankis (tik ketvirtadalis ramiųjų vainikinių zonų tankio) ir magnetinis laukas, radialinis. Saulė.

Sutrikę srautai

Sutrikdomi srautai apima tarpplanetines vainikinės masės išstūmimo (CME) apraiškas, taip pat suspaudimo sritis prieš greitus CME (anglų literatūroje vadinamus apvalkalu) ir prieš greitus srautus iš vainikinių skylių (anglų literatūroje vadinama Korotuojančios sąveikos regionu – CIR). . Maždaug pusėje Sheath ir CIR stebėjimų gali būti tarpplanetinė smūgio banga. Esant sutrikdytam saulės vėjo tipui, tarpplanetinis magnetinis laukas gali nukrypti nuo ekliptikos plokštumos ir turėti pietinį lauko komponentą, dėl kurio atsiranda daug kosminių oro efektų (geomagnetinis aktyvumas, įskaitant magnetines audras). Anksčiau buvo manoma, kad sutrikusius atsitiktinius srautus sukelia saulės blyksniai, tačiau dabar manoma, kad atsitiktinius saulės vėjo srautus sukelia vainikiniai išmetimai. Tuo pačiu metu reikia pažymėti, kad tiek saulės blyksniai, tiek vainikinių sluoksnių išsiveržimai yra susiję su tais pačiais saulės energijos šaltiniais ir tarp jų yra statistinis ryšys.

Pagal įvairių didelio masto saulės vėjo tipų stebėjimo laiką greiti ir lėti srautai sudaro apie 53%, heliosferos srovės sluoksnis 6%, CIR - 10%, CME - 22%, apvalkalas - 9%, o santykis tarp skirtingų tipų stebėjimo laikas labai skiriasi saulės ciklo aktyvumu. .

Saulės vėjo generuojami reiškiniai

Saulės sistemos planetose, turinčiose magnetinį lauką, saulės vėjas sukelia tokius reiškinius kaip magnetosfera, auroros ir planetų radiacijos juostos.

Kultūroje

„Saulės vėjas“ – garsaus mokslinės fantastikos rašytojo Arthuro C. Clarke apysaka, parašyta 1963 m.

Pastabos

1. Kristianas Birkelandas, „Ar saulės korpuskuliniai spinduliai, prasiskverbiantys į Žemės atmosferą, yra neigiami ar teigiami spinduliai? in Videnskapsselskapets Skrifter, I Mat - Naturv. Klasė Nr.1, Kristianija, 1916 m.
2. Filosofinis žurnalas, 6 serija, t. 38, Nr. 228, 1919 m. gruodis, 674 (dėl Saulės vėjo)
3. Ludwigas Biermannas (1951). "Kometenschweife und solare Korpuskularstrahlung". Zeitschrift für Astrophysics 29 : 274.
4. Vsekhsvyatsky S.K., Nikolsky G.M., Ponomarev E.A., Cherednichenko V.I. (1955). "Dėl saulės korpuskulinės spinduliuotės klausimo." Astronomijos žurnalas 32 : 165.
5. Christopheris T. Russellas . Kalifornijos universiteto Geofizikos ir planetų fizikos institutas, Los Andželas. Suarchyvuota nuo originalo 2011 m. rugpjūčio 22 d. Gauta 2007 m. vasario 7 d.
6. Roach, Jonas. Astrofizikas, pripažintas už saulės vėjo atradimą, „National Geographic News“.(2003 m. rugpjūčio 27 d.). Žiūrėta 2006 m. birželio 13 d.
7. Eugenijus Parkeris (1958). „Tarpplanetinių dujų ir magnetinių laukų dinamika“. Astrofizikos žurnalas 128 : 664.
8. Luna 1. NASA Nacionalinis kosmoso mokslo duomenų centras. Suarchyvuota nuo originalo 2011 m. rugpjūčio 22 d. Gauta 2007 m. rugpjūčio 4 d.
9. (Rusų kalba) 40-osios kosmoso eros metinės Maskvos valstybinio universiteto Branduolinės fizikos mokslinių tyrimų institute, yra diagrama, rodanti dalelių aptikimą Luna-1 įvairiuose aukščiuose.
10. M. Neugebaueris ir C. W. Snyderis (1962). „Saulės plazmos eksperimentas“. Mokslas 138 : 1095–1097.
11. G. W. Pneumanas ir R. A. Koppas (1971). „Dujų ir magnetinio lauko sąveika Saulės vainikoje“. Saulės fizika 18 : 258.
12. Ermolaev Yu I., Nikolaeva N. S., Lodkina I. G., Ermolaev M. Yu. Santykinis didelio masto saulės vėjo atsiradimo dažnis ir geoefektyvumas // Kosmoso tyrimai. - 2010. - T. 48. - Nr. 1. - P. 3–32.
13. Kosminiai spinduliai pasiekė aukštą kosmoso amžių. NASA (2009 m. rugsėjo 28 d.). Suarchyvuota nuo originalo 2011 m. rugpjūčio 22 d. Gauta 2009 m. rugsėjo 30 d.(anglų kalba)

Literatūra

• Parkeris E. N. Dinaminiai procesai tarpplanetinėje aplinkoje / Vert. iš anglų kalbos M.: Mir, 1965 m
• Pudovkinas M. I. Saulės vėjas // Soroso edukacinis žurnalas, 1996, Nr. 12, p. 87-94.
• Hundhauzenas A. Koronos plėtra ir saulės vėjas / Per. iš anglų kalbos M.: Mir, 1976 m
• Fizinė enciklopedija, t. 4 – M.: Didžioji rusų enciklopedija p.586, p.587 ir p.588
• Erdvės fizika. Mažoji enciklopedija, M.: Sovietų enciklopedija, 1986 m
• Heliosfera (Red. I.S. Veselovsky, Yu.I. Ermolaev) monografijoje Plasma Heliogeophysics / Red. L. M. Zeleny, I. S. Veselovskis. 2 tomuose M.: Fiz-matlit, 2008. T. 1. 672 p.; T. 2. 560 p.

Taip pat žr

Nuorodos

Saulė
Struktūra	Šerdis · Radiacinės perdavimo zona · Konvekcinė zona
Atmosfera	Fotosfera · Chromosfera · Saulės korona
Prailgintas struktūra	Heliosfera (Heliosferos srovės sluoksnis · Smūgio bangos riba) · Heliosferos mantija · Heliopauzė · Galvos smūgio banga
Susijęs su Saule reiškinius