Главная Фотогалерея Рефераты Новости Видеогалерея Статьи  
 
 
Содержание
 
   

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

 

Гелиосферный 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

 

Возмущенные 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 потков 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.


   
Поиск
Rambler's Top100