Что из себя представляет солнечный ветер? – все о космосе

Солнечный ветер. Влияние на земную жизнь

Это начало эпического пути, когда дыхание Солнца достигает самых дальних уголков системы. В мгновение ока источник солнечного ветра исчезает из вида. Никогда в жизни не видел чего-то более невероятного.

Солнечный ветер невидим, но каждый день крошечные частицы нашей звезды летят нам навстречу. К тому времени, когда он достигает Земли, он сильно разрежен.

Если бы вы вышли в космос рядом с Землей и подставили руку, вы бы ничего не почувствовали.

На кубический сантиметр пространства приходится примерно пять протонов и пять электронов, но при этом они летят очень быстро и несут много энергии, фактически, достаточно, чтобы сдуть с Земли атмосферу.

«Ветер», исходящий от нашей звезды

Как же наша планета переживает эти смертоносные порывы? За ответом нам придется отправиться на север. В прекрасный зимний день в Арктике трудно представить, что наша звезда может быть опасна. Но прямо над нами проносятся смертельные солнечные частицы, со скоростью, превышающей миллион километров в час.

Здесь, на поверхности, мы защищены от солнечного ветра, терзающего нашу планету, потому что у Земли есть природный щит, который отражает большую часть «звёздных потоков». Чтобы увидеть этот щит, нужен очень простой прибор — компас.

А все потому, что у Земли есть магнитное поле, невидимая оболочка, окружающая планету защитным коконом. По форме оно очень похоже на поле стержневых магнитов, и вы можете видеть эту форму, двигая компас вокруг него.

Стрелка компаса следует линиям магнитного поля, и поле Земли очень похоже на него.

Магнитное поле излучается ядром нашей планеты, богатым железом. И это гигантское поле, известное как магнитосфера, отражает большую часть солнечного ветра обратно в космос.

Но планета не скрыта от него полностью. Когда «звёздный поток» ударяет в магнитное поле Земли, он искажает его. Он растягивает поле с ночной стороны планеты, это немного похоже на растяжение резины.

В поле накапливается все больше энергии.

«Облучение» планеты

Со временем она так сильно растягивает хвост, что он больше не может ее удерживать. Энергия высвобождается, и вдоль линий поля к полюсам устремляется поток электрически заряженных частиц. И когда эти частицы, заряженные солнечным ветром, ударяются в атмосферу Земли, возникает одно из красивейших явлений природы — полярное сияние.

Мы приехали сюда, на самый север Норвегии, чтобы своими глазами увидеть, как солнечный ветер влияет на нашу планету, впервые в жизни увидеть загадочное северное сияние. Увидеть северное сияние в любую ночь весьма непросто.

Источник: http://sci-nature.ru/solnechnyj-veter-vliyanie-na-zemnuyu-zhizn/

Солнечный ветер

Солнечным 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.

В 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.

Читайте также:  Когда начнётся колонизация луны? - все о космосе

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.

Источник: http://astro-azbuka.ru/index.php?id=225

Потоки солнечного ветра

Солнечный ветер – некий поток частиц, испускаемый внешним слоем Солнца (солнечной короной) на огромной скорости, достигающей 1200 км/с.
Испускать его могут все звёзды, и в таком случае называется он звёздным ветром. К слову, поток частиц Солнца также можно назвать звёздным ветром Солнца и ошибки в этом не будет.

Общая информация

Скорость солнечного ветра хоть и очень высока, но намного уступает скорости света (в сотни раз), поэтому не стоит путать эти два понятия. Нашей планеты поток достигает дня за 2-3.

Состав звёздного ветра Солнца не блещет особым разнообразием: протоны, электроны, ядра гелия, ну и немного иных частиц.

А вот масса испускаемых частиц и правда удивительна – порядка миллиона тонн в секунду! Не укладывается в голове, насколько же огромным должно быть Солнце, чтобы испускать миллиарды лет такой поток и по-прежнему светить нам на небосклоне.

Вообще говоря, солнечный ветер довольно изменчив. Благодаря процессам, происходящим внутри звезды, он может обладать различной интенсивность и скоростью. Так, бывает он спокойным и возмущённым.

Спокойные потоки солнечного ветра можно разделить на два типа: медленные и быстрые.

  • Медленные обладают скоростью около 300-500 км/с. Они образуются в спокойных частях короны Солнца.
  • Быстрые потоки имеют скорость от 500 до 800 км/с. Образуются они во многом благодаря существованию корональных дыр на Солнце – участков в солнечной короне, где плотность и температура заметно ниже, нежели на иных участках короны.

Суммарно на долю спокойных потоков приходится 53% времени излучения Солнца.

Возмущённые потоки.
Наиболее частой причиной возмущённых потоков является выброс частиц из солнечной короны (так называемый корональный выброс масс).

Интересен тем, что огромные массы плазмы (протоны, электроны и некоторые тяжёлые элементы, вроде гелия и кислорода) испускаются из короны с огромной скоростью, так как вся энергия выброса тратится на ускорение этих частиц.

Также потоки такого рода возникают перед быстрыми потоками из корональных дыр. Относят сюда и область сжатия перед быстрыми корональными выбросами.

Влияние солнечного ветра

Солнечный ветер защищает Солнечную систему от попадания в неё межзвёздного газа. Получается так, потому что звёздный ветер создаёт границу гелиосферы, через которую не может пройти газ.

Космические лучи, что попадают в нашу звёздную систему из межгалактического пространства, весьма сильно ослабляются под действием магнитного поля солнечного ветра.

Звёздный ветер Солнца оказывает сильное влияние и на нашу планету (как и на другие планеты системы, обладающие магнитным полем). Этот ветер является причиной возникновения полярного сияния, радиационных поясов планет и магнитосферы.

А возмущённые потоки ветра также способствуют проявлению геомагнитной активности (например, возникновению магнитных бурь).

Источник: https://naturae.ru/vselennaya/solnechnyi-veter.html

Солнечный ветер может стать заменой всех остальных видов энергии

Испускаемый нашим Солнцем поток заряженных частиц, солнечный ветер, можно использовать не только как движитель космических парусников, но и как источник энергии.

Наиболее известное применение солнечного ветра в этом качестве было впервые предложено Фрименом Дайсоном (Freeman Dyson), предположившим, что высокоразвитой цивилизации по силам создание сферы вокруг звезды, которая бы собирала всю испускаемую ею энергию.

Исходя из этого так же был предложен очередной метод поиска внеземных цивилизаций.

Между тем, коллективом исследователей Вашингтонского университета (Washington State University) под руководством Брукса Харропа (Brooks Harrop) была предложена более практичная концепция использования энергии солнечного ветра – спутники Дайсона-Харропа.

Они представляют собой довольно простые электростанции, собирающие электроны из солнечного ветра. На длинный металлический стержень, направленный на Солнце, подается напряжение для генерации магнитного поля, которое будет притягивать электроны.

На другом конце располагается приемник-ловушка электронов, состоящая из паруса и приемника.

По расчетам Харропа, спутник с 300-метровым стержнем, толщиной 1 см и 10-метровой ловушкой, на орбите Земли сможет «собирать» до 1,7 МВт. Этого достаточно для обеспечения энергией примерно 1000 частных домов.

Тот же спутник, но уже с километровым стержнем и парусом в 8400 километров сможет «собирать» уже 1 миллиард миллиардов гигаватт энергии (1027 Вт).

Остается только передать эту энергию на Землю, чтобы отказаться от всех остальных ее видов.

Команда Харропа предлагает передавать энергию с помощью лазерного луча. Однако, если конструкция самого спутника довольно проста и вполне реализуема на современном уровне технологий, то создание лазерного «кабеля» пока технически невозможно.

Дело в том, что для эффективного сбора солнечного ветра спутник Дайсона-Харропа должен лежать вне плоскости эклиптики, а значит находится в миллионах километров от Земли. На таком расстоянии луч лазера будет давать пятно, диаметром в тысячи километров.

Адекватная же фокусирующая система потребует объектив от 10 до 100 метров в диаметре. Кроме этого, нельзя исключать многие опасности от возможных сбоев системы.

С другой стороны, энергия требуется и в самом космосе, и небольшие спутники Дайсона-Харропа вполне могут стать ее основным источником, заменив солнечные батареи и ядерные реакторы.

Материалы по теме:

Источник: 

Источник: https://3dnews.ru/599196

Что же все-таки такое солнечный ветер? | Живой космос

Температура короны, наружного слоя Солнца, может достигать значений до 1,1 миллиона градусов по Цельсию. На этом уровне гравитация Солнца не может удержать быстро движущиеся частицы, и они убегают от звезды.

Активность Солнца меняется в течение 11-летнего цикла, при этом количество солнечных пятен, уровни радиации и масса выброшенного в космос материала меняются со временем.

 Эти изменения влияют на свойства солнечного ветра, включая его магнитное поле, скорость, температуру и плотность.

 Ветер также может иметь разные свойства в зависимости от того, где конкретно находился его источник на Солнце, и насколько быстро вращалась эта область.

Скорость солнечного ветра выше по сравнению со скоростью движения вещества корональных отверстий, и достигает 800 километров в секунду. Эти отверстия возникают на полюсах Солнца и в его низких широтах, достигая наибольших размеров тогда, когда активность на Солнце минимальна. Температуры, возникающие при быстром ветре могут достигать 800 000 C.

В поясе коронального стримера вокруг экватора солнечный ветер движется медленнее – около 300 км в секунду. Температура в медленном ветре достигает 1,6 млн. C.

Солнце и его атмосфера состоят из плазмы, смеси положительно и отрицательно заряженных частиц при чрезвычайно высоких температурах. Но поскольку материал постоянно покидает Солнце, переносимый солнечным ветром, оно становится более газообразным.

Воздействие на Землю

Когда ветер покидает Солнце, он несет заряженные частицы и магнитные поля. Излучаемая во всех направлениях часть солнечного ветра постоянно попадает на нашу планету и вызывает интересные эффекты.

Если материал, переносимый солнечным ветром, достигнет поверхности планеты, он нанесет серьезный ущерб любой форме жизни, которая существует на Земле.

 Магнитное поле Земли служит щитом, перенаправляя материал вокруг планеты так, чтобы он как бы «стекал» за ее пределами.

 Сила ветра деформирует магнитное поле Земли таким образом, что оно смещается и растягивается на ночной стороне нашей планеты.

Иногда Солнце выбрасывает большие объемы плазмы, известные как выбросы корональной массы (CME) или солнечные бури. Чаще всего это происходит в период активного периода солнечного цикла, известного как солнечный максимум. CME имеют более сильный эффект, чем стандартный солнечный ветер.

Хотя некоторые тела Солнечной системы тоже, подобно Земле, экранированы магнитным полем, многие такой защиты не имеют.

  Спутник нашей Земли, Луна не имеет ничего, чтобы защитить свою поверхность, поэтому получает полное воздействие солнечного ветра. У Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, есть магнитное поле.

Оно защищает планету от обычного стандартного ветра, однако оно не способно преодолеть силу более мощных вспышек, таких как CME.

Когда высоко – и низкоскоростные потоки взаимодействуют друг с другом, они создают плотные области, известные как области с вращающимся взаимодействием (CIR). Эти области вызывают геомагнитные бури при взаимодействии с земной атмосферой.

Солнечный ветер и заряженные частицы, которые он несет, могут влиять на спутники Земли и Глобальные системы позиционирования (GPS). Мощные всплески могут повредить спутники или вызвать ошибки определений координат с использованием сигналов GPS в десятки метров.

Солнечный ветер достигает всех планет в Солнечной системе. Миссия NASA New Horizons обнаружила его, когда путешествовала между Ураном и Плутоном.

Изучение солнечного ветра

Ученым известно о солнечном ветре с 1950-х годов, но несмотря на его серьезное воздействие на Землю и космонавтов, ученые все еще не знают, как он развивается. Несколько миссий за последние несколько десятилетий пытались объяснить эту тайну.

6 октября 1990 года миссия NASA Ulysses изучила Солнце на разных широтах. Она измерила различные свойства солнечного ветра в течение более чем десяти лет.

Миссия Advanced Composition Explorer (ACE) имела орбиту, связанную с одной из особых точек между Землей и Солнцем, известной как точка Лагранжа. В этой области гравитация от Солнца и планеты одинаковы, что сохраняет спутник на стабильной орбите. Начатый в 1997 году, эксперимент ACE измеряет солнечный ветер и обеспечивает измерения постоянного потока частиц в реальном времени.

Космические аппараты NASA, STEREO-A и STEREO-B изучают края Солнца, чтобы увидеть, как рождается солнечный ветер. По данным NASA, STEREO представила «уникальный и революционный взгляд на систему Земля – Солнце».

Новая миссия надеется пролить свет на природу Солнца и солнечного ветра. Солнечный зонд NASA Parker, планируемый к запуску летом 2018 года, будет работать таким образом, чтобы «коснуться солнца».

 Спустя несколько лет полета на орбите, близкой к звезде, зонд впервые в истории погрузится в корону, используя комбинацию изображений и измерений, чтобы продвинуть вперед наше понимание природы солнечной короны и улучшить понимание происхождения и эволюции солнечного ветра.

Источник: https://alivespace.ru/chto-takoe-solnechnyj-veter/

Солнечный ветер

  • Главная
  • Контакты
  • Инструкция
  • Новости
  • Пользователи
  • Словарь

Главная → Космос → Планеты солнечной системы → Солнечный ветер

Истечение вещества самой внешней оболочки атмосферы Солнца – солнечной короны называется солнечным ветром. При существующих в солнечной короне высоких температурах давление вышележащих слоев не может уравновесить газовое давление вещества короны, и поэтому она постоянно расширяется в пространство.

Теоретически это явление было предсказано американским физиком Е. Паркером, а экспериментально подтверждено при помощи приборов, установленных на советских космических аппаратах «Луна-2» и «Луна-3», которые и обнаружили потоки заряженных частиц в межпланетном пространстве.

Однако с тех пор ученые узнали о солнечном ветре много нового.

Корона – это плазма, то есть смесь заряженных частиц (ионов и электронов), которые в магнитном поле двигаются вдоль силовых линий. Известны два типа линий магнитного поля: «закрытые» и «открытые».

Закрытые проходят через две точки фотосферы и выглядят, как петли или арки (их можно увидеть в движении солнечных протуберанцев). Открытые же, начинаясь в одной точке фотосферы, вытягиваются в межпланетное пространство.

Области открытых полей – это те области, где корона может распространяться наружу в форме солнечного ветра. Так как солнечный ветер представляет собой расширение горячей короны, то и он состоит в основном из ионов и электронов. Распределение в нем ионов, в общем, соответствует распределению элементов на Солнце.

Расширяется корона неравномерно во все стороны пространства, скорости ее расширения, или скорости солнечного ветра, меняются от 300 км/сек до 1 500 км/сек в зависимости от процессов, происходящих на Солнце.

Читайте также:  Космонавт ревин сергей николаевич - все о космосе

Изображение показывает взаимодействие магни-тосферы Земли с солнечным ветром.

Магнитосфера – внешнее магнитное поле Земли – под действием солнечного ветра вытягивается в сторону, противоположную Солнцу, на миллионы километров. Некоторые частицы солнечного ветра проникают в магнитосферу.

Одни, по спирали приближаясь к магнитным полюсам, создают в атмосфере полярные сияния, в то время как другие захватываются магнитным полем в поясе Ван Аллена.

Последовательность изображений, сделанная при помощи коронографа обсерватории SOНO, показывает большой выброс корональной массы, произошедший 7 апреля 1997 года: Коронограф – это устройство, позволяющее наблюдать более слабую, солнечную атмосферу при блокированной яркости самого Солнца. Круг на изображениях показывает, где должно быть Солнце. На первом кадре – корона перед самым выбросом. Затем выброс превращается в «гало».

Источниками высокоскоростного солнечного ветра являются коронарные дыры – области с низкой плотностью, возникающие над поверхностью там, где магнитное поле Солнца открывается в межпланетное пространство. Во время минимума солнечной активности корональные дыры обычно появляются над полюсами Солнца и протягиваются на очень большие расстонния.

Причину быстрого солнечного ветра – корональные дыры – впервые обнаружила космическая станция Skylab, а Ulysses, вращавшийся вокруг Солнца с южного полюса, подтвердил существование быстрого солнечного ветра от солнечных полюсов.

Я понский космический аппарат Yohkoh наблюдал истечение частиц солнечного ветра из короны, а также получил рентгеновское изображение корональной дыры.

Солнечные извержении, названные корональным истечением массы (coronal mass ejection – СМЕ), связывают с разрывом закрытых линий магнитного поля над поверхностью Солнца.

В зависимости от энергии, реализованной при извержении, солнечный ветер от СМЕ имеет либо высокие, либо низкие скорости. Частота появления CME синхронна с циклом солнечной активности. Умеренный солнечный ветер течет от корональных лучей – ярких, плотных структур.

“Спокойная корона” между дырами и лучами также может проводить медленные потоки солнечного вещества.

Динамические свойства солнечного ветра очень тесно связаны с короной и ее магнитным полем. 3начительная часть солнечного магнитного поля, вытягиваясь, увлекается уносящимся от Солнца ветром. Он же дует во все стороны, наполняя заряженными частицами все околосолнечное пространство, всю нашу планетную систему, создавая межпланетное магнитное поле, поддерживаемое за счет ветра.

Солнечный ветер оказывает заметное влияние на все планеты, он, подобно конвейерной ленте переносит последствия событий, происходящих на солнечной поверхности, в межпланетное пространство.

Когда он сталкивается с удаленным небесным телом, то вызывает в пространстве вокруг него изменении электрических свойств, что может оказывать значительные воздействия на атмосферу планет, и особенно на их собственное магнитное поле, в тот случае, если оно есть.

Поток солнечного ветра настигает и нашу мирно движущуюся по своей околосолнечной орбите планету. Но его встречает и блокирует оболочка 3емли, называемая магнитосферой. Обтекая магнитосферу, солнечный ветер делает ее похожей на бутылку, «дно» которой обращенно к Солнцу. Узкое же «горлышко» этой бутылки именуется хвостом магнитосферы.

Вопрос о том, насколько далеко в пространство уходит этот хвост и открыта или закрыта «магнитная бутылка» (замыкаются ли на ночной стороне геомагнитные силовые линии или происходит их перезамыкание с силовыми линиями межпланетного магнитного поля), долгое время оставался дискуссионным.

Вообще же, идея магнитного перезамыкания для объяснения процессов, позволивших потоку частиц солнечного вещества втекать в магнитосферу, была выдвинута более 40 лет назад.

Но лишь совсем недавно, используя космический аппарат WIND, исследователи смогли сделать редкие прямые наблюдения магнитного перезамыкания, которое позволяет магнитному полю Солнца, проводимому солнечным ветром, связываться с магнитным полем Земли, пропуская при этом плазму и энергию от Солнца в земное пространство, что вызывает полярные сияния и магнитные бури.

Предыдущие исследования фиксировали в основном последствия перезамыкания – поток плазмы и энергии в направлении к Земле или от нее, в то время как сам процесс в действии был неуловим. А ведь перезамыкание – один из фундаментальных физических процессов во Вселенной.

На Солнце он, по всей видимости, играет основополагающую роль в развитии солнечных вспышек и истечении корональных масс. И единственное мecто, где можно наблюдать этот процесс непосредственно, – это земная магнитосфера.

Ее глобальную картину показал космический аппарат IMAGE, регистрировавший изменения солнечного ветра, а другой летательный аппарат – АСЕ – измеряет его интенсивность и предупреждает о времени усиления его порывов и «штормов», способных вызывать перегрузки в электрических сетях, нарушение спутниковой связи и представляющих потенциальную опасность для космонавтов.

Источник: http://www.o8ode.ru/article/timy/xfi/cun/colne4nyi_veter.htm

Солнечный ветер. Часть третья

Магнетизм ветра

Солнечный ветер несет с собой магнитное поле, так как газ ионизирован. (Он остается ионизированным на всем пути через Солнечную систему, хотя его температура может существенно снизиться; газ настолько разрежен, что разделенные протоны и электроны имеют весьма малую вероятность соединения.) Какова природа этого магнитного поля?

По-видимому, источник его — общее магнитное поле Солнца. Корона не может уносить локальные, концентрированные солнечные поля солнечных пятен и активных областей, так как они достаточно основательно предохранены. Общее магнитное поле Солнца измеряется одним или двумя гауссами (земное магнитное поле составляет примерно половину гаусса).

Если бы Солнце не вращалось (а на самом деле оно совершает один оборот за 25 дней), солнечный ветер образовывал бы свое общее магнитное поле таким образом, что его силовые линии были бы направлены радиально от Солнца, и стрелка компаса всегда показывала бы направление на Солнце или от него. Вращение Солнца налагает, однако, на это радиальное поле, поле круговое, в результате чего поле, создаваемое солнечным ветром, имеет спиральную форму.

Действие радиального магнитного поля, подобно действию гравитации света, ослабляется пропорционально квадрату возрастания дистанции от источника. Можно подсчитать, что на дистанции, соответствующей расстоянию от Солнца до Земли, магнитное поле, создаваемое солнечным ветром, должно было бы составлять примерно три или четыре стотысячных гаусса.

Свидетельства, исходящие из космических исследований

Что можно сказать о солнечном ветре на основании исследования космического пространства? Многие космические аппараты были снабжены оборудованием для регистрации заряженных частиц, с которыми происходит столкновение в космическом пространстве. Прежде всего, нужно сказать, что эти исследования подтвердили существование ветра.

Солнечный ветер обнаружен и измерен несколькими американскими космическими аппаратами, включая «Маринер II» и спутник «Эксплорер X». Все эти аппараты доказали, что ветер дует непрерывно во всем космическом пространстве, которое было исследовано, и что вблизи Земли скорость его, по-видимому, составляет около 400 километров в секунду.

Ветер дует иногда с постоянной интенсивностью, иногда — порывами. Он имеет тенденцию к турбулентности (завихрению) и движется быстрее, когда Солнце активно. Плотность ветра определенно небольшая.

Спутники зарегистрировали интенсивность потока: в среднем, 100 миллионов протонов на квадратный сантиметр в секунду, «Эксплорер X» и «Маринер II» нашли, что плотность вблизи Земли лежит (в большинстве случаев) в пределах от одного до 10 протонов на кубический сантиметр.

Эти данные соответствуют модели солнечной короны, принятой учеными. Согласно этой модели, температура солнечной короны находится в пределах миллиона градусов, включая и значительное удаление от Солнца.

Кроме того, измерения магнитного поля в межпланетном пространстве подтвердили теоретические представления о солнечном ветре.

«Маринер 11» и «Эксплорер X» произвели измерения поля, обнаружив несколько стотысячных гаусса, и «Маринер II» зафиксировал спиральную форму линий.

Обнаружены петли в наблюдаемой форме линий поля, но они только подтверждают, что солнечный ветер иногда имеет порывистый характер.

Получив из всех приведенных фактов подтверждение о природе солнечного ветра, мы можем перейти к исследованию некоторых других интересных вопросов. Например, существенное значение имеет вопрос о том, сколь много энергии и вещества выносит солнечный ветер в космос.

Можно подсчитать, что он уносит из Солнца около миллиона тонн водорода в секунду. Однако для Солнца эти потери несущественны.

За всю предполагаемую длительность жизни Солнца, за 15 биллионов лет, потеря его массы за этот счет составляет немногим более сотой процента солнечной массы.

А расход энергии короны на создание скорости солнечного ветра составляет примерно миллионную долю общей выработки энергии Солнцем. Энергия ветра на единицу объема так незначительна, что ни один объект космического пространства не может быть сколько-нибудь существенно нагрет за ее счет.

Как далеко дует ветер!

Как далеко распространяется солнечный ветер в космическом пространстве? Этот вопрос значительно более важен, чем вопрос об «истощении» Солнца, так как он касается возможности использования солнечного ветра в качестве зонда в межзвездном пространстве.

Плотность ветра падает пропорционально квадрату увеличения расстояния от Солнца. В конце концов, ветер должен стать столь разреженным, что он прекращает свое существование под воздействием других тонкодисперсных газов и слабых магнитных полей в межзвездном пространстве.

Общее магнитное поле пространства нашей Галактики оценивается не более чем двумя стотысячными гаусса.

Если мы примем это максимальное значение как силу сопротивления солнечному ветру, а в качестве показателя плотности ветра используем наименьшее значение его плотности, измеренное вблизи Земли (один атом на кубический сантиметр), то, как говорят вычисления, солнечный ветер должен прекратить свое существование на расстоянии около 12 астрономических единиц от Солнца (расстояние от Солнца до Земли, увеличенное в 12 раз), то есть примерно на орбите Сатурна.

Другое предельное значение можно получить, приняв минимально возможное значение магнитного поля, оказывающего сопротивление (одна двухсоттысячная гаусса), и максимальную величину плотности ветра вблизи Земли (10 атомов на кубический сантиметр).

В этом случае солнечный ветер должен исчезнуть, пройдя дистанцию в 160 астрономических единиц, то есть пройдя учетверенную дистанцию от Солнца до наиболее удаленной планеты — Плутона.

Таким образом, установлены пределы распространения солнечного ветра — Солнечный ветер распространяется не менее чем на 12 и не более чем на 160 астрономических единиц от Солнца.

В нашем распоряжении имеются две возможности для исследования пределов распространения ветра, Одна из них основывается на том, что водород, когда он возбужден, наблюдается в межзвездном пространстве по испусканию слабой ультрафиолетовой радиации.

Последние анализы такой эмиссии, выполненные Томасом Н. Л. Латтерсоном, Френсисом С., Джонсоном и Виллиамом Б. Хансоном, заставляют предполагать, что предел распространения солнечного ветра составляет примерно 20 астрономических единиц от Солнца.

Вторая возможность следует из факта, что магнитное поле солнечного ветра имеет тенденцию «выметать» космические лучи из Солнечной системы. В годы высокой солнечной активности интенсивность космических лучей, приходящих на Землю, сокращается как минимум наполовину.

Мы вычислили, что снижение этой величины означает, что солнечный ветер распространяется значительно за пределы Юпитера (пять астрономических единиц от Солнца).

Симпсон представил прямые доказательства того, что солнечный ветер распространяется не менее как на 40 или 50 астрономических единиц.

Анализируя снижение и повышение интенсивности космических лучей в период одиннадцатилетнего цикла солнечных пятен, он нашел, что возрастание интенсивности частиц высоких энергий космических лучей происходит как минимум через шесть месяцев после падения солнечной активности.

Читайте также:  Вебкамера на международной космической станции - все о космосе

Запаздывание по времени, по-видимому, и есть критерий для измерения расстояния наибольшего распространения солнечного ветра.

Точно так же как требуется определенное время для данного возмущения, начавшегося в середине пруда, чтобы достигнуть берега пруда, так требуется определенное время и для передачи возрастания или понижения интенсивности солнечного ветра к внешней границе распространения ветра.

Поэтому и существует различие во времени между падением солнечной активности, вызывающей ослабление солнечного ветра и проявлением ослабления ветра на предельной дистанции, на которой ветер еще действует в качестве барьера, препятствующего проникновению космических лучей в Солнечную систему.

После того как Симпсон обнаружил упомянутый выше разрыв во времени, составляющий минимально шесть месяцев, и принимая, что ветер движется со скоростью одной астрономической единицы за четыре дня, простой расчет показывает, что расстояние до границы солнечного ветра составляет как минимум 40—45 астрономических единиц.

Создают ли другие звезды ветры, подобные солнечному? Очень возможно. Главное условие этого — наличие у звезды короны. Наша солнечная корона возникает в результате перемешивания и конвекции газа фотосферы.

В соответствии с теоретической моделью внутреннего строения звезд подповерхностная конвекция, вероятно, происходит в обычных водородных звездах с температурой поверхности не менее чем 6 400 градусов.

Большинство звезд в нашей Галактике попадает в этот класс, и поэтому звездные ветры должны, по-видимому, существовать.

Источник: http://www.poznavayka.org/astronomiya/solnechnyiy-veter-chast-tretya/

Странные факты о космосе

Мы все прекрасно помним школьные времена, и курс элементарной астрономии. Но для большинства из нас знания о космосе этим и ограничиваются. Возможно это из-за того, что в ежедневной рутине космос кажется нам чем-то далёким и маловажным.

Или может просто из-за того, что эта трансцендентная штука ошеломляет нас, и задевает наше интеллектуальное эго. Те, кто имеет дело с космосом, скажут, что это чертовски интересное место, наполненное странными феноменами.

И даже не надо работать в НАСА, чтобы понимать это…

На самом деле, если бы вы застряли в космосе подобно команде землян из забавной серии научной фантастики под названием «Космическая больница», то могли бы весело провести время, узнавая о странностях в- и за пределами конечной границы.

Вот вам коллекция интересных, и вместе с тем странных фактов о космосе, которые вы возможно не слышали из курса школьной программы или даже по телевизору. Так что усаживайтесь, пристегните ремни, и мы отправляемся туда, где прежде были лишь горстка обычных людей.

Квазары

Эти загадочные звездоподобные объекты сияют из самых отдалённых уголков вселенной, помогая учёным узнавать о самых древних временах бытия. С тех пор мы узнали что квазар на самом деле является чёрной дырой, находящейся в центре огромной и далёкой галактики. Возможно вам будет интересно узнать что квазар даёт в 1000 раз больше энергии, чем вся галактика Млечный путь вместе взятая.

Малые планеты

Вы возможно знаете, что некоторые планеты солнечной системы являются газовыми, но знали ли вы, что такая планета как Сатурн со всеми своими кольцами могла бы плавать в воде? Плотность планеты 0.687 г/см3, тогда как плотность воды 0.

998 г/см3 (вообще, плотность воды меняется в зависимости от температуры; прим. mixednews.ru). Таким образом, Сатурн мог бы стать самым удивительным резиновым утёнком в самой большой во вселенной ванне воды.

Если бы только у нас был расточительный миллиардер, чтобы это сделать.

Жидкости в космосе

Здесь, на Земле, жидкость обычно течёт вниз. Но при нулевой гравитации в космосе любая жидкость примет форму шара.

Это поверхностное натяжение, и это же натяжение заставляет воду на земле принимать форму горизонтальной поверхности. Может студиозусы обратят внимание на этот факт.

Без сомнения они смогут убедить спонсоров послать в космос команду алконавтов из рядов студенческого братства, которые изучат новые возможности в играх «кто больше выпьет».

Прощай Луна

Приливы и отливы вызваны периодическим удалением Луны от Земли на 3.8 метра каждый год. Этот процесс назван ускорением изменения силы тяжести, совокупностью гравитационных сил планеты и её спутника. В результате оборот Земли замедляется примерно на .002 секунды в столетие, и Луна постоянно отодвигается по направлению к нашей сестре — Венере.

Старый свет

Верите вы или нет, но возраст солнечного света, который мы видим сегодня — 30 000 лет. Вот когда энергия света была рождена в ядре солнца, и с тех пор боролась за то, чтобы вырваться сквозь плотное вещество светила. Вырвавшись на поверхность, свет всего лишь за восемь минут достигает Земли. Учёные могут подтвердить, что из-за своего возраста солнечный свет пахнет как старики.

Дополнительные Луны?

В 1985-ом учёный по имени Дункан Волдрон обнаружил астероид с эллиптической орбитой вокруг солнца, который, похоже, подражал вращению Земли. Поскольку астероид, казалось, следовал за нашей планетой, он иногда упоминался как вторая луна Земли. С тех пор были открыты ещё по крайней мере три астероида. И как считается, Земля является отцом этих астероидов.

Холодная сварка

В космосе сдавливание двух кусков непокрытого ничем металла в итоге сплавит их вместе. Атмосфера Земли покрывает металлические поверхности слоем окиси, но в вакууме космоса этот слой едва ли существует.

НАСА очень серьёзно относится к холодной сварке, поэтому металлы, использующиеся во многих космических кораблях, имеют покрытие, предотвращающее реакцию.

Но для двух металлов недостаточно краткого соединения, и в 1960-ых феномен мгновенной холодной сварки при случайном контакте было развеян как миф.

Дополнительные сантиметры

Все люди в космосе выше примерно на пять сантиметров. На Земле гравитация давит на позвоночник, но в космосе на позвоночник ничего не давит, и он удлиняется.

Так что в космосе короткие космонавты в качестве кавалеров могут чувствовать себя более уверенно. А плохие новости в том, что по возвращении на Землю они опять уменьшатся до нормальных размеров.

Да, девушки в космосе тоже становятся выше.

Алмазная звезда

В 2004 году астрономы обнаружили звезду, являющуюся одним огромным алмазом, 4000 километров в длину, и весом 10 миллиардов триллионов триллионов каратов.

За 50 световых лет от Земли, эта звезда определена как кристаллизованный белый карлик, являющийся горячим ядром, оставшимся от выгоревшей звезды.

Только недавно учёные получили возможность изучить состав белого карлика, и подтвердили, что кристаллизовавшийся углерод белого карлика фактически является самым большим алмазом во вселенной. Ещё одна новость в том, что Элизабет Тейлор изучает возможности стать космонавткой.

Уменьшение Солнца

Солнечные ветры являются потоками заряженных частиц, отрывающихся от верхних слоёв атмосферы солнца, что заставляет его терять миллиарды килограмм своей массы ежесекундно. При такой чрезвычайной диете, солнце всё равно выглядит ужасно огромным.

Долгие следы

Вследствие отсутствия на луне воздуха и ветра, все следы космонавтов останутся на миллионы лет, дольше, чем самые долговечные сооружения на Земле.

До тех пор пока метеор или другое космическое тело не врежется в луну, все следы деятельности будут оставаться на её поверхности бесконечно долго.

Только представьте, какие художества после себя оставят вышеупомянутые алконавты из братства, если их экскурсия на луну состоится.

Электростатическая левитация

Во время первой миссии Аполло, космонавты сообщали о гало над горизонтом, которое выглядело до некоторой степени похожим на атмосферу. Это конечно было странным, потому что у луны нет никакой атмосферы. На самом деле гало являлось отражением на солнце частичек пыли.

Из-за того, что солнечный свет сообщает частичкам пыли электростатическое напряжение, некоторые частички летают над поверхностью, что известно как электростатическая левитация.

Всего лишь вопрос времени, когда именно Крисс Энджел заявит о том, что это является доказательством его сверхъестественных способностей.

Длинный день

Удивительно, но один-единственный день на Венере, дольше чем весь его год. Венера полностью оборачивается вокруг своей оси за 243 земных дня, зато вокруг солнца облетает за 225 дней.

Ещё более странным является то, что Венера является одной из двух планет, которая крутится в другую сторону, это явление называется движением в обратном направлении.

Большинство теорий связывают обратное вращение с древним планетарным столкновением. Вот что происходит когда вы потешаетесь над мамой Плутона.

Спутники млечного пути

Планеты со спутниками являются не единственным космическими объектами со спутниками на орбитах. У галактики млечный путь на её орбите имеется по крайней мере 15 галактик. Также как луна притяжением связана с Землёй, так и эти спутники-галактики связаны с млечным путём, который любовно называет их «типа маи тиолки».

Холодная сталь

На бывшей планете Плутон (которая теперь считается карликовой планетой), температура составляет неимоверные -390 по Фаренгейту (-234.4 по Цельсию) Как и следовало ожидать, температура становится все более холодней, чем дальше вы отодвигаетесь от солнца, а Плутон находится дальше всех в нашей солнечной системе. На самом деле там настолько холодно, что его лёд прочнее нашей стали.

Гравитационные волны

Альберт Эйнштейн сообщил о существовании гравитационных волн еще в 1916 году, а вот доказали его выкладки только через сто лет. Мир науки был в полном восторге: люди осознали, что пространство-время — вполне ощутимая материальная величина.

Межпланетная транспортная сеть

Звучит, будто название книги писателя фантаста. Однако межпланетная транспортная сеть — чуть ли не самое удивительное явление в нашей Вселенной. Она представляет собой набор путей, основанных на конкурирующей тяжести небесных тел. Спутники и даже космические аппараты могут использовать транспортную сеть, чтобы перемещаться между объектами без использования энергии.

Плазма

Большинство из нас учили в школе, что есть три типа материи: твердая, жидкая и газообразная. Но есть и четвертая: плазма, наиболее часто встречающаяся материя во Вселенной.

Свечение неба

Уникальное явление, которое можно увидеть только из космоса. Свечение появляется из высвобождения энергии атомов и молекул высоко в атмосфере. Выпуская свою энергию, полученную за день от солнца, молекулы могут производить видимый свет — кислород, к примеру, дает зеленый.

Регуляция Солнца

Солнце самостоятельно регулирует состояние собственного ядра. Когда слишком много атомов водорода сталкиваются и слияние происходит при слишком высокой скорости, ядро ​​нагревается и слегка расширяется к внешним слоям. Дополнительное пространство уменьшает плотность атомов и, следовательно, частоту столкновений — ядро начинает охлаждаться, запуская обратный процесс.

Темная материя

Одна из самых странных вещей, с которыми приходится сталкиваться астрономам — темная материя. Это гипотетическое вещество, из которого (гипотетически) состоит 80% Вселенной. Ученые разбивают частицы в Большом адронном коллайдере, пытаясь понять, существует ли она на самом деле.

Другие миры

Хотя ни одна миссия до ближайшей после Солнца звезды, Проксима Центавра, запланировано не было, именно там и стоит искать внеземной разум. К сожалению, космический аппарат будет путешествовать к Проксиме Центавра целых 74 000 земных лет.

Источник: https://www.softmixer.com/2011/01/blog-post_6755.html

Ссылка на основную публикацию