Солнечный ветер.
Солнечный ветер – поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300-800 км/с в окружающее космическое пространство.
Химический состав солнечного ветра
Свойства солнечного ветра. Быстрый и медленный солнечный ветер
Солнечный ветер и магнитосфера
Солнечный ветер:
Солнечный ветер – поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300-800 км/с в окружающее космическое пространство.
Солнечный ветер представляет собой поток заряженных частиц, высвобождаемых из верхних слоев атмосферы Солнца, называемых короной.
Солнечный ветер – это постоянный поток заряженных частиц, состоящий главным образом из электронов, протонов и альфа-частиц (ядер атома гелия), который выходит из Солнца и распространяется по всей Солнечной системе со скоростью около один миллион километров в час. Этот поток частиц начинает свое движение вблизи верхушек короны и выходит в пространство через корональные дыры и корональные дуги.
Эта плазма в основном состоит из электронов, протонов и альфа-частиц с кинетической энергией от 0,5 до 10 кэВ.
Является одним из основных компонентов межпланетной среды.
Солнечный ветер простирается на длинные расстояния по всем направлениям в Солнечной системе и взаимодействует со строением магнитного поля Земли и других планет.
Множество природных явлений связано с солнечным ветром, в том числе такие явления космической погоды, как магнитные бури и полярные сияния.
Солнечный ветер образует границу гелиосферы, благодаря чему препятствует проникновению межзвёздного газа в Солнечную систему. Магнитное поле солнечного ветра значительно ослабляет приходящие извне галактические космические лучи. Точка, в которой сила солнечного ветра уже недостаточно велика, чтобы оттеснять межзвездную среду, известна как гелиопауза и часто считается внешней границей Солнечной системы. Расстояние до гелиопаузы точно неизвестно и, вероятно, зависит от текущей скорости солнечного ветра и локальной плотности межзвездной среды, но оно находится далеко за пределами орбиты Плутона.
В отношении других звёзд употребляется термин звёздный ветер, так что по отношению к солнечному ветру можно сказать «звёздный ветер Солнца».
Не следует путать понятия «солнечный ветер» (поток ионизированных частиц, долетающий от Солнца до Земли за 2-3 суток) и «солнечный свет» (поток фотонов, долетающий от Солнца до Земли в среднем за 8 минут 17 секунд). В частности, именно эффект давления солнечного света (а не ветра) используется в проектах так называемых солнечных парусов. Двигатель для космического аппарата, использующий в качестве источника тяги импульс ионов солнечного ветра, называется электрическим парусом.
Химический состав солнечного ветра:
Солнечный ветер представляет собой поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы). Также в нем обнаружены следовые количества тяжелых ионов и атомных ядер, таких как C, N, O, P, Ne, Mg, Si, S, Ti, Cr, Ni и Fe.
Ядра других элементов (за исключением гелия и водорода) и неионизированных частиц (электрически нейтральных) содержатся в очень незначительном количестве.
Образование солнечного ветра:
Солнечный ветер образуется в результате выхода в открытое пространство заряженных частиц (преимущественно электронов и протонов) из верхней части атмосферы Солнца, из области, называемой короной.
Образование солнечного ветра начинается на поверхности Солнца, где происходят термоядерные реакции, которые выделяют энергию и создают гигантские температуры (в среднем до 2 000 000 градусов Цельсия, а на отдельных участках до 20 миллионов градусов Цельсия). Затем эта энергия передается в атмосферу Солнца, а именно в корону, где происходит выход заряженных частиц в открытое пространство.
Когда частицы выходят из атмосферы Солнца, они начинают движение и создают поток зарядов, который сталкивается с солнечным магнитным полем. Магнитное поле Солнца искривляет движение частиц вокруг своих линий, что приводит к образованию различных форм и структур солнечных ветров.
Существует несколько видов солнечного ветра, отличающихся скоростью и характеристиками частиц. Например, быстрый солнечный ветер формируется вблизи солнечных корональных дырок и имеет более высокую скорость, чем медленный солнечный ветер, который формируется в более плотных областях короны. Кроме того, в зависимости от магнитных свойств солнечного ветра, можно выделить два его типа: магнитное и не магнитное (чистое плазменное облако).
Свойства солнечного ветра. Быстрый и медленный солнечный ветер:
Солнечный ветер изменяется по плотности, интенсивности, температуре и скорости с течением времени и в зависимости от солнечной широты и долготы.
Многолетние наблюдения на орбите Земли (около 150 млн км от Солнца) показали, что солнечный ветер структурирован и обычно делится на спокойный и возмущённый (спорадический и рекуррентный). Спокойные потоки, в зависимости от скорости, делятся на два класса: медленные (примерно 300-500 км/с около орбиты Земли) и быстрые (500-800 км/с около орбиты Земли).
| Параметр | Средняя величина | Медленный солнечный ветер | Быстрый солнечный ветер |
| Плотность n, см−3 | 8,8 | 11,9 | 3,9 |
| Скорость V, км/с | 468 | 327 | 702 |
| nV, см−2·с−1 | 3,8⋅108 | 3,9⋅108 | 2,7⋅108 |
| Температура протонов Tp, К | 7⋅104 | 3,4⋅104 | 2,3⋅105 |
| Температура электронов Te, К | 1,4⋅105 | 1,3⋅105 | 1,0⋅105 |
| Te / Tp | 1,9 | 4,4 | 0,45 |
Быстрый солнечный ветер соответствует составу фотосферы Солнца.
Медленный солнечный ветер в два раза плотнее быстрого.
К возмущённым потокам солнечного ветра относят выбросы корональной массы в космическое пространство, а также области сжатия перед быстрыми выбросами корональной массы и перед быстрыми потоками из корональных дыр.
Выбросы корональной массы представляют собой плазму, состоящую в основном из электронов и протонов, встроенных в выброшенное магнитное поле. Выбросы корональной массы вызваны высвобождением магнитной энергии на Солнце. В популярных средствах массовой информации выбросы корональной массы часто называют “солнечными бурями”.
Солнечный ветер и магнитосфера:
Там, где солнечный ветер сталкивается с магнитным полем планеты (например, как у Земли, Юпитера или Сатурна), его частицы отклоняются под действием силы Лоренца. Эта область, известная как магнитосфера, заставляет частицы перемещаться вокруг планеты, а не бомбардировать атмосферу или ее поверхность.
Магнитосфера приблизительно имеет форму полушария на стороне, обращенной к Солнцу, затем вытягивается длинным кильватерным следом на противоположной стороне. Граница этих областей называется магнитопаузой.
Солнечный ветер формирует общую форму магнитосферы Земли и других планет, имеющих магнитное поле.
У Луны нет атмосферы и магнитного поля, и, следовательно, ее поверхность бомбардируется полным солнечным ветром.