Солнечный ветер
Что такое солнечный ветер?
Каждое мгновение Солнце излучает в космос поток ионизированных частиц испускаемый внешним слоем (солнечной короной) на огромной скорости, достигающей 1200 км/с. Данное явление носит название «солнечный ветер». Его бесконечные «вихри» окружают Землю, пронизывают пространство Солнечной системы, и даже выходят далеко за её пределы. Испускать его могут все звёзды, и в таком случае называется он звёздным ветром. Поток частиц Солнца также можно назвать звёздным ветром Солнца и ошибки в этом не будет.
История изучения явления
Первым о потоке космических частиц, идущих от Солнца, заговорил английский астрофизик Ричард Кэррингтон в середине 19-го века. Он и его коллега Ричард Ходжсон рассмотрели явление на коре Солнца, которое потом назвали солнечной вспышкой. Спустя сутки произошла магнитная буря и Кэррингтон допустил, что существует связь между этими явлениями.
В начале 20-го века норвежский космофизик выдвинул теорию, что материя, излучаемая Солнцем, в своем составе имеет отрицательные и положительные частицы. В последствии, он стал первым ученым доказавшим связь между солнечным ветром и полярным сиянием.
В 1930 годах, при помощи спектроскопических наблюдений, ученые доказали существование солнечной короны – самого разреженного и горячего слоя атмосферы Солнца.
В 1950 годах британский астрофизик Сидни Чепмен провел исследования с целью выяснить, как поведут себя газы при высочайших температурах в короне. Он пришел к выводу, что газ превращается в проводник тепла и в теории должен рассеиваться за границы атмосферы Звезды.
В это же время астронома из Германии Людвига Бирмана заинтересовал вопрос: по какой причине хвосты комет неизменно отвернуты от Солнца? Ученый выдвинул теорию, что Звезда выделяет массу частиц под давлением, что влияет на газ, сопровождающий космическое тело, создавая вытянутый «хвост».
В 1958 году американский ученый Юджин Паркер пришел к выводу, что сверхвысокая корональная температура и мощный поток частиц в совокупности создают такое явление, как «солнечный ветер». Астрофизик говорил о том, Солнце сильно притягивает корону и сохраняет ее тепло на сотни километров. Но при большем отдалении от Звезды, сила гравитации ослабевает и из верхней части короны возникает сверхзвуковое истечение веществ в космическое пространство.
Глубокий анализ и доводы физиков не получили подтверждения в мировой астрономии. Все предложенные гипотезы подвергались жесткой критике. И все же, в 1959 году с помощью орбитальной станции СССР «Луна-1» были проведены первые замеры свойств космического ветра с помощью газового ионизационного волнового определителя. Через несколько лет исследования повторил американский космический зонд «Маринер-2».
В конце 1990 года спутником NASA SOHO провелись исследования источников и причин появления потоков солнечного ветра. Ученые пришли к выводу, что ускорение потока частиц значительно выше, чем считалось раннее.
Виды солнечного ветра
Звездный ветер характеризуется непостоянством. Из-за бурных процессов, происходящих в звездных недрах, он меняет скорость и мощность. Выделяются потоки:
- спокойные и медленные;
- спокойные и быстрые;
- возмущенные.
Быстрый солнечный ветер
Может вытекать из короны в течение нескольких месяцев, достигает скорости 600 – 800 км/с. Образуется при появлении корональной дыры – участка в поверхностном слое Солнца, отличающегося более низкими показателями температуры и плотности вещества.
Спокойные и быстрые ветры составляют во временном отношении большую часть (53%) всех солнечных излучений.
Медленный солнечный ветер
Исходит из спокойных экваториальных областей коронального слоя, имеет скорость 300 – 500 км/с. Достигает Земли минимум за несколько часов, максимум за 3 суток. Он плотнее быстрого, именно его воздействию кометы обязаны появлением горящего хвоста.
Если бы Земля не была защищена магнитным полем, то жизнь на планете была бы уничтожена медленным излучением.
Возмущенные потоки
Представляют собой кратковременные, отличающиеся неоднородностью и структурной сложностью выплески, вызывающие возмущения магнитосферы Земли. То есть это резкие выбросы коронального вещества, перед которыми идет ударная волна, провоцирующая отклонение планетарного магнитного поля.
В процессе корональный слой выбрасывает огромную протонно-электронную массу, включающую ядра гелия и кислорода, небольшой процент тяжелых элементов. Эта масса несется в космическом пространстве с огромной скоростью, поскольку весь энергетический импульс затрачивается на ускорение. Иногда возмущенные потоки фиксируются перед быстрым излучением из корональной дыры.
Магнитная буря, вызванная данным видом ветра, вызывает ухудшение самочувствия у восприимчивых людей, негативно влияет на технику (мобильные и радиоустройства, интернет-связь).
Для Солнечной системы излучаемый Солнцем ветер является надежной защитой от губительных межзвездных газов. Ветровой поток формирует гелиосферу – защитную газовую оболочку, которую не может преодолеть космическое излучение. На нашей планете под воздействием излучения образовались магнитосфера и радиационные пояса, появляются северные сияния.
Человек и солнечный ветер
Конечно, его «дуновение» мы не чувствуем, ведь нас защищает магнитное поле Земли. Благодаря нему, эти заряженные частицы обтекают нашу планету и уносятся прочь в космос. Однако нашему «щиту» приходится особенно трудно, когда возмущённые потоки частиц пробивают его и проникают в верхние слои атмосферы – тогда жители полярных областей фотографируют небеса или просто наслаждаются прекрасными видами, а чувствительные томятся недомоганием, и синоптики прогнозируют магнитные бури.
Но достаётся не только людям: страдает и техника — выходят из-под контроля космические спутники, исчезают с радарных экранов самолёты, вследствие чего могут даже отменять авиарейсы. Из-за создания помех радиоволнам нарушается связь, а спутниковое телевидение, к примеру, мешает смотреть любимые фильмы и передачи, создаются помехи в работе компьютеров, словом, масса неприятностей.
Но только ли солнечный ветер сеет сплошные негативные последствия? Нет! Он образует собой границу гелиосферы — область околосолнечного пространства, похожая на огромный пузырь, в которой плазма солнечного ветра движется относительно Солнца со сверхзвуковой скоростью. Именно она защищает Солнечную систему от проникновения в неё межзвездного газа, а также ослабляет силу космических лучей.
Где же нет солнечного ветра?
Там, где находится граница самой гелиосферы – того самого защитного «пузыря» солнечного ветра. Лишь «Вояджерам» удалось покинуть пределы родного дома, Солнечной системы, вылетев за пределы гелиосферы и, таким образом, благодаря ним мы знаем, что гелиосфера простирается примерно на 13, 5 млрд км от Солнца – это то место, где поток плазмы окончательно останавливается. Кстати, она может меняться в зависимости от солнечной активности. “Вояджер-1” сейчас находится на расстоянии в 22 млрд километров от Солнца, а “Вояджер-2” — в 18, 2 млрд км.
Перспективы использования солнечного ветра
В свете всех существующих особенностей такого уникального космического явления, как солнечный ветер, становится очень интересно найти ему практическое применение. Первопроходцем создания так называемого «электрического паруса», «солнечного паруса» (космический аппарат, двигающийся за счёт энергии заряженных частиц солнечного ветра) стал финский учёный – Пекка Янхунен.
Весной 2013 года эстонский спутник ESTCube-1, оснащённый этим устройством был выведен на орбиту. К сожалению, попытка была неудачной, так как парус не смог раскрыться.
Есть и другие заманчивые проекты: использование потоков коронального вещества для передачи информации, или создания на орбитах планет «ионостанций» для выработки электрической энергии.
Будущее нашего Солнца
Научный анализ даёт прогноз на 5 млрд. лет существования нашего светила. Теряя ежесекундно до 600 млн. тонн водорода, оно обречено стать сначала красным гигантом, а потом – белым карликом. Попутно исчерпав все свои энергетические запасы в виде водорода и гелия. Самое неприятное, что беспрерывно расширяясь, Солнце расплавит Меркурий, Венеру, возможно и Землю. Во всяком случае, жизнь на планете полностью исчезнет.
Значит, человечество обязано подумать о своём будущем и организовать переселение на другие миры за пределами нашей Солнечной системы. Это неизбежно. Великие умы: русский учёный Циолковский, британский астрофизик Стивен Хокинг, прямо говорили об этом. Луна, Марс, Церера, Плутон – список потенциальных колоний ширится. Итак: «Пусть дует солнечный ветер в паруса космических кораблей землян, штурмующих просторы Вселенной!»
Источники
Что такое солнечный ветер?
Каждое мгновение Солнце излучает в космос поток ионизированных частиц испускаемый внешним слоем (солнечной короной) на огромной скорости, достигающей 1200 км/с. Данное явление носит название «солнечный ветер». Его бесконечные «вихри» окружают Землю, пронизывают пространство Солнечной системы, и даже выходят далеко за её пределы. Испускать его могут все звёзды, и в таком случае называется он звёздным ветром. Поток частиц Солнца также можно назвать звёздным ветром Солнца и ошибки в этом не будет.
История изучения явления
Первым о потоке космических частиц, идущих от Солнца, заговорил английский астрофизик Ричард Кэррингтон в середине 19-го века. Он и его коллега Ричард Ходжсон рассмотрели явление на коре Солнца, которое потом назвали солнечной вспышкой. Спустя сутки произошла магнитная буря и Кэррингтон допустил, что существует связь между этими явлениями.
В начале 20-го века норвежский космофизик выдвинул теорию, что материя, излучаемая Солнцем, в своем составе имеет отрицательные и положительные частицы. В последствии, он стал первым ученым доказавшим связь между солнечным ветром и полярным сиянием.
В 1930 годах, при помощи спектроскопических наблюдений, ученые доказали существование солнечной короны – самого разреженного и горячего слоя атмосферы Солнца.
В 1950 годах британский астрофизик Сидни Чепмен провел исследования с целью выяснить, как поведут себя газы при высочайших температурах в короне. Он пришел к выводу, что газ превращается в проводник тепла и в теории должен рассеиваться за границы атмосферы Звезды.
В это же время астронома из Германии Людвига Бирмана заинтересовал вопрос: по какой причине хвосты комет неизменно отвернуты от Солнца? Ученый выдвинул теорию, что Звезда выделяет массу частиц под давлением, что влияет на газ, сопровождающий космическое тело, создавая вытянутый «хвост».
В 1958 году американский ученый Юджин Паркер пришел к выводу, что сверхвысокая корональная температура и мощный поток частиц в совокупности создают такое явление, как «солнечный ветер». Астрофизик говорил о том, Солнце сильно притягивает корону и сохраняет ее тепло на сотни километров. Но при большем отдалении от Звезды, сила гравитации ослабевает и из верхней части короны возникает сверхзвуковое истечение веществ в космическое пространство.
Глубокий анализ и доводы физиков не получили подтверждения в мировой астрономии. Все предложенные гипотезы подвергались жесткой критике. И все же, в 1959 году с помощью орбитальной станции СССР «Луна-1» были проведены первые замеры свойств космического ветра с помощью газового ионизационного волнового определителя. Через несколько лет исследования повторил американский космический зонд «Маринер-2».
В конце 1990 года спутником NASA SOHO провелись исследования источников и причин появления потоков солнечного ветра. Ученые пришли к выводу, что ускорение потока частиц значительно выше, чем считалось раннее.
Виды солнечного ветра
Звездный ветер характеризуется непостоянством. Из-за бурных процессов, происходящих в звездных недрах, он меняет скорость и мощность. Выделяются потоки:
- спокойные и медленные;
- спокойные и быстрые;
- возмущенные.
Быстрый солнечный ветер
Может вытекать из короны в течение нескольких месяцев, достигает скорости 600 – 800 км/с. Образуется при появлении корональной дыры – участка в поверхностном слое Солнца, отличающегося более низкими показателями температуры и плотности вещества.
Спокойные и быстрые ветры составляют во временном отношении большую часть (53%) всех солнечных излучений.
Медленный солнечный ветер
Исходит из спокойных экваториальных областей коронального слоя, имеет скорость 300 – 500 км/с. Достигает Земли минимум за несколько часов, максимум за 3 суток. Он плотнее быстрого, именно его воздействию кометы обязаны появлением горящего хвоста.
Если бы Земля не была защищена магнитным полем, то жизнь на планете была бы уничтожена медленным излучением.
Возмущенные потоки
Представляют собой кратковременные, отличающиеся неоднородностью и структурной сложностью выплески, вызывающие возмущения магнитосферы Земли. То есть это резкие выбросы коронального вещества, перед которыми идет ударная волна, провоцирующая отклонение планетарного магнитного поля.
В процессе корональный слой выбрасывает огромную протонно-электронную массу, включающую ядра гелия и кислорода, небольшой процент тяжелых элементов. Эта масса несется в космическом пространстве с огромной скоростью, поскольку весь энергетический импульс затрачивается на ускорение. Иногда возмущенные потоки фиксируются перед быстрым излучением из корональной дыры.
Магнитная буря, вызванная данным видом ветра, вызывает ухудшение самочувствия у восприимчивых людей, негативно влияет на технику (мобильные и радиоустройства, интернет-связь).
Для Солнечной системы излучаемый Солнцем ветер является надежной защитой от губительных межзвездных газов. Ветровой поток формирует гелиосферу – защитную газовую оболочку, которую не может преодолеть космическое излучение. На нашей планете под воздействием излучения образовались магнитосфера и радиационные пояса, появляются северные сияния.
Человек и солнечный ветер
Конечно, его «дуновение» мы не чувствуем, ведь нас защищает магнитное поле Земли. Благодаря нему, эти заряженные частицы обтекают нашу планету и уносятся прочь в космос. Однако нашему «щиту» приходится особенно трудно, когда возмущённые потоки частиц пробивают его и проникают в верхние слои атмосферы – тогда жители полярных областей фотографируют небеса или просто наслаждаются прекрасными видами, а чувствительные томятся недомоганием, и синоптики прогнозируют магнитные бури.
Но достаётся не только людям: страдает и техника — выходят из-под контроля космические спутники, исчезают с радарных экранов самолёты, вследствие чего могут даже отменять авиарейсы. Из-за создания помех радиоволнам нарушается связь, а спутниковое телевидение, к примеру, мешает смотреть любимые фильмы и передачи, создаются помехи в работе компьютеров, словом, масса неприятностей.
Но только ли солнечный ветер сеет сплошные негативные последствия? Нет! Он образует собой границу гелиосферы — область околосолнечного пространства, похожая на огромный пузырь, в которой плазма солнечного ветра движется относительно Солнца со сверхзвуковой скоростью. Именно она защищает Солнечную систему от проникновения в неё межзвездного газа, а также ослабляет силу космических лучей.
Где же нет солнечного ветра?
Там, где находится граница самой гелиосферы – того самого защитного «пузыря» солнечного ветра. Лишь «Вояджерам» удалось покинуть пределы родного дома, Солнечной системы, вылетев за пределы гелиосферы и, таким образом, благодаря ним мы знаем, что гелиосфера простирается примерно на 13, 5 млрд км от Солнца – это то место, где поток плазмы окончательно останавливается. Кстати, она может меняться в зависимости от солнечной активности. “Вояджер-1” сейчас находится на расстоянии в 22 млрд километров от Солнца, а “Вояджер-2” — в 18, 2 млрд км.
Перспективы использования солнечного ветра
В свете всех существующих особенностей такого уникального космического явления, как солнечный ветер, становится очень интересно найти ему практическое применение. Первопроходцем создания так называемого «электрического паруса», «солнечного паруса» (космический аппарат, двигающийся за счёт энергии заряженных частиц солнечного ветра) стал финский учёный – Пекка Янхунен.
Весной 2013 года эстонский спутник ESTCube-1, оснащённый этим устройством был выведен на орбиту. К сожалению, попытка была неудачной, так как парус не смог раскрыться.
Есть и другие заманчивые проекты: использование потоков коронального вещества для передачи информации, или создания на орбитах планет «ионостанций» для выработки электрической энергии.
Будущее нашего Солнца
Научный анализ даёт прогноз на 5 млрд. лет существования нашего светила. Теряя ежесекундно до 600 млн. тонн водорода, оно обречено стать сначала красным гигантом, а потом – белым карликом. Попутно исчерпав все свои энергетические запасы в виде водорода и гелия. Самое неприятное, что беспрерывно расширяясь, Солнце расплавит Меркурий, Венеру, возможно и Землю. Во всяком случае, жизнь на планете полностью исчезнет.
Значит, человечество обязано подумать о своём будущем и организовать переселение на другие миры за пределами нашей Солнечной системы. Это неизбежно. Великие умы: русский учёный Циолковский, британский астрофизик Стивен Хокинг, прямо говорили об этом. Луна, Марс, Церера, Плутон – список потенциальных колоний ширится. Итак: «Пусть дует солнечный ветер в паруса космических кораблей землян, штурмующих просторы Вселенной!»