Vad är en solvind?
Varje ögonblick strålar solen ut i rymden en ström av joniserade partiklar som släpps ut av det yttre skiktet (solkorona) med en enorm hastighet som når 1200 km / s. Dess oändliga "virvlar" omger jorden, genomsyrar solsystemets utrymme och går till och med långt utöver dess gränser. Alla stjärnor kan avge det, och i detta fall kallas det stjärnvind. Flödet av partiklar från solen kan också kallas solens stjärnvind och det kommer inte att finnas något fel i detta.
Konceptets historia
Den vetenskapliga idén om en person om världen förändras ständigt. Processen med att negera tidigare dogmer och koncept gör det möjligt att ta en ny titt på den befintliga verkligheten.
Under lång tid betraktade vetenskapen den statiska kronan för någon stjärna. Det vill säga att tyngdkraften verkade balansera tryckkraften för kärnkrafts- och termonukleära explosioner och tillät inte flöden av röd hett material från sig själv i det omgivande rymden.
Den engelska geofysiker och astronom Sidney Chapman skapade och utvecklade teorin om solatmosfärens stabilitet under sin tid. Hans hypotes delade den astrofysiska gemenskapen. Allt detta skulle fortsätta till vår tid. Emellertid hittades en man som resolut och oåterkalleligt motbevistade den berömda forskarens åsikter.
Han heter Eugene Newman Parker. Den amerikanska astrofysikern slog ett krossande slag mot begreppet hans engelska kollega. Med sin banbrytande utveckling kunde han bevisa det irreversibla materialets utflöde från kronan. Dessutom uppstod ett mycket nyfiken faktum: när du flyttar bort från solen ökar solvindens hastighet markant, når supersoniska värden, minskar sedan och blir stabil. Förresten, gränserna för dess distribution har ännu inte fastställts och väntar på deras upptäckare.
Mätningarna som utfördes på det första interplanetära rymdskeppet bekräftade de rätta slutsatserna från Y. Parker. Lite senare upptäckte astronomer liknande stjärnvindar i ett stort antal galaxer.
Hur ser solvinden ut?
Anledningen till utseendet på en ström som består av en blandning av positivt och negativt laddade partiklar är plasma som konstant bildas inuti solen. Det uppstår som ett resultat av oändligt förekommande fusionsreaktioner, som värmer upp stjärnstjärnan till flera tiotals miljoner grader Celsius. Den joniserade gasen som värms upp på detta sätt bryter snabbt ut ur den villkorliga "begränsade volymen" och flyger långt utanför gränserna för vårt stjärnsystem.
Intressant fakta: gränserna för denna volym beror på gigantiska tyngdkrafter, "som om täppa explosionerna av många vätebomber med en obegränsad volym", som härrör från den enorma storleken på vår armatur. Och den är 109 gånger större än jorden. Resultatet av processen är uppvärmningen av solens korona till en miljon grader Celsius på grund av en serie mikroexplosioner av plasmat med "undkommet frihet".
I september 2016 lyckades amerikanska forskare som använder NASA STEREO-observatorier för första gången upptäcka processen för förekomsten av solvinden. Enligt deras uttalande är det som händer identiskt med utsläppet av vatten: först strömmen går i en ström, sedan bryts den upp i separata partiklar, som blir mindre och mindre tills ett gasformigt "moln" bildas.
Studie av fenomenet
Sju år innan Yu Parker föreslog den västtyske astronomen Ludwig Birman, som studerade strukturen för kometsvansar, förekomsten av solens corpuskulära strålning, nu kallad solvinden. En ström av laddade partiklar som bryter igenom koronala hål (regioner på ytan av vår stjärna som inte täcks av ett magnetfält), rusar in i öppet utrymme.
För första gången mättes de tekniska parametrarna för solvinden vid den sovjetiska interplanetära automatstationen Luna-2 1959.
Tre år senare utförde den amerikanska satelliten "Mariner-2" månader av forskning om ett unikt rymdfenomen. Ytterligare studier fortsatte av den internationella stationen SOHO och ett antal nationella ledningsprogram - NASA, USA. Vetenskaplig aktivitet för att studera solvinden har utökat sina horisonter från solens yta till själva kanten av det stellar systemet.
Solvindhastighet
Av stort vetenskapligt och praktiskt intresse är mätningen, liksom studien av rörelselagen för flödet av vätgasplasma, som utgör grunden för solvinden.
Ursprungligen joniserade partiklar av helium, väte, järn, kisel, svavel och ett antal andra kemiska element rör sig med en hastighet av 300-450 km / s.
Intressant fakta: vid solutfällningar eller utsprutningar av koronalmassa ökar flödets hastighet, upp till 1200 km / s! Solvinden förvandlas till en "solkran" som orsakar en hel uppsättning unika naturliga och fysiska fenomen.
I framtiden ökar solens vindhastighet och når 400 - 800 km / s nära jorden (det är här dess acceleration slutar). 1 500 000 km / h (420 km / s) i Mars-regionen. På ett avstånd på upp till 10 miljarder km från strålningskällan är rörelseshastigheten för solladdade partiklar ungefär - 1 000 000 km / h (280 km / s). Under påverkan av det interstellära mediet försvagas det vidare.
Solvindens dynamik påverkas av två faktorer: solens attraktiva krafter och trycket inuti strömmen. Beräkningarna, säkerhetskopierade av praktisk forskning (flygningar av American Voyager - 1, - 2 "och" Pioneer - 10, - 11 ") visade konstansen för hastigheten på utflödet av motsatt laddade partiklar redan utanför vår planet.
Typer av solvind
Arten av det joniserade solflödet ordnas och är indelat i två typer:
- lugn (långsam eller snabb);
- upprörda.
Lugna - långsam
Långsam solvind uppstår i tarmarna i ekvatorn i vårt ljus, under perioder med termisk expansion av joniserade gaser. Den dynamiska processen påskyndar koronalplasma till supersoniska hastigheter på cirka 400 km / s. I sin struktur är en långsam ström tätare och bredare än en snabb ström.
Lugna - snabbt
Koronala hål är födelseplatsen för den snabba solvinden. Strömmen från denna vind kan löpa ut i månader och "attackera" jorden med en periodicitet av solens rotation som varar i 27 dagar.
Upprörda
Orsaken till de störda flödena är: manifestationen av själva koronalutkastningen, liksom utseendet på kompressionsplatser i det interplanetära utrymmet före de kommande koronala massutkastningarna eller snabba solvinden.
Interplanetär chockvåg
Utseendet på en kosmisk chockvåg föregås av: "Attack" av en snabb solvind på en "långsam broder", Kollision av en laddad ström av koronala partiklar med jordens magnetosfär, explosion av en supernova, kollision av galaxer.
Intressant fakta: för en och en halv månad sedan dök ett meddelande om att NASA kunde mäta styrkan hos solvindens chockvåg. Sekventiellt placering i rymden 4 speciellt utrustade, utrustade med nödvändig utrustning, multiscale satelliter; Amerikanska forskare "bokstavligen" fångade ett ögonblick av vetenskaplig framgång. Och dubbelt: som ett resultat av experimentet erhölls data med högsta noggrannhet om arten och parametrarna för solpartiklarnas rörelse.
En chockvåg är en kollisionsregion för ett snabbt rörligt medium (gas) med något slags hinder (till exempel: solvinden med jordens magnetosfär), som genererar en "front" av en kraftig förändring av de fysiska parametrarna för det inkommande flödet (tryck, densitet, temperatur, partikelladdningsnivå och ett antal andra indikatorer).
Soluppbyggnad i rymden
När vi rör sig längre bort från sin "stamfader" - solen, försvagas vinden och passerar genom flera gränsområden. Den första av dem avlägsnas från stjärnan på ett avstånd av 95 AU (AU - en astronomisk enhet lika med medelavståndet från jorden till solen och uppgår till 149 598 100 ± 750 km).Den så kallade ”chockvågsgränsen”. Det är på henne bromsning av solvinden från supersoniska hastigheter.
Efter att ha flödat ytterligare 40 AU hindras flödet av joniserade partiklar under påverkan av interstellärt material fullständigt. Inhiberingsgränsen bestäms av astrofysiska processer kallas heliopause. Den rumsliga regionen avgränsad av heliopause kallas heliosfären. Dess dimensioner är inte desamma:
- 73 a.u. från södra sidan;
- 85 a.u. från norra sidan.
Astrofysiska data erhölls på grund av lanseringen av 2 amerikanska rymdskepp av Voyager-serien, utformad för att studera solsystemets gränser. På senare tid bekräftade Voyager 2 data från Voyager 1.
Solvind och jord
Ständigt föränderliga strömmar av solvinden kan lätt förstöra allt liv på jordens yta. För att skydda mot ett sådant "formidabelt vapen" finns det en "pålitlig sköld" i form av en magnetosfär. Pariteten i denna konfrontation är ganska varierande och orsakar ofta geomagnetiska stormar. Inte förvånande, 1990, blev termen "rymdväder", som huvudsakligen återspeglar det nuvarande tillståndet i jordens magnetfält, relevant.
Skaparen av vetenskapen om heliobiologi, som studerade effekten av vår armatur på de livliga funktionerna hos markorganismer, var den sovjetiska forskaren A. L. Chizhevsky. Tack vare honom och ett antal andra forskare var det möjligt att belysa mönstren för påverkan av skillnaderna i solaktivitet på människokroppen, öka och minska utbytet av odlade växter och multiplicera och minska befolkningen av fåglar, fiskar och djur.
Cykligheten i perioderna med påverkan av solen på jorden upptäcktes och studerades. Regelbundna rapporter om aktivitetsnivån för den geomagnetiska bakgrunden har blivit vanliga. Personer som lider av kroniska sjukdomar har den nödvändiga informationen för att ta rätt medicinering i tid. Modern gröd- och boskapsproduktion är också "beväpnad" med kunskap för att bedriva sin verksamhet på bästa sätt.
Intressant faktum: Enligt observationerna från N. S. Shcherbinsky sammanfaller frekvensen av gräshoppan i fälten med den 11-åriga rytmen i solen.
Vetenskapen fortsätter och kräver de unga. Idag kan var och en av dem få specialiseringen av en heliobiolog som har examen från en specialiserad högskoleutbildning.
Naturfenomen orsakade av solvinden
Solvinden, som flyger runt jorden, orsakar många naturfenomen. Bland dem: magnetiska stormar, auroror, strålningsbälten på planeten. För inte så länge sedan avslöjades ett mönster i ökningen av antalet blixtar från en ökning av flödet av joniserade partiklar i vår stjärna.
Det finns ett antal geofysiska fenomen som genereras av solvinden. På ett antal platser kommer effekten från gasformig radon från jordytan att öka, vilket kan leda till en ökad radioaktivitet i atmosfären. Det finns ett samband mellan solaktivitet och en ökning av antalet jordbävningar. En magnetisk storm förändrar det elektriska fältet på jordens yta avsevärt och leder till hopp i atmosfärstrycket.
Solvindvindrisk
Kraftfulla utsläpp från ytan på ljuset stör radiokommunikation, stör datorns drift, orsakar funktionsfel i verktygsnät och genererar "skadliga" elektriska strömmar i metallkonstruktioner och enheter.
Hoten från solvindattacker, vilket ledde till många problem, skapade behovet av noggrann observation och förutsägelse av magnetiska stormar på vår planet. Vädertjänster runt om i världen är utrustade med nödvändig utrustning och signalerar ständigt svängningarna i jordens magnetiska bakgrund. En teknik har utvecklats för att identifiera framtida fokus på seismisk aktivitet och för att varna befolkningen för överhängande fara.
Intressant fakta: Det finns en vetenskaplig hypotes om förekomsten av vatten på månens yta på grund av solvindens påverkan.Upptäckt av vätskan ger upphov till hopp och optimism i utsikterna för den framtida utvecklingen av den närmaste rymden "granne".
Utsikterna för att använda solvinden
Mot bakgrund av alla befintliga funktioner i ett så unikt kosmiskt fenomen som solvinden, blir det mycket intressant att hitta praktiska tillämpningar för det.
Pionjären för att skapa det så kallade "elektriska seglet", "solseglet" (ett rymdskepp som rör sig på grund av energin från laddade partiklar från solvinden) var den finska forskaren - Pekka Jahunen.
Våren 2013 lanserades den estniska satelliten ESTCube-1 utrustad med den här enheten till omloppsbana. Tyvärr misslyckades försöket eftersom seglet inte kunde öppnas.
Det finns andra lockande projekt: användningen av strömmar av koronalt material för att överföra information, eller skapa "jonostationer" i banorna för planeterna för att generera elektrisk energi.
Vår sols framtid
Vetenskaplig analys ger en prognos för 5 miljarder år om vår luminär finns. Förlorar varje sekund upp till 600 miljoner ton väte, är det dömt att först bli en röd jätte och sedan en vit dvärg. Längs vägen, efter att ha uttömt alla sina energireserver i form av väte och helium. Det mest obehagliga är att den ständigt expanderande solen kommer att smälta kvicksilver, Venus och möjligen jorden. I alla fall kommer livet på planeten att försvinna helt.
Så är mänskligheten skyldig att tänka på dess framtid och organisera ombosättningen till andra världar utanför vårt solsystem. Det är oundvikligt. Stora sinnen: Den ryska forskaren Tsiolkovsky, den brittiska astrofysikern Stephen Hawking, talade direkt om detta. Moon, Mars, Ceres, Pluto - listan över potentiella kolonier expanderar. Så: "Låt solvinden blåsa i seglen från jordfartygens rymdskepp och storma universums enorma liv!"