太陽風とは？太陽風の荷電粒子

摂氏110万度までの値に達する可能性があります。したがって、そのような温度になると、粒子は非常に速く移動します。太陽の重力はそれらを保持することができず、それらは星を離れます。

太陽の活動は11年周期の間に変化します。同時に、黒点の数、放射線レベル、宇宙に放出される物質の質量が変化します。そして、これらの変化は太陽風の特性、つまり磁場、速度、温度、密度に影響を与えます。したがって、太陽風はさまざまな特性を持つ可能性があります。それらは、その源が太陽のどこにあったかによって異なります。また、この領域がどれだけ速く回転したかにも依存します。

太陽風の速度は、コロナホールの物質の移動速度よりも速いです。そして毎秒800キロメートルに達します。これらの穴は、太陽の極とその低緯度に現れます。それらは、太陽での活動が最小限である期間中に最大の次元を獲得します。太陽風によって運ばれる物質の温度は800,000℃に達する可能性があります。

赤道の周りにある冠状ストリーマベルトでは、太陽風はよりゆっくりと移動します-約300km。毎秒。遅い太陽風の中を移動する物質の温度は160万℃に達することが確立されています。

太陽とその大気は、プラズマと正および負に帯電した粒子の混合物で構成されています。彼らは非常に高温です。したがって、物質は常に太陽を離れ、太陽風によって運び去られています。

地球への影響

太陽風が太陽を離れるとき、それは荷電粒子と磁場を運びます。あらゆる方向に放射され、太陽風の粒子は常に私たちの惑星に影響を与えます。このプロセスは興味深い効果を生み出します。

太陽風によって運ばれる物質が惑星の表面に到達すると、そこに存在するあらゆる形態の生命に深刻な損害を与えるでしょう。したがって、地球の磁場はシールドとして機能し、惑星の周りの太陽粒子の経路をリダイレクトします。荷電粒子はその外側を「流れる」ように見えます。太陽風の影響により、地球の磁場が変化し、地球の夜側で変形して引き伸ばされます。

太陽は、コロナ質量放出（CME）または太陽嵐として知られる大量のプラズマを放出することがあります。これは、太陽極大期として知られる太陽周期の活動期間中に最も頻繁に発生します。 CMEは、標準的な太陽風よりも強い効果があります。

地球のような太陽系のいくつかの物体は、磁場によって遮蔽されています。しかし、それらの多くはそのような保護を持っていません。私たちの地球の衛星は、その表面を保護していません。したがって、それは太陽風の最大の効果を経験します。太陽に最も近い惑星である水星には磁場があります。それは通常の標準的な風から惑星を保護します、しかしそれはCMEのようなより強力なフレアに耐えることができません。

高速太陽風と低速太陽風の流れが相互作用すると、回転相互作用領域（CIR）と呼ばれる高密度の領域が作成されます。それらが地球の大気と衝突するとき、地磁気嵐を引き起こすのはこれらの地域です。

日当たりの良い風そしてそれが運ぶ荷電粒子は地球の衛星と全地球測位システム（GPS）に影響を与える可能性があります。強力なバーストは、数十メートルのGPS信号を使用するときに、衛星に損傷を与えたり、位置エラーを引き起こしたりする可能性があります。

太陽風はのすべての惑星に到達します。 NASAニューホライズンズミッションは、との間を移動中にそれを発見しました。

太陽風の研究

科学者たちは1950年代から太陽風の存在を知っていました。しかし、地球と宇宙飛行士に多大な影響を与えているにもかかわらず、科学者はまだその特徴の多くを知りません。ここ数十年のいくつかの宇宙ミッションは、この謎を説明しようと試みました。

1990年10月6日に宇宙に打ち上げられた、NASAユリシーズミッションは、さまざまな緯度で太陽を研究しました。彼女は測定したさまざまなプロパティ 10年以上の太陽風。

Advanced Composition Explorer（）ミッションには、地球と太陽の間にある特別なポイントの1つに関連付けられた軌道がありました。ラグランジュ点として知られています。この地域では、太陽と地球からの重力は同じ値を持っています。そしてこれは衛星が安定した軌道を持つことを可能にします。 1997年に開始されたACE実験は、太陽風を研究し、粒子の一定の流れのリアルタイム測定を提供します。

NASAのSTEREO-AおよびSTEREO-B宇宙船は、太陽風がどのように発生するかを確認するために、さまざまな角度から太陽の端を研究しています。 NASAによると、STEREOは「地球と太陽のシステムに関するユニークで革新的な見方」を提供してきました。

新しいミッション

NASAは太陽を研究するための新しいミッションを開始する予定です。それは科学者に太陽と太陽風の性質についてさらに学ぶ希望を与えます。 NASAのパーカーソーラープローブ、発売予定（ 2018年8月12日に正常に起動–ナビゲーター）2018年の夏には、文字通り「太陽に触れる」ように機能します。私たちの星の近くの軌道を数年間飛行した後、プローブは歴史上初めて太陽のコロナに突入します。これは、素晴らしい画像と測定値の組み合わせを取得するために行われます。この実験は、太陽コロナの性質についての理解を深め、太陽風の起源と進化についての理解を深めます。

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天気予報でアナウンサーの言葉を聞いたと想像してみてください。その結果、ラジオの動作が中断する可能性があります。モバイル通信とインターネット。米国の宇宙ミッションは遅れました。ロシア北部では激しいオーロラが予想されます…」

あなたは驚くでしょう：どんなナンセンス、風はそれと何の関係があるのですか？しかし、実際には、あなたは予報の始まりを逃しました。「昨夜、太陽フレアがありました。太陽風の強力な流れが地球に向かって動いています…」。

通常の風とは、空気の粒子（酸素、窒素、その他のガスの分子）の動きです。粒子の流れも太陽から急いでいます。それは太陽風と呼ばれています。何百もの面倒な公式、計算、および白熱した科学的論争を掘り下げない場合、一般的に、図は次のように表示されます。

熱核反応は私たちの照明器具の中で起こっており、この巨大なガスの球を加熱しています。外層の温度-太陽コロナは百万度に達します。これにより、原子は衝突したときに互いに粉砕してスミザリーンズになるような速度で移動します。加熱されたガスは膨張し、より大きな体積を占める傾向があることが知られています。ここでも同様のことが起こっています。水素、ヘリウム、シリコン、硫黄、鉄、その他の物質の粒子があらゆる方向に散乱します。

彼らはますますスピードを上げており、約6日で地球近傍天体に到達します。太陽が穏やかだったとしても、太陽風の速度はここで毎秒450キロメートルに達します。さて、太陽フレアが巨大な燃えるような粒子の泡を噴出するとき、それらの速度は毎秒1200キロメートルに達することができます！そして、それをさわやかな「そよ風」と呼ぶことはできません-約20万度。

人は太陽風を感じることができますか？

確かに、ホットパーティクルの流れは絶えず急いでいるので、それが私たちをどのように「吹き飛ばす」かを感じてみませんか？粒子が非常に小さいため、皮膚が触ると感じないとします。しかし、それらは地上のデバイスによっても気づかれません。どうして？

なぜなら、地球はその磁場によって太陽の渦から保護されているからです。粒子の流れは、いわばその周りを流れ、さらに突進します。私たちの磁気シールドが苦労するのは、太陽放射が特に強い日だけです。太陽のハリケーンがそれを突破し、上層大気に突入します。エイリアン粒子が原因です。磁場は急激に変形し、予報官は「磁気嵐」について話します。

それらのために、宇宙衛星は制御不能になります。飛行機はレーダー画面から消えます。電波が妨害され、通信が途絶えます。このような日は、衛星放送がオフになり、フライトがキャンセルされ、宇宙船との「通信」が中断されます。電気回路網、線路、パイプラインでは、突然電流が発生します。これにより、信号機が自動的に切り替わり、ガスパイプラインが錆び、切断された電化製品が燃え尽きます。さらに、何千人もの人々が不快感や不快感を感じています。

太陽風の宇宙への影響は、太陽のフレアの間だけでなく、弱いとはいえ、絶えず吹いています。

彗星の尾は、太陽に近づくにつれて大きくなることが長い間観察されてきました。彗星の核を形成する凍結ガスを蒸発させます。そして太陽風はこれらのガスをプルームの形で運び、常に太陽とは反対の方向に向けられます。したがって、地上の風が煙突からの煙を変えて、何らかの形を与えます。

何年にもわたる活動の増加の間に、銀河宇宙線への地球の曝露は急激に低下します。太陽風は、惑星系の郊外にそれらを単に一掃するほどの強さを獲得しています。

完全に存在しないとは言わないまでも、磁場が非常に弱い惑星があります（たとえば、火星）。ここでは、太陽風がローミングするのを妨げるものは何もありません。科学者たちは、何億年もの間、火星からその大気をほとんど「吹き飛ばした」のは彼であったと信じています。このため、オレンジ色の惑星は汗と水、そしておそらく生物を失いました。

太陽風はどこでおさまりますか？

正確な答えはまだ誰も知りません。粒子は地球の近くに飛んで、速度を上げます。その後徐々に落ちていきますが、風は太陽系の一番奥まで届いているようです。どこかでそれは弱まり、希薄な星間物質によって減速されます。

これまでのところ、天文学者はこれがどこまで起こっているかを正確に言うことはできません。答えるには、粒子が出くわすのをやめるまで、太陽からどんどん遠くに飛んでいく粒子を捕まえる必要があります。ちなみに、これが起こる限界は太陽系の境界と考えることができます。

太陽風用のトラップには、私たちの惑星から定期的に打ち上げられる宇宙船が装備されています。 2016年には、太陽風の流れがビデオでキャプチャされました。彼が私たちの旧友である地球の風と同じおなじみの天気予報の「キャラクター」にならないかどうか誰が知っていますか？

太陽の上層大気から放出される粒子の絶え間ない流れがあります。私たちは私たちの周りに太陽風の証拠を見る。強力な地磁気嵐は、地球上の衛星や電気システムに損傷を与え、美しいオーロラを引き起こす可能性があります。おそらくそれの最も良い証拠は、彗星が太陽の近くを通過するときの長い尾です。

彗星の塵の粒子は風によってそらされて太陽から運び去られます。そのため、彗星の尾は常に太陽から離れています。

太陽風：起源、特徴

それは、コロナと呼ばれる太陽の大気の上層から来ています。この領域では、温度は100万ケルビンを超え、粒子のエネルギー電荷は1keVを超えます。太陽風には、実際には低速と高速の2種類があります。この違いは彗星に見られます。彗星の写真をよく見ると、尾が2つあることがよくあります。 1つはまっすぐで、もう1つはより湾曲しています。

地球の近くのオンラインの太陽風速度、過去3日間のデータ

速い太陽風

それは750km / sで移動し、天文学者はそれがコロナホール、つまり磁力線が太陽の表面を貫通する領域に由来すると信じています。

遅い太陽風

速度は約400km / sで、私たちの星の赤道帯から来ています。放射線は、速度に応じて、数時間から2〜3日で地球に到達します。

遅い太陽風は速い太陽風よりも幅が広く密度が高く、大きくて明るい彗星の尾を作ります。

地球の磁場がなければ、それは私たちの惑星の生命を破壊するでしょう。しかし、惑星の周りの磁場は私たちを放射線から保護します。磁場の形と大きさは、風の強さと風速によって決まります。

1940年代後半、アメリカの天文学者S.Forbushは理解できない現象を発見しました。宇宙線の強度を測定するとき、フォーブッシュは、太陽活動の増加とともにそれが大幅に減少し、磁気嵐の間に非常に急激に低下することに気づきました。

それはかなり奇妙に思えた。むしろ、反対のことが予想されます。結局のところ、太陽自体が宇宙線の供給者です。したがって、私たちの日光の活動が高ければ高いほど、それが周囲の空間に投げ込むべきより多くの粒子が必要であるように思われます。

太陽活動の増加は、宇宙線の粒子を偏向させ始め、それらを拒絶するような方法で地球の磁場に影響を与えると仮定することは残っていました。地球への道は、いわば封鎖されています。

説明は論理的に見えた。しかし、残念ながら、すぐに明らかになったので、明らかに不十分でした。物理学者によって行われた計算は、その変化が反駁できないことを証明しました体調地球のすぐ近くでのみ、実際に観察されるような大きさの影響を引き起こすことはできません。明らかに、太陽系への宇宙線の浸透を妨げるいくつかの他の力がなければならず、さらに、太陽活動の増加とともに増加するような力がなければなりません。

その時、不思議な効果の原因は、太陽の表面から逃げて太陽系の空間に侵入する荷電粒子の流れであるという仮定が生じました。この種の「太陽風」は惑星間物質をきれいにし、そこから宇宙線の粒子を「一掃」します。

彗星で観測された現象も、そのような仮説に賛成しました。ご存知のように、彗星の尾は常に太陽から離れています。当初、この状況は太陽光線の光圧に関連していました。しかし、今世紀半ばには、光の圧力だけでは彗星に起こるすべての現象を引き起こすことはできないことが確立されました。計算によると、彗星の尾の形成と観測されたたわみについては、光子だけでなく、物質の粒子にも影響を与える必要があります。ちなみに、そのような粒子は、彗星の尾で発生するイオンの輝きを励起する可能性があります。

実際のところ、太陽が荷電粒子の流れ、つまり粒子を放出するという事実は、それ以前から知られていました。ただし、そのようなフローは一時的なものであると想定されていました。天文学者は、それらの発生をフレアとスポットの出現と関連付けました。しかし、彗星の尾は、太陽活動が活発な時期だけでなく、常に太陽から離れる方向に向けられています。これは、太陽系の空間を満たす粒子放射線も常に存在しなければならないことを意味します。それは太陽活動の増加とともに激化しますが、それは常に存在します。

このように、太陽に近い空間は太陽風によって絶えず吹き飛ばされています。この風は何で構成され、どのような条件下で発生しますか？

太陽大気の最外層である「王冠」について理解しましょう。私たちの日光の雰囲気のこの部分は、異常に希薄です。太陽のすぐ近くでさえ、その密度は地球の大気の密度の約1億分の1にすぎません。これは、太陽周囲の空間の1立方センチメートルごとに数億個のコロナ粒子しか含まれていないことを意味します。しかし、粒子の速度によって決定される、コロナのいわゆる「運動温度」は非常に高いです。百万度に達します。したがって、冠状ガスは完全にイオン化され、陽子とイオンの混合物ですさまざまな要素と自由電子。

最近、太陽風の組成にヘリウムイオンの存在が検出されたという報告が出ました。この状況は、帯電したの放出がメカニズムに魔法をこぼします

太陽の表面からの粒子。太陽風が電子と陽子だけで構成されている場合でも、それは純粋な熱プロセスによって形成され、沸騰したお湯の表面上に形成される蒸気のようなものであると考えることができます。ただし、ヘリウム原子の原子核は陽子の4倍重いため、蒸発によって放出される可能性は低くなります。おそらく、太陽風の形成は磁力の作用に関連しています。太陽から離れて飛んでいくと、プラズマ雲は、いわば、磁場を運び去ります。異なる質量と電荷を持つ粒子を一緒に「固定」するのは、この種の「セメント」として機能するこれらのフィールドです。

天文学者によって行われた観測と計算は、私たちが太陽から離れるにつれて、コロナの密度が徐々に減少することを示しています。しかし、地球の軌道の領域では、それはまだゼロとは著しく異なっていることがわかります。太陽系のこの領域では、1立方センチメートルの空間ごとに100から1000の冠状粒子があります。言い換えれば、私たちの惑星は太陽大気の中にあり、あなたが望むなら、私たちは地球の住民だけでなく、太陽の大気の住民にも自分自身を呼ぶ権利があります。

コロナが太陽の近くで多かれ少なかれ安定している場合、距離が長くなるにつれて、コロナは宇宙に膨張する傾向があります。そして、太陽から遠くなるほど、この拡大率は高くなります。アメリカの天文学者E.パーカーの計算によると、すでに1000万kmの距離にあり、冠状粒子は音速を超える速度で移動します。そして、太陽から遠ざかり、太陽の引力が弱まるにつれて、これらの速度は数倍になります。

したがって、結論は、太陽コロナが私たちの惑星系の空間の周りを吹く太陽風であることを示唆しています。

これらの理論的結論は、宇宙ロケットと人工地球衛星の測定によって完全に確認されています。太陽風は常に存在し、地球の近くで約400 km /秒の速度で「吹く」ことがわかりました。太陽活動が増えると、この速度は上がります。

太陽風はどこまで吹いていますか？この質問は非常に興味深いものですが、対応する実験データを取得するには、太陽系の外側部分の宇宙船による探査を実行する必要があります。これが行われるまで、理論的な考慮事項に満足する必要があります。

しかし、明確な答えは得られません。最初の仮定に応じて、計算は異なる結果につながります。あるケースでは、太陽風はすでに土星の軌道で沈静化しており、別のケースでは、太陽風は最後の惑星である冥王星の軌道をはるかに超えた距離にまだ存在していることがわかります。しかし、これらは理論的には太陽風の可能な伝播の極限にすぎません。観測のみが正確な境界を示すことができます。

すでに述べたように、最も信頼できるのは宇宙探査機からのデータです。しかし、原則として、いくつかの間接的な観察も可能です。特に、太陽活動が連続的に低下するたびに、それに対応して高エネルギー宇宙線、つまり外部から太陽系に入る光線の強度が約6か月遅れて増加することに注意してください。どうやら、これは太陽風の力の次の変化がその伝播の限界に達するのに必要なちょうど期間です。太陽風の平均伝播速度は1日あたり約2.5天文単位（1天文単位= 1億5000万km-太陽からの地球の平均距離）であるため、これは約40-45天文単位の距離になります。言い換えれば、太陽風は冥王星の軌道の周りのどこかで乾きます。