Kas yra Saulės vėjas? Įkrautos saulės vėjo dalelės
Jis gali siekti iki 1,1 milijono laipsnių Celsijaus. Todėl, esant tokiai temperatūrai, dalelės juda labai greitai. Saulės gravitacija negali jų išlaikyti – ir jie palieka žvaigždę.
Saulės aktyvumas kinta per 11 metų ciklą. Šiuo atveju keičiasi saulės dėmių skaičius, radiacijos lygis ir į erdvę išmestos medžiagos masė. Ir šie pokyčiai turi įtakos saulės vėjo savybėms – jo magnetiniam laukui, greičiui, temperatūrai ir tankiui. Todėl saulės vėjas gali turėti skirtingas charakteristikas. Jie priklauso nuo to, kur tiksliai buvo jo šaltinis Saulėje. Ir jie taip pat priklauso nuo to, kaip greitai sukasi sritis.
Saulės vėjo greitis yra didesnis nei vainikinių skylių judėjimo greitis. Ir pasiekia 800 kilometrų per sekundę. Šios skylės atsiranda ties Saulės ašigaliais ir jos žemose platumose. Didžiausius matmenis jie įgyja tais laikotarpiais, kai aktyvumas Saulėje yra minimalus. Saulės vėjo nešamų medžiagų temperatūra gali siekti 800 000 C.
Aplink pusiaują išsidėsčiusioje vainikinių srovių juostoje saulės vėjas juda lėčiau – apie 300 km. per sekundę. Nustatyta, kad lėtam saulės vėjui judančios medžiagos temperatūra siekia 1,6 mln.
Saulė ir jos atmosfera susideda iš plazmos ir teigiamai bei neigiamai įkrautų dalelių mišinio. Jie turi itin aukštą temperatūrą. Todėl materija nuolat palieka Saulę, nešama saulės vėjo.
Poveikis Žemei
Kai saulės vėjas palieka saulę, jis neša įkrautas daleles ir magnetinius laukus. Visomis kryptimis skleidžiamos saulės vėjo dalelės nuolat veikia mūsų planetą. Šis procesas turi įdomų poveikį.
Jei saulės vėjo nešama medžiaga pasieks planetos paviršių, ji padarys rimtą žalą bet kuriai gyvybės formai, kuri egzistuoja. Todėl Žemės magnetinis laukas tarnauja kaip skydas, nukreipiantis saulės dalelių trajektorijas aplink planetą. Įkrautos dalelės tarsi „nuteka“ už jos ribų. Saulės vėjo poveikis pakeičia Žemės magnetinį lauką taip, kad jis deformuojasi ir išsitempia naktinėje mūsų planetos pusėje.
Kartais saulė išspinduliuoja didelius kiekius plazmos, žinomos kaip vainikinės masės išmetimai (CME) arba saulės audros. Tai dažniausiai įvyksta aktyviu saulės ciklo laikotarpiu, vadinamu saulės maksimumu. CME turi stipresnį poveikį nei standartinis saulės vėjas.
Kai kurie Saulės sistemos kūnai, pavyzdžiui, Žemė, yra apsaugoti magnetinio lauko. Tačiau daugelis jų neturi tokios apsaugos. Mūsų Žemės palydovas neturi jokios apsaugos savo paviršiui. Todėl jis patiria didžiausią saulės vėjo poveikį. Merkurijus, arčiausiai Saulės esanti planeta, turi magnetinį lauką. Jis apsaugo planetą nuo įprastų standartinių vėjų, tačiau negali atlaikyti galingesnių pliūpsnių, tokių kaip CME.
Kai didelio ir mažo greičio saulės vėjo srautai sąveikauja vienas su kitu, jie sukuria tankius regionus, žinomus kaip besisukančios sąveikos regionai (CIR). Būtent šios sritys, susidūrusios su žemės atmosfera, sukelia geomagnetines audras.
saulėtas vėjas o jo nešamos įkrautos dalelės gali paveikti Žemės palydovus ir pasaulines padėties nustatymo sistemas (GPS). Galingi šuoliai gali sugadinti palydovus arba sukelti padėties klaidas, kai naudojami dešimčių metrų GPS signalai.
Saulės vėjas pasiekia visas planetas. NASA „New Horizons“ misija jį atrado keliaudama tarp ir.
Saulės vėjo tyrimas
Apie saulės vėjo egzistavimą mokslininkai žinojo nuo šeštojo dešimtmečio. Tačiau nepaisant rimto jo poveikio Žemei ir astronautams, mokslininkai vis dar nežino daugelio jo savybių. Kelios pastarųjų dešimtmečių kosminės misijos bandė paaiškinti šią paslaptį.
1990 m. spalio 6 d. į kosmosą paleista NASA misija „Ulisas“ tyrinėjo saulę skirtingose platumose. Ji išmatavo įvairios savybės saulės vėjas daugiau nei dešimt metų.
„Advanced Composition Explorer“ () misija turėjo orbita, susijusią su vienu iš specialių taškų, esančių tarp Žemės ir Saulės. Jis žinomas kaip Lagranžo taškas. Šioje srityje Saulės ir Žemės gravitacinės jėgos yra vienodos. Ir tai leidžia palydovui turėti stabilią orbitą. Pradėtas 1997 m., ACE eksperimentas tiria saulės vėją ir pateikia nuolatinio dalelių srauto matavimus realiuoju laiku.
NASA erdvėlaiviai STEREO-A ir STEREO-B tyrinėja Saulės kraštus iš skirtingų kampų, kad pamatytų, kaip gimsta saulės vėjas. NASA teigimu, STEREO pristatė „unikalų ir revoliucinį Žemės ir Saulės sistemos vaizdą“.
Naujos misijos
NASA planuoja pradėti naują saulės tyrimo misiją. Tai suteikia mokslininkams vilties sužinoti daugiau apie saulės ir saulės vėjo prigimtį. NASA Parker Solar Probe, planuojama paleisti ( sėkmingai paleistas 2018.08.12 - Navigator) 2018 metų vasarą veiks taip, kad tiesiogine to žodžio prasme „paliesti saulę“. Po kelerių metų skrydžio orbita netoli mūsų žvaigždės, zondas pirmą kartą istorijoje pasiners į Saulės vainiką. Tai bus daroma siekiant gauti fantastišką vaizdų ir matavimų derinį. Eksperimentas pagerins mūsų supratimą apie saulės vainiko prigimtį ir pagerins mūsų supratimą apie saulės vėjo kilmę ir evoliuciją.
Jei radote klaidą, pasirinkite teksto dalį ir paspauskite Ctrl + Enter.
Įsivaizduokite, orų prognozėje girdite diktorės žodžius: „Rytoj vėjas smarkiai sustiprės. Šiuo atžvilgiu galimi radijo veikimo sutrikimai, mobiliojo ryšio ir internetas. Kosminė misija JAV buvo atidėta. Rusijos šiaurėje numatomos intensyvios pašvaistės ... “.
Nustebsite: kokia nesąmonė, ką su tuo vėjas turi bendro? O faktas yra tas, kad jūs praleidote prognozės pradžią: „Vakar naktį Saulė blykstelėjo. Galingas saulės vėjo srautas juda į Žemę ... ".
Paprastas vėjas – tai oro dalelių (deguonies, azoto ir kitų dujų molekulių) judėjimas. Dalelių srautas veržiasi ir iš Saulės. Jis vadinamas saulės vėju. Jei nesigilinsite į šimtus sudėtingų formulių, skaičiavimų ir karštų mokslinių ginčų, tada apskritai vaizdas atrodo toks.
Mūsų šviestuvo viduje vyksta termobranduolinės reakcijos, kaitinančios šį didžiulį dujų rutulį. Išorinio sluoksnio – saulės vainiko – temperatūra siekia milijoną laipsnių. Dėl to atomai juda tokiu greičiu, kad susidūrę vienas kitą sudaužo į šipulius. Yra žinoma, kad įkaitusios dujos linkusios plėstis, užimti didesnį tūrį. Kažkas panašaus vyksta čia. Vandenilio, helio, silicio, sieros, geležies ir kitų medžiagų dalelės išsisklaido į visas puses.
Jie įgauna vis didesnį greitį ir maždaug per šešias dienas pasiekia netoli žemės esančias ribas. Net jei saulė būtų rami, saulės vėjo greitis čia siekia 450 kilometrų per sekundę. Na, o kai saulės blyksnis išsiveržia didžiuliu ugniniu dalelių burbulu, jų greitis gali siekti 1200 kilometrų per sekundę! O gaiviu „brezu“ to nepavadinsi – apie 200 tūkstančių laipsnių.
Ar žmogus jaučia saulės vėją?
Iš tiesų, kadangi karštų dalelių srautas veržiasi nuolat, kodėl nejaučiame, kaip jis „pučia“ virš mūsų? Tarkime, dalelės yra tokios mažos, kad oda nejaučia jų prisilietimo. Tačiau jų nepastebi net antžeminiai įrenginiai. Kodėl?
Kadangi Žemę nuo saulės sūkurių saugo jos magnetinis laukas. Dalelių srautas tarsi teka aplink jį ir veržiasi toliau. Tik tomis dienomis, kai saulės spinduliai yra ypač galingi, mūsų magnetiniam skydui sunku. Per jį prasiskverbia saulės uraganas ir įsiveržia į viršutinius atmosferos sluoksnius. Ateivių dalelių iškvietimas. Magnetinis laukas smarkiai deformuotas, sinoptikai kalba apie „magnetines audras“. 
Dėl jų kosminiai palydovai tampa nevaldomi. Lėktuvai dingsta iš radarų ekranų. Trikdomos radijo bangos ir sutrinka ryšys. Tokiomis dienomis išjungiamos palydovinės antenos, atšaukiami skrydžiai, nutrūksta „ryšys“ su erdvėlaiviais. Elektros tinkluose, geležinkelio bėgiuose, vamzdynuose staiga susidaro elektros srovė. Nuo to savaime persijungia šviesoforo signalai, rūdija dujotiekiai, perdega atjungti elektros prietaisai. Be to, tūkstančiai žmonių jaučia diskomfortą ir negalavimus.
Kosminį saulės vėjo poveikį galima aptikti ne tik saulės pliūpsnių metu: jis, nors ir silpnesnis, bet pučia nuolat.
Jau seniai buvo pastebėta, kad kometos uodega auga artėjant prie Saulės. Dėl to išgaruoja sušalusios dujos, sudarančios kometos branduolį. O saulės vėjas šias dujas neša stulpo pavidalu, visada nukreiptas priešinga Saulei kryptimi. Taigi žemiškas vėjas išskleidžia dūmus iš kamino ir suteikia jiems vienokią ar kitokią formą.
Padidėjusio aktyvumo metais Žemės poveikis galaktikos kosminiams spinduliams smarkiai sumažėja. Saulės vėjas įgauna tokį stiprumą, kad tiesiog nuneša juos į planetų sistemos pakraščius.
Yra planetų, kuriose magnetinis laukas labai silpnas arba jo visai nėra (pavyzdžiui, Marse). Čia niekas netrukdo saulės vėjui vaikščioti. Mokslininkai mano, kad būtent jis šimtus milijonų metų beveik „išpūtė“ jo atmosferą iš Marso. Dėl šios priežasties oranžinė planeta neteko prakaito ir vandens bei, galbūt, gyvų organizmų.
Kur nurimsta saulės vėjas?
Tikslaus atsakymo dar niekas nežino. Dalelės skrenda į Žemės apylinkes, įgydamos greitį. Tada pamažu krenta, bet atrodo, kad vėjas pasiekia tolimiausius Saulės sistemos kampelius. Kai kur jis susilpnėja ir jį slopina išretėjusi tarpžvaigždinė medžiaga.
Kol kas astronomai negali tiksliai pasakyti, kiek tai vyksta. Norint atsakyti, reikia gaudyti daleles, skrendančias vis toliau nuo Saulės, kol jos nebesusitiks. Beje, ribą, kur tai įvyksta, galima laikyti Saulės sistemos riba. 
Periodiškai iš mūsų planetos paleidžiamuose erdvėlaiviuose yra įrengti saulės vėjo spąstai. 2016 metais saulės vėjo srautai buvo užfiksuoti vaizdo įraše. Kas žino, ar jis netaps tokiu pat pažįstamu orų pranešimų „personažu“, kaip mūsų senas draugas – žemiškasis vėjas?
Iš viršutinių Saulės atmosferos sluoksnių vyksta nuolatinis dalelių srautas. Mes matome saulės vėjo aplink mus įrodymus. Galingos geomagnetinės audros gali pakenkti palydovams ir elektros sistemoms Žemėje ir sukelti gražių pašvaistės. Bene geriausias to įrodymas yra ilgos kometų uodegos, kai jos skrieja šalia Saulės.
Kometos dulkių dalelės yra nukreipiamos vėjo ir nunešamos nuo Saulės, todėl kometos uodegos visada nukreiptos nuo mūsų žvaigždės.
Saulės vėjas: kilmė, savybės
Jis kilęs iš viršutinių Saulės atmosferos sluoksnių, vadinamų korona. Šiame regione temperatūra viršija 1 milijoną kelvinų, o dalelių energijos krūvis viršija 1 keV. Iš tikrųjų yra dviejų tipų saulės vėjas: lėtas ir greitas. Šį skirtumą galima pastebėti kometose. Jei atidžiai pažvelgsite į kometos vaizdą, pamatysite, kad jos dažnai turi dvi uodegas. Vienas yra tiesus, o kitas labiau išlenktas.
Greitas saulės vėjas
Jis skrieja 750 km/s greičiu, o astronomai mano, kad jis kilęs iš vainikinių skylių – regionų, kur magnetinio lauko linijos patenka į Saulės paviršių.
Lėtas saulės vėjas
Jo greitis yra apie 400 km / s ir jis kilęs iš mūsų žvaigždės pusiaujo juostos. Radiacija Žemę pasiekia, priklausomai nuo greičio, nuo kelių valandų iki 2-3 dienų.
Lėtas saulės vėjas yra platesnis ir tankesnis nei greitas vėjas, sukuriantis didelę, ryškią kometos uodegą.
Jei ne Žemės magnetinis laukas, jis būtų sunaikinęs gyvybę mūsų planetoje. Tačiau magnetinis laukas aplink planetą saugo mus nuo radiacijos. Magnetinio lauko formą ir dydį lemia vėjo stiprumas ir greitis.
1940-ųjų pabaigoje amerikiečių astronomas S. Forbushas atrado nesuprantamą reiškinį. Matuodamas kosminių spindulių intensyvumą, Forbushas pastebėjo, kad didėjant Saulės aktyvumui jis gerokai sumažėja, o magnetinių audrų metu labai smarkiai krenta.
Tai atrodė gana keista. Greičiau buvo galima tikėtis atvirkščiai. Juk pati Saulė yra kosminių spindulių tiekėja. Todėl atrodytų, kad kuo didesnis mūsų dienos šviesos aktyvumas, tuo daugiau dalelių ji turėtų išmesti į supančią erdvę.
Beliko manyti, kad Saulės aktyvumo padidėjimas taip paveikia žemės magnetinį lauką, kad jis ima nukreipti kosminių spindulių daleles – jas išmesti. Kelias į Žemę tarsi užrakintas.
Paaiškinimas atrodė logiškas. Bet, deja, kaip netrukus paaiškėjo, to aiškiai nepakako. Fizikų atlikti skaičiavimai parodė neginčijamus pokyčio įrodymus fizines sąlygas tik arti Žemės negali sukelti tokio masto efekto, koks pastebimas realybėje. Akivaizdu, kad turi būti ir kitų jėgų, kurios trukdo kosminiams spinduliams prasiskverbti į Saulės sistemą, be to, tų, kurios didėja didėjant saulės aktyvumui.
Tada ir kilo prielaida, kad paslaptingojo efekto kaltininkai yra įkrautų dalelių srautai, išbėgantys nuo Saulės paviršiaus ir prasiskverbiantys į Saulės sistemos erdvę. Toks „saulės vėjas“ taip pat išvalo tarpplanetinę terpę, „iššluodamas“ iš jos kosminių spindulių daleles.
Šią hipotezę patvirtino ir kometose pastebėti reiškiniai. Kaip žinote, kometų uodegos visada nukreiptos nuo Saulės. Iš pradžių ši aplinkybė buvo siejama su lengvu saulės spindulių slėgiu. Tačiau šio amžiaus viduryje buvo nustatyta, kad vien šviesos slėgis negali sukelti visų kometose vykstančių reiškinių. Skaičiavimai parodė, kad kometų uodegų susidarymui ir stebimam nukrypimui reikalingas ne tik fotonų, bet ir medžiagos dalelių veikimas. Beje, tokios dalelės galėtų sužadinti jonų švytėjimą, atsirandantį kometų uodegose.
Tiesą sakant, anksčiau buvo žinoma, kad Saulė išmeta įkrautų dalelių srautus - korpusus. Tačiau manoma, kad tokie srautai yra atsitiktiniai. Astronomai jų atsiradimą siejo su blyksnių ir dėmių atsiradimu. Tačiau kometų uodegos visada nukreiptos priešinga kryptimi nuo Saulės, ir ne tik padidėjusio saulės aktyvumo laikotarpiais. Tai reiškia, kad korpuskulinė spinduliuotė, užpildanti Saulės sistemos erdvę, turi egzistuoti nuolat. Jis didėja didėjant saulės aktyvumui, bet visada egzistuoja.
Taigi erdvę aplink saulę nuolat pučia saulės vėjas. Iš ko susideda šis vėjas ir kokiomis sąlygomis jis kyla?
Susipažinkime su atokiausiu Saulės atmosferos sluoksniu – „korona“. Ši mūsų dienos šviesos atmosferos dalis yra neįprastai reta. Netgi arti Saulės jos tankis tesudaro apie šimtą milijoninių dalių žemės atmosferos tankio. Tai reiškia, kad kiekviename beveik Saulės erdvės kubiniame centimetre yra tik keli šimtai milijonų vainikinių dalelių. Tačiau vadinamoji vainiko „kinetinė temperatūra“, kurią lemia dalelių judėjimo greitis, yra labai aukšta. Jis pasiekia milijoną laipsnių. Todėl vainikinės dujos yra visiškai jonizuotos ir yra protonų, jonų mišinys įvairių elementų ir laisvieji elektronai.
Neseniai buvo pranešta, kad saulės vėjo sudėtyje buvo aptiktas helio jonų buvimas. Ši aplinkybė liejasi ant mechanizmo, kuriuo įkraunamas
dalelės nuo saulės paviršiaus. Jei saulės vėją sudarytų tik elektronai ir protonai, vis tiek būtų galima manyti, kad jis susidaro dėl grynai terminių procesų ir yra kažkas panašaus į virš verdančio vandens paviršiaus susidarančius garus. Tačiau helio atomų branduoliai yra keturis kartus sunkesni už protonus, todėl mažai tikėtina, kad jie išgaruos. Labiausiai tikėtina, kad saulės vėjo susidarymas yra susijęs su magnetinių jėgų veikimu. Atskrisdami nuo Saulės, plazmos debesys tarsi nusineša magnetinius laukus. Būtent šie laukai tarnauja kaip savotiškas „cementas“, kuris „sujungia“ skirtingos masės ir krūvio daleles.
Astronomų atlikti stebėjimai ir skaičiavimai parodė, kad didėjant atstumui nuo Saulės vainiko tankis palaipsniui mažėja. Bet pasirodo, kad Žemės orbitos srityje jis vis dar pastebimai skiriasi nuo nulio. Šiame Saulės sistemos regione kiekviename erdvės kubiniame centimetre yra nuo šimto iki tūkstančio vainikinių dalelių. Kitaip tariant, mūsų planeta yra Saulės atmosferos viduje ir, jei norite, mes turime teisę vadintis ne tik Žemės, bet ir Saulės atmosferos gyventojais.
Jei korona yra daugiau ar mažiau stabili šalia Saulės, tada, didėjant atstumui, ji linkusi plėstis į erdvę. Ir kuo toliau nuo Saulės, tuo didesnis šio plėtimosi greitis. Amerikiečių astronomo E. Parkerio skaičiavimais, jau 10 milijonų km atstumu vainikinės dalelės juda greičiu, viršijančiu garso greitį. Tačiau tolstant nuo Saulės ir silpstant saulės traukos jėgai, šie greičiai padidėja kelis kartus.
Taigi išvados rodo, kad Saulės vainikas yra saulės vėjas, pučiantis virš mūsų planetinės sistemos erdvės.
Šias teorines išvadas visiškai patvirtino kosminių raketų ir dirbtinių žemės palydovų matavimai. Paaiškėjo, kad saulės vėjas visada egzistuoja ir šalia Žemės „pučia“ apie 400 km/sek. Didėjant saulės aktyvumui, šis greitis didėja.
Kaip toli pučia saulės vėjas? Šis klausimas kelia didelį susidomėjimą, tačiau norint gauti atitinkamus eksperimentinius duomenis, būtina atlikti išorinės Saulės sistemos dalies zondavimą erdvėlaiviais. Kol tai nepadaryta, reikia pasitenkinti teoriniais samprotavimais.
Tačiau vienareikšmiško atsakymo gauti neįmanoma. Skaičiavimai lemia skirtingus rezultatus, priklausomai nuo pradinių prielaidų. Vienu atveju paaiškėja, kad saulės vėjas nurimsta jau Saturno orbitos srityje, kitu – kad jis egzistuoja labai dideliu atstumu už paskutinės Plutono planetos orbitos. Bet tai tik teoriškai kraštutinės galimo saulės vėjo plitimo ribos. Tik stebėjimai gali nurodyti tikslią ribą.
Patikimiausi būtų, kaip jau minėjome, kosminių zondų duomenys. Tačiau iš esmės galimi ir kai kurie netiesioginiai stebėjimai. Visų pirma buvo pažymėta, kad po kiekvieno nuoseklaus saulės aktyvumo mažėjimo atitinkamas didelės energijos kosminių spindulių, t.y. spindulių, patenkančių į Saulės sistemą iš išorės, intensyvumas vėluoja maždaug šešis mėnesius. Matyt, būtent tiek laiko reikia, kad kitas saulės vėjo galios pokytis pasiektų jo sklidimo ribą. Kadangi vidutinis saulės vėjo sklidimo greitis yra apie 2,5 astronominio vieneto (1 astronominis vienetas = 150 mln. km – vidutinis Žemės atstumas nuo Saulės) per parą, tai duoda apie 40-45 astronominių vienetų atstumą. Kitaip tariant, saulės vėjas išdžiūsta kažkur aplink Plutono orbitą.