Čo je to slnečný vietor? Nabité častice slnečného vetra
Môže dosiahnuť hodnoty až 1,1 milióna stupňov Celzia. Preto pri takejto teplote sa častice pohybujú veľmi rýchlo. Slnečná gravitácia ich neudrží – a hviezdu opustia.
Aktivita Slnka sa mení počas 11-ročného cyklu. V tomto prípade sa mení počet slnečných škvŕn, úroveň žiarenia a množstvo materiálu vyvrhnutého do vesmíru. A tieto zmeny ovplyvňujú vlastnosti slnečného vetra – jeho magnetické pole, rýchlosť, teplotu a hustotu. Preto môže mať slnečný vietor rôzne vlastnosti. Závisia od toho, kde presne bol jeho zdroj na Slnku. A závisia aj od toho, ako rýchlo sa oblasť otáčala.
Rýchlosť slnečného vetra je vyššia ako rýchlosť pohybu koronálnych dier. A dosahuje rýchlosť 800 kilometrov za sekundu. Tieto diery sa objavujú na póloch Slnka a v jeho nízkych zemepisných šírkach. Najväčšie rozmery nadobúdajú v tých obdobiach, keď je aktivita na Slnku minimálna. Teplota hmoty prenášanej slnečným vetrom môže dosiahnuť 800 000 C.
V koronálnom pásme okolo rovníka sa slnečný vietor pohybuje pomalšie - asi 300 km. za sekundu. Zistilo sa, že teplota hmoty pohybujúcej sa v pomalom slnečnom vetre dosahuje 1,6 milióna C.
Slnko a jeho atmosféra sa skladá z plazmy a zmesi kladne a záporne nabitých častíc. Majú extrémne vysoké teploty. Preto hmota neustále opúšťa Slnko, unášaná slnečným vetrom.
Vplyv na Zem
Keď slnečný vietor opustí slnko, nesie nabité častice a magnetické polia. Častice slnečného vetra emitované všetkými smermi neustále ovplyvňujú našu planétu. Tento proces má zaujímavé účinky.
Ak sa materiál prenášaný slnečným vetrom dostane na povrch planéty, spôsobí vážne poškodenie akejkoľvek formy života, ktorá na nej existuje. Preto magnetické pole Zeme slúži ako štít, ktorý presmeruje trajektórie slnečných častíc okolo planéty. Nabité častice takpovediac „odtekajú“ mimo neho. Dopad slnečného vetra zmení magnetické pole Zeme tak, že sa zdeformuje a natiahne na nočnú stranu našej planéty.
Slnko občas vyžaruje veľké množstvo plazmy známej ako výron koronálnej hmoty (CME) alebo slnečné búrky. K tomu dochádza najčastejšie počas aktívneho obdobia slnečného cyklu, známeho ako slnečné maximum. CME majú silnejší účinok ako štandardný slnečný vietor.
Niektoré telesá v slnečnej sústave, ako napríklad Zem, sú tienené magnetickým poľom. Mnohé z nich však takúto ochranu nemajú. Satelit našej Zeme nemá žiadnu ochranu pre svoj povrch. Preto zažíva maximálny vplyv slnečného vetra. Merkúr, planéta najbližšie k Slnku, má magnetické pole. Chráni planétu pred bežným štandardným vetrom, ale nie je schopný odolať silnejším erupciám, ako je CME.
Keď vysoko a nízkorýchlostné prúdy slnečného vetra navzájom interagujú, vytvárajú husté oblasti známe ako oblasti rotujúcej interakcie (CIR). Práve tieto oblasti spôsobujú pri zrážke so zemskou atmosférou geomagnetické búrky.
slnečný vietor a nabité častice, ktoré nesie, môžu ovplyvniť družice Zeme a globálne pozičné systémy (GPS). Silné prepätia môžu poškodiť satelity alebo spôsobiť chyby polohy pri použití signálov GPS na desiatky metrov.
Slnečný vietor zasahuje všetky planéty. Misia NASA New Horizons ho objavila počas cestovania medzi a.
Štúdium slnečného vetra
O existencii slnečného vetra vedia vedci už od 50. rokov minulého storočia. Ale napriek jeho vážnemu vplyvu na Zem a astronautov vedci stále nepoznajú mnohé z jeho charakteristík. Túto záhadu sa v posledných desaťročiach pokúsilo vysvetliť niekoľko vesmírnych misií.
Misia NASA Ulysses, ktorá bola vypustená do vesmíru 6. októbra 1990, študovala slnko v rôznych zemepisných šírkach. Merala rôzne vlastnosti slnečný vietor už viac ako desať rokov.
Misia Advanced Composition Explorer () mala obežnú dráhu spojenú s jedným zo špeciálnych bodov medzi Zemou a Slnkom. Je známy ako Lagrangeov bod. V tejto oblasti majú gravitačné sily zo Slnka a Zeme rovnakú hodnotu. A to umožňuje satelitu mať stabilnú obežnú dráhu. Experiment ACE, ktorý sa začal v roku 1997, študuje slnečný vietor a poskytuje merania konštantného toku častíc v reálnom čase.
Kozmické lode STEREO-A a STEREO-B agentúry NASA študujú okraje Slnka z rôznych uhlov, aby videli, ako sa rodí slnečný vietor. Podľa NASA STEREO predstavil "jedinečný a revolučný pohľad na systém Zem-Slnko."
Nové misie
NASA plánuje spustiť novú misiu na štúdium slnka. Vedcom to dáva nádej dozvedieť sa viac o povahe slnka a slnečného vetra. NASA Parker Solar Probe, plánovaný štart ( úspešne spustený 12.08.2018 - Navigátor) v lete 2018 bude fungovať tak, že sa doslova „dotkne slnka“. Po niekoľkých rokoch letu na obežnej dráhe blízko našej hviezdy sa sonda po prvý raz v histórii ponorí do slnečnej koróny. Toto sa urobí s cieľom získať fantastickú kombináciu obrázkov a meraní. Experiment zlepší naše chápanie povahy slnečnej koróny a zlepší naše chápanie pôvodu a vývoja slnečného vetra.
Ak nájdete chybu, vyberte časť textu a stlačte Ctrl + Enter.
Predstavte si, že v predpovedi počasia počujete slová hlásateľa: „Zajtra vietor dramaticky zosilnie. V tomto ohľade sú možné prerušenia prevádzky rádia, mobilnej komunikácie a internet. Vesmírna misia v Spojených štátoch bola odložená. Intenzívne polárne žiary sa očakávajú na severe Ruska ... “.
Budete prekvapení: aký nezmysel, čo s tým má vietor? A faktom je, že si zmeškal začiatok predpovede: „Minulú noc sa na Slnku blýskalo. Silný prúd slnečného vetra sa pohybuje na Zemi ... “.
Obyčajný vietor je pohyb častíc vzduchu (molekuly kyslíka, dusíka a iných plynov). Prúd častíc sa rúti aj zo Slnka. Hovorí sa tomu slnečný vietor. Ak sa neponárate do stoviek ťažkopádnych vzorcov, výpočtov a vášnivých vedeckých sporov, potom sa obraz vo všeobecnosti zdá byť takýto.
Vo vnútri nášho svietidla prebiehajú termonukleárne reakcie, ktoré zohrievajú túto obrovskú guľu plynov. Teplota vonkajšej vrstvy – slnečnej koróny – dosahuje milión stupňov. To spôsobí, že sa atómy pohybujú takou rýchlosťou, že keď sa zrazia, navzájom sa rozbijú na kúsky. Je známe, že zohriaty plyn má tendenciu expandovať a zaberať väčší objem. Niečo podobné sa deje aj tu. Častice vodíka, hélia, kremíka, síry, železa a iných látok sa rozptyľujú všetkými smermi.
Naberajú stále väčšiu rýchlosť a približne za šesť dní dosahujú blízkozemské hranice. Aj keby bolo slnko pokojné, rýchlosť slnečného vetra tu dosahuje 450 kilometrov za sekundu. No, keď slnečná erupcia vybuchne obrovskú ohnivú bublinu častíc, ich rýchlosť môže dosiahnuť 1200 kilometrov za sekundu! A nedá sa to nazvať osviežujúcim „vánkom“ – asi 200 tisíc stupňov.
Cíti človek slnečný vietor?
Vskutku, keďže prúd horúcich častíc sa neustále rúti, prečo necítime, ako na nás „fúka“? Povedzme, že čiastočky sú také malé, že pokožka necíti ich dotyk. Ale nevšímajú si ich ani pozemné zariadenia. prečo?
Pretože Zem je chránená pred slnečnými vírmi svojim magnetickým poľom. Prúd častíc ho akoby obteká a ženie sa ďalej. Iba v dňoch, keď sú slnečné emisie obzvlášť silné, má náš magnetický štít ťažké časy. Prefúkne sa cez ňu slnečný hurikán a prenikne do vyšších vrstiev atmosféry. Privolajú cudzie častice. Magnetické pole je prudko deformované, prognostici hovoria o „magnetických búrkach“. 
Kvôli nim sa vesmírne satelity vymknú kontrole. Lietadlá zmiznú z radarových obrazoviek. Rádiové vlny sú rušené a komunikácia je narušená. V takýchto dňoch sú satelitné antény vypnuté, lety zrušené, „komunikácia“ s kozmickou loďou je prerušená. V elektrických sieťach, železničných koľajniciach, potrubiach sa náhle vytvorí elektrický prúd. Z toho sa samy od seba prepínajú semafory, hrdzavejú plynovody, horia odpojené elektrospotrebiče. Navyše tisíce ľudí cítia nepohodlie a neduhy.
Kozmické účinky slnečného vetra možno zistiť nielen počas slnečných erupcií: je síce slabší, ale fúka neustále.
Už dlho sa zistilo, že chvost kométy rastie, keď sa blíži k Slnku. Spôsobuje odparovanie zmrznutých plynov, ktoré tvoria jadro komety. A slnečný vietor nesie tieto plyny vo forme oblaku, ktorý je vždy nasmerovaný opačným smerom ako Slnko. Takže zemský vietor rozvinie dym z komína a dá mu tú či onú podobu.
V rokoch zvýšenej aktivity vystavenie Zeme galaktickému kozmickému žiareniu prudko klesá. Slnečný vietor naberá na takej sile, že ich jednoducho zmetie na okraj planetárneho systému.
Existujú planéty, v ktorých je magnetické pole veľmi slabé, alebo dokonca úplne chýba (napríklad na Marse). Tu slnečnému vetru nič nebráni v chôdzi. Vedci sa domnievajú, že to bol práve on, kto na stovky miliónov rokov takmer „vyfúkol“ jeho atmosféru z Marsu. Oranžová planéta kvôli tomu prišla o pot a vodu a možno aj o živé organizmy.
Kde ustupuje slnečný vietor?
Presnú odpoveď zatiaľ nikto nevie. Častice lietajú do blízkosti Zeme a naberajú rýchlosť. Potom postupne klesá, no zdá sa, že vietor siaha až do najvzdialenejších kútov slnečnej sústavy. Niekde tam slabne a je brzdený riedkou medzihviezdnou hmotou.
Astronómovia zatiaľ nevedia presne povedať, ako ďaleko to zachádza. Ak chcete odpovedať, musíte zachytiť častice, ktoré lietajú stále ďalej a ďalej od Slnka, kým sa už nestretnú. Mimochodom, za hranicu, kde sa to deje, možno považovať hranicu slnečnej sústavy. 
Kozmické lode, ktoré sa pravidelne spúšťajú z našej planéty, sú vybavené pascami na slnečný vietor. V roku 2016 boli prúdy slnečného vetra zachytené na video. Ktovie, či sa nestane rovnakou známou „postavou“ správ o počasí ako náš starý priateľ – pozemský vietor?
Existuje neustály prúd častíc vyvrhnutých z horných vrstiev atmosféry Slnka. Okolo seba vidíme dôkazy slnečného vetra. Silné geomagnetické búrky môžu poškodiť satelity a elektrické systémy na Zemi a spôsobiť nádherné polárne žiary. Snáď najlepším dôkazom toho sú dlhé chvosty komét, keď prechádzajú blízko Slnka.
Prachové častice kométy sú odchyľované vetrom a odnášané preč od Slnka, a preto sú chvosty kométy vždy nasmerované preč od našej hviezdy.
Slnečný vietor: pôvod, vlastnosti
Pochádza z hornej atmosféry Slnka, nazývanej koróna. Táto oblasť má teploty nad 1 milión Kelvinov a častice majú energetický náboj nad 1 keV. V skutočnosti existujú dva typy slnečného vetra: pomalý a rýchly. Tento rozdiel možno pozorovať pri kométach. Ak sa pozorne pozriete na obrázok kométy, uvidíte, že často majú dva chvosty. Jedna je rovná a druhá je viac zakrivená.
Rýchly slnečný vietor
Pohybuje sa rýchlosťou 750 km/sa astronómovia sa domnievajú, že pochádza z koronálnych dier - oblastí, kde siločiary magnetického poľa cestujú na povrch Slnka.
Pomalý slnečný vietor
Má rýchlosť asi 400 km/s a pochádza z rovníkového pásu našej hviezdy. Žiarenie dopadá na Zem v závislosti od rýchlosti od niekoľkých hodín až po 2-3 dni.
Pomalý slnečný vietor je širší a hustejší ako rýchly vietor, ktorý vytvára veľký, jasný chvost kométy.
Keby nebolo magnetického poľa Zeme, zničilo by to život na našej planéte. Magnetické pole okolo planéty nás však chráni pred žiarením. Tvar a veľkosť magnetického poľa je daná silou a rýchlosťou vetra.
Koncom 40. rokov objavil americký astronóm S. Forbush nepochopiteľný jav. Meraním intenzity kozmického žiarenia si Forbush všimol, že so zvyšujúcou sa slnečnou aktivitou výrazne klesá a pri magnetických búrkach veľmi prudko klesá.
Zdalo sa mi to dosť zvláštne. Skôr sa dal očakávať opak. Veď samotné Slnko je dodávateľom kozmického žiarenia. Preto by sa zdalo, že čím vyššia je aktivita nášho denného svetla, tým viac častíc by malo vrhať do okolitého priestoru.
Zostávalo predpokladať, že nárast slnečnej aktivity ovplyvňuje magnetické pole zeme tak, že začne častice kozmického žiarenia vychyľovať – odhadzovať. Cesta na Zem je akoby zamknutá.
Vysvetlenie sa zdalo logické. Ale, bohužiaľ, ako sa čoskoro ukázalo, bolo to zjavne nedostatočné. Výpočty fyzikov ukázali nezvratný dôkaz, že ide o zmenu fyzické stavy len v bezprostrednej blízkosti Zeme nemôže vyvolať efekt takého rozsahu, aký je pozorovaný v realite. Je zrejmé, že musia existovať nejaké ďalšie sily, ktoré bránia prenikaniu kozmického žiarenia do slnečnej sústavy a navyše tie, ktoré sa zvyšujú so zvyšujúcou sa slnečnou aktivitou.
Vtedy vznikol predpoklad, že pôvodcami záhadného efektu sú prúdy nabitých častíc unikajúce z povrchu Slnka a prenikajúce do priestoru slnečnej sústavy. Tento druh "slnečného vetra" tiež čistí medziplanetárne médium a "vymetá" z neho častice kozmického žiarenia.
V prospech tejto hypotézy hovorili aj javy pozorované na kométach. Ako viete, kometárne chvosty sú vždy nasmerované preč od Slnka. Spočiatku bola táto okolnosť spojená s ľahkým tlakom slnečných lúčov. V polovici tohto storočia sa však zistilo, že samotný ľahký tlak nemôže spôsobiť všetky javy, ktoré sa vyskytujú v kométach. Výpočty ukázali, že vznik a pozorované vychýlenie kometárnych chvostov si vyžaduje pôsobenie nielen fotónov, ale aj častíc hmoty. Mimochodom, takéto častice by mohli vzbudiť žiaru iónov, ktorá sa vyskytuje v kometárnych chvostoch.
V skutočnosti bolo predtým známe, že Slnko vyvrhuje prúdy nabitých častíc - teliesok. Predpokladalo sa však, že takéto toky sú sporadické. Astronómovia ich výskyt spájali s výskytom svetlíc a škvŕn. Ale chvosty komét sú vždy nasmerované opačným smerom od Slnka, a to nielen v obdobiach zvýšenej slnečnej aktivity. To znamená, že korpuskulárne žiarenie vypĺňajúce priestor slnečnej sústavy musí existovať neustále. Zvyšuje sa so zvyšujúcou sa slnečnou aktivitou, ale vždy existuje.
Priestor okolo Slnka je teda nepretržite fúkaný slnečným vetrom. Z čoho sa tento vietor skladá a za akých podmienok vzniká?
Zoznámime sa s najvzdialenejšou vrstvou slnečnej atmosféry – „korónou“. Táto časť atmosféry nášho denného svetla je nezvyčajne vzácna. Aj v bezprostrednej blízkosti Slnka je jeho hustota len asi stomilióntina hustoty zemskej atmosféry. To znamená, že v každom kubickom centimetri blízkeho slnečného priestoru je len niekoľko stoviek miliónov korónových častíc. Ale takzvaná "kinetická teplota" koróny, určená rýchlosťou pohybu častíc, je veľmi vysoká. Dosahuje milión stupňov. Preto je koronálny plyn úplne ionizovaný a je zmesou protónov, iónov rôzne prvky a voľné elektróny.
Nedávno bolo oznámené, že v zložení slnečného vetra bola zistená prítomnosť iónov hélia. Táto okolnosť sa opiera o mechanizmus, ktorým sa uvoľňuje náboj
častice z povrchu slnka. Ak by sa slnečný vietor skladal len z elektrónov a protónov, potom by sa ešte dalo predpokladať, že vzniká čisto tepelnými procesmi a je to niečo ako para vznikajúca nad hladinou vriacej vody. Jadrá atómov hélia sú však štyrikrát ťažšie ako protóny, a preto je nepravdepodobné, že by sa vymrštili vyparovaním. S najväčšou pravdepodobnosťou je vznik slnečného vetra spojený s pôsobením magnetických síl. Zdá sa, že oblaky plazmy, ktoré odlietajú od Slnka, unášajú so sebou magnetické polia. Práve tieto polia slúžia ako akýsi „tmel“, ktorý spolu „viaže“ častice s rôznou hmotnosťou a nábojom.
Pozorovania a výpočty, ktoré vykonali astronómovia, ukázali, že so vzdialenosťou od Slnka hustota koróny postupne klesá. Ukazuje sa však, že v oblasti obežnej dráhy Zeme sa stále výrazne líši od nuly. V tejto oblasti slnečnej sústavy pripadá na každý kubický centimeter priestoru sto až tisíc koronálnych častíc. Inými slovami, naša planéta sa nachádza vo vnútri slnečnej atmosféry a ak chcete, máme právo nazývať sa nielen obyvateľmi Zeme, ale aj obyvateľmi atmosféry Slnka.
Ak je koróna v blízkosti Slnka viac-menej stabilná, potom so zväčšujúcou sa vzdialenosťou má tendenciu expandovať do priestoru. A čím ďalej od Slnka, tým vyššia je rýchlosť tejto expanzie. Podľa výpočtov amerického astronóma E. Parkera sa už vo vzdialenosti 10 miliónov km koronárne častice pohybujú rýchlosťou presahujúcou rýchlosť zvuku. A s ďalšou vzdialenosťou od Slnka a zoslabovaním sily slnečnej príťažlivosti sa tieto rýchlosti niekoľkonásobne zvyšujú.
Záver teda naznačuje, že slnečná koróna je slnečný vietor fúkajúci nad priestorom našej planetárnej sústavy.
Tieto teoretické závery plne potvrdili merania na kozmických raketách a umelých zemských satelitoch. Ukázalo sa, že slnečný vietor vždy existuje a „fúka“ blízko Zeme rýchlosťou asi 400 km/s. S nárastom slnečnej aktivity sa táto rýchlosť zvyšuje.
Ako ďaleko fúka slnečný vietor? Táto otázka je veľmi zaujímavá, avšak na získanie zodpovedajúcich experimentálnych údajov je potrebné vykonať sondovanie vonkajšej časti slnečnej sústavy kozmickou loďou. Kým sa tak nestane, musíme sa uspokojiť s teoretickými úvahami.
Jednoznačnú odpoveď však dostať nemožno. Výpočty vedú k rôznym výsledkom v závislosti od počiatočných predpokladov. V jednom prípade sa ukazuje, že slnečný vietor ustupuje už v oblasti obežnej dráhy Saturna, v druhom prípade, že existuje vo veľmi veľkej vzdialenosti za obežnou dráhou poslednej planéty Pluto. Ale to sú len teoreticky krajné hranice možného šírenia slnečného vetra. Presnú hranicu môžu naznačiť len pozorovania.
Najspoľahlivejšie by boli, ako sme už poznamenali, údaje z vesmírnych sond. Ale v zásade sú možné aj niektoré nepriame pozorovania. Predovšetkým sa zistilo, že po každom následnom poklese slnečnej aktivity dochádza k zodpovedajúcemu zvýšeniu intenzity vysokoenergetického kozmického žiarenia, t. j. lúčov prichádzajúcich do slnečnej sústavy zvonku, s oneskorením asi šesť mesiacov. Zrejme je to presne čas potrebný na to, aby ďalšia zmena sily slnečného vetra dosiahla hranicu svojho šírenia. Keďže priemerná rýchlosť šírenia slnečného vetra je asi 2,5 astronomických jednotiek (1 astronomická jednotka = 150 miliónov km - priemerná vzdialenosť Zeme od Slnka) za deň, dáva to vzdialenosť asi 40-45 astronomických jednotiek. Inými slovami, slnečný vietor vyschne niekde okolo obežnej dráhy Pluta.