Что такое солнечный ветер
Что такое солнечный ветер?
Поверхность Солнца чрезвычайно горячая, около 5 500 °C, но ее атмосфера, называемая короной, более чем в тысячу раз горячее. Солнце также является активной звездой; часто наблюдаются магнитные вспышки и пересоединения. Корона настолько горячая, что гравитация Солнца не может ее удержать, поэтому частицы выбрасываются в космос и перемещаются через Солнечную систему во всех направлениях.
Эти частицы, в основном протоны и электроны, перемещаются по Земле со скоростью около миллиона километров в час. Этот поток частиц, называемый «солнечным ветром», оказывает значительное влияние на нашу планету.
Он защищает нас от блуждающих космических лучей из других частей галактики, но последствия солнечных бурь могут также воздействовать на наши телекоммуникационные сети. Ветер также представлял бы угрозу для космонавтов, путешествующих в космосе, поэтому НАСА хочет лучше понять его свойства.
Выброс корональной массы, наблюдаемый Солнечной и гелиосферной обсерваторией ЕКА / НАСА. © НАСА / ЕКА
Обычно магнитное поле Земли защищает нас от большинства этих частиц. Но иногда Солнце извергается, отправляя в космос миллиард тонн вещества со скоростью несколько тысяч километров в секунду. Они называются корональными выбросами массы (КВМ), и если бы КВМ поразит Землю, то ударная волна может вызвать хаос и повредить наши системы связи.
Такой сценарий вызовет всевозможные помехи: самолеты потеряют радиосвязь, GPS будет смещен на несколько километров, а банковские, коммуникационные и электронные системы могут быть отключены. Это уже случалось раньше: в 1859 году гигантская солнечная вспышка, известная как событие Кэррингтона, на несколько дней отключила телеграф и электрические системы.
Северное сияние было настолько сильным, что люди заявляли, что могут читать газету при их свете даже в час ночи. Но в 1859 году мы не так зависели от электроники, как сегодня. Исследование, проведенное Lloyd’s of London в 2013 году, подсчитало, что подобный шторм, поразивший Землю сегодня, может нанести ущерб только США на сумму до 2.6 миллиардов долларов и приведет к массовым отключениям и повреждению электрических сетей.
Есть несколько мер предосторожности, которые мы могли бы принять, если бы у нас было заблаговременное уведомление, поэтому инженеры хотят знать, когда надвигается солнечная буря. К счастью, несколько космических кораблей на орбите Солнца делают снимки и отправляют их обратно на Землю, чтобы НАСА могло контролировать вспышки. Но для анализа этих изображений по-прежнему требуется, чтобы извержение сначала появилось на поверхности Солнца, что дает только минуты или часы предупреждения. Пока еще нет способа предсказать такие извержения до того, как они произойдут.
Лучшее понимание солнечного ветра необходимо и для другой области: космических путешествий. Некоторые частицы солнечного ветра обладают чрезвычайно высокой энергией и могут пробить крошечные дыры в важном оборудовании космического корабля, не говоря уже о повреждении человеческих организмов.
Солнечный ветер
По телевизору или радио иногда можно услышать сообщение, что в ближайшие дни из-за воздействия солнечного ветра будут наблюдаться северные сияния, возникнут перебои в работе интернета, мобильных и прочих технических устройств. Вспышки на Солнце сегодня никого не удивляют, но мало кто представляет, как возникают ветровые потоки с ближайшей звезды, какое влияние они оказывают на планету.
Что такое солнечный ветер?
Обычно под словом ветер мы подразумеваем воздушный поток, состоящий из определенного набора газов, находящихся в земной атмосфере. Но есть другое понятие – солнечный ветер. Это ионизированный поток частиц, вытекающих из короны звезды в окружающий космос. Источниками потока являются все существующие звезды, поэтому можно употреблять название «звездный ветер», оно тоже правильное.
Раскаленное состояние звезды обусловлено происходящими внутри нее термоядерными процессами. Корональная часть Солнца разогрета примерно до 1 млн. градусов. В таких температурных условиях атомы движутся с невероятной скоростью, сталкиваются и разлетаются во все стороны. Газы, входящие в состав короны, расширяются, стремятся занять как можно больше пространства.
Газовый поток, удаляясь от светила, набирает скорость, долетает до Земли за несколько суток. В составе солнечного ветра находятся типичные для Солнца элементы: гелий, водород, некоторое количество железа, кремния, серы. Вышедшая из поверхностного слоя звезды масса частиц имеет температуру около 200000°C. Она движется в космическом пространстве со скоростью 300 – 500 км/с, если солнечная активность низкая. Но если корона активна, то скорость солнечного ветра может достигать 1000 – 1200 км/с. Каждую секунду Солнце испускает около 1 млн. тонн ионизированных частиц.
История изучения
Описываемый процесс известен астрономам с 50-х годов 20 века. В астрономии плотно занимаются изучением космического ветра, но до сих пор некоторые его характеристики до конца не исследованы. Агентство NASA реализует космические программы для изучения звездных потоков ветра:
Виды солнечного ветра
Звездный ветер характеризуется непостоянством. Из-за бурных процессов, происходящих в звездных недрах, он меняет скорость и мощность. Выделяются потоки:
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.
СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР
СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР – это поток заряженных частиц (плазмы), увлекающий за собой силовые линии магнитных полей Солнца и обтекающий магнитосферу Земли
В 1957 профессор Чикагского университета Е.Паркер теоретически предсказал явление, которое и получило наименование «солнечный ветер». Понадобилось два года, чтобы это предсказание было подтверждено экспериментально при помощи приборов, установленных на советских космических аппаратах «Луна-2» и «Луна-3» группой К.И.Грингауза. Что же представляет собой это явление?
Солнечный ветер – это поток полностью ионизованного водородного газа, называемого обычно полностью ионизованной водородной плазмой в силу примерно одинаковой плотности электронов и протонов (условие квазинейтральности), который с ускорением движется от Солнца. В районе орбиты Земли (на одной астрономической единице или, на 1 АЕ от Солнца) его скорость достигает среднего значения VE » 400–500 км/сек при температуре протонов TE » 100 000К и несколько большей температуре электронов (индекс «Е» здесь и в дальнейшем относится к орбите Земли). При таких температурах скорость на 1 АЕ существенно превосходит скорость звука, т.е. поток солнечного ветра в районе орбиты Земли является сверхзвуковым (или гиперзвуковым). Измеренная концентрация протонов (или электронов) достаточно мала и составляет величину nE » 10–20 частиц в кубическом сантиметре. Кроме протонов и электронов, в межпланетном космическом пространстве были обнаружены альфа-частицы (порядка нескольких процентов от концентрации протонов), небольшое количество более тяжелых частиц, а также межпланетное магнитное поле, средняя величина индукции которого оказалась на орбите Земли порядка нескольких гамм (1g = 10 –5 гаусс).
Крах представления о статической солнечной короне.
В течение достаточно длительного времени считалось, что все атмосферы звезд находятся в состоянии гидростатического равновесия, т.е. в состоянии, когда сила гравитационного притяжения данной звезды уравновешивается силой, связанной с градиентом давления (изменением давления в атмосфере звезды на расстоянии r от центра звезды. Математически это равновесие выражается в виде обыкновенного дифференциального уравнения,
где G – гравитационная постоянная, M* – масса звезды, p и r – давление и массовая плотность на некотором расстоянии r от звезды. Выражая массовую плотность из уравнения состояния для идеального газа
через давление и температуру и интегрируя полученное уравнение, получаем так называемую барометрическую формулу (R – газовая постоянная), которая в частном случае постоянной температуры Т имеет вид
где p0 – представляет собой давление у основания атмосферы звезды (при r = r0). Поскольку до работы Паркера считалось, что солнечная атмосфера, так же как и атмосферы других звезд, находится в состоянии гидростатического равновесия, то ее состояние определялось аналогичными формулами. Учитывая необычное и не до конца еще понятое явление резкого возрастания температуры примерно от 10 000 К на поверхности Солнца до 1 000 000 К в солнечной короне, С.Чепмен развил теорию статической солнечной короны, которая должна была плавно переходить в локальную межзвездную среду, окружающую Солнечную систему. Отсюда следовало, что, согласно представлениям С.Чепмена, Земля, совершающая свои обороты вокруг Солнца, погружена в статическую солнечную корону. Эта точка зрения в течение длительного времени разделялась астрофизиками.
Удар по этим уже установившимся представлениям был нанесен Паркером. Он обратил внимание на то, что давление на бесконечности (при r ® Ґ), которое получается из барометрической формулы, по величине почти в 10 раз превосходит давление, которое было принято в то время для локальной межзвездной среды. Чтобы устранить это расхождение Е.Паркер предположил, что солнечная корона не может находиться в гидростатическом равновесии, а должна непрерывно расширяться в окружающую Солнце межпланетную среду, т.е. радиальная скорость V солнечной короны не равна нулю. При этом вместо уравнения гидростатического равновесия он предложил использовать гидродинамическое уравнение движения вида, где МЕ – масса Солнца.
При заданном распределении температуры Т, как функции расстояния от Солнца, решение этого уравнения с использованием барометрической формулы для давления и уравнение сохранения массы в виде
можно трактовать как солнечный ветер и именно при помощи этого решения с переходом от дозвукового течения (при r r*) можно согласовать давление р с давлением в локальной межзвездной среде, а, следовательно, именно это решение, названное солнечным ветром, осуществляется в природе.
Первые прямые измерения параметров межпланетной плазмы, которые проводились на первых космических аппаратах, выходивших в межпланетное космическое пространство, подтвердили правильность идеи Паркера о наличии сверхзвукового солнечного ветра, причем оказалось, что уже в районе орбиты Земли скорость солнечного ветра намного превосходит скорость звука. С тех пор нет сомнения, что представление Чепмена о гидростатическом равновесии солнечной атмосферы ошибочно, а солнечная корона непрерывно расширяется со сверхзвуковой скоростью в межпланетное космическое пространство. Несколько позже астрономические наблюдения показали, что и многие другие звезды обладают «звездными ветрами», аналогичными солнечному ветру.
Несмотря на то, что солнечный ветер предсказан теоретически на основе сферически-симметричной гидродинамической модели, само явление оказалось значительно сложнее.
Какова реальная картина движения солнечного ветра? В течение длительного времени солнечный ветер считался сферически-симметричным, т.е. независимым от солнечных широты и долготы. Поскольку космические аппараты до 1990, когда был запущен космический аппарат «Улисс» (Ulysses), в основном, летали в плоскости эклиптики, то измерения на таких космических аппаратах давали распределения параметров солнечного ветра только в этой плоскости. Расчеты, проводимые по наблюдениям отклонения хвостов комет, указывали на приблизительную независимость параметров солнечного ветра от солнечной широты, однако, этот вывод на основании кометных наблюдений не был достаточно надежен из-за сложностей интерпретации этих наблюдений. Хотя долготная зависимость параметров солнечного ветра измерялась приборами, установленными на космических аппаратах, тем не менее, она была либо незначительной и связывалась с межпланетным магнитным полем солнечного происхождения, либо с кратковременными нестационарными процессами на Солнце (главным образом, с солнечными вспышками).
Измерения параметров плазмы и магнитного поля в плоскости эклиптики показали, что в межпланетном пространстве могут существовать так называемые секторные структуры с различными параметрами солнечного ветра и различным направлением магнитного поля. Такие структуры вращаются вместе с Солнцем и явно указывают на то, что они являются следствием аналогичной структуры в солнечной атмосфере, параметры которой зависят, таким образом, от солнечной долготы. Качественно четырехсекторная структура показана на рис. 1.
При этом наземные телескопы обнаруживают общее магнитное поле на поверхности Солнца. Его средняя величина оценивается в 1 Гс, хотя в отдельных фотосферных образованиях, например, в солнечных пятнах магнитное поле может быть на порядки величины больше. Поскольку плазма является хорошим проводником электричества, то солнечные магнитные поля так или иначе взаимодействуют с солнечным ветром вследствие появления пондеромоторной силы j ґ B. Эта сила мала в радиальном направлении, т.е. она практически не влияет на распределение радиальной компоненты солнечного ветра, однако ее проекция на перпендикулярное к радиальному направление приводит к появлению у солнечного ветра тангенциальной компоненты скорости. Хотя эта компонента почти на два порядка меньше радиальной, она играет существенную роль в выносе из Солнца момента количества движения. Астрофизики предполагают, что последнее обстоятельство может играть существенную роль в эволюции не только Солнца, но и у других звезд, у которых обнаружен звездный ветер. В частности, для объяснения резкого уменьшения угловой скорости звезд позднего спектрального класса часто привлекается гипотеза о передаче ими вращательного момента образующимся вокруг них планетам. Рассмотренный механизм потери углового момента Солнца путем истечения из него плазмы в присутствии магнитного поля открывает возможность пересмотра этой гипотезы.
Измерения среднего магнитного поля не только в районе орбиты Земли, но и на больших гелиоцентрических расстояниях (например, на космических аппаратах «Вояджер 1 и 2» и «Пионер 10 и 11») показали, что в плоскости эклиптики, почти совпадающей с плоскостью солнечного экватора, его величина и направление хорошо описывается формулами
Запуск Европейским космическим агентством в октябре 1990 космического аппарата «Улисс», траектория которого была рассчитана таким образом, что в настоящее время он вращается вокруг Солнца в плоскости, перпендикулярной плоскости эклиптики, полностью изменил представления о том, что солнечный ветер сферически симметричен. На рис. 2 представлены измеренные на аппарате «Улисс» распределения радиальной скорости и плотности протонов солнечного ветра как функции солнечной широты.
Из этого рисунка видна сильная широтная зависимость параметров солнечного ветра. Оказалось, что скорость солнечного ветра возрастает, а плотность протонов уменьшается с гелиографической широтой. И если в плоскости эклиптики радиальная скорость в среднем
450 км/cек, а плотность протонов
5 см –3 соответственно. Зависимость параметров солнечного ветра от широты менее выражена в периоды минимума солнечной активности.
Нестационарные процессы в солнечном ветре.
Модель, предложенная Паркером, предполагает сферическую симметрию солнечного ветра и независимость его параметров от времени (стационарность рассматриваемого явления). Однако процессы, происходящие на Солнце, вообще говоря, не являются стационарными, а следовательно, и солнечный ветер не является стационарным. Характерные времена изменения параметров имеют самые различные масштабы. В частности, имеют место изменения параметров солнечного ветра, связанные с 11-летним циклом солнечной активности. На рис. 3 показано измеренное при помощи космических аппаратов IMP-8 и Voyager-2 среднее (за 300 дней) динамическое давление солнечного ветра (r V 2 ) в районе орбиты Земли (на 1 АЕ) в течение одного 11-летнего солнечного цикла солнечной активности (верхняя часть рисунка). На нижней части рис. 3 изображено изменение числа солнечных пятен за время с 1978 по 1991 (максимальное число соответствует максимуму солнечной активности). Видно, что параметры солнечного ветра существенно меняются за характерное время порядка 11-лет. При этом измерения на космическом аппарате «Улисс» показали, что такие изменения происходят не только в плоскости эклиптики, но и на других гелиографических широтах (на полюсах динамическое давление солнечного ветра несколько выше, чем на экваторе).
Изменения параметров солнечного ветра могут происходить и на гораздо меньших временных масштабах. Так, например, вспышки на Солнце и разные скорости истечения плазмы из разных областей солнечной короны приводят к тому, что в межпланетном пространстве образуются межпланетные ударные волны, которые характеризуются резким скачком скорости, плотности, давления, температуры. Качественно механизм их образования показан на рис. 4. Когда быстрый поток какого-либо газа (например, солнечной плазмы) догоняет более медленный, то в месте их соприкосновения возникает произвольный разрыв параметров газа, на котором не выполняются законы сохранения массы, импульса и энергии. Такой разрыв не может существовать в природе и распадается, в частности, на две ударные волны (на них законы сохранения массы импульса и энергии приводят к так называемым соотношениям Гюгонио) и тангенциальный разрыв (те же законы сохранения приводят к тому, что на нем давление и нормальная компонента скорости должны быть непрерывны). На рис. 4 этот процесс показан в упрощенной форме сферически симметричной вспышки. Здесь надо отметить, что такие структуры, состоящие из впереди идущей ударной волны (forward shock), тангенциального разрыва и второй ударной волны (reverse shock) движутся от Солнца таким образом, что forward shock движется со скоростью, большей скорости солнечного ветра, reverse shock движется от Солнца со скоростью несколько меньшей скорости солнечного ветра, а скорость тангенциального разрыва равна скорости солнечного ветра. Такие структуры регулярно регистрируются приборами, установленными на космических аппаратах.
Нестационарность солнечного ветра может проявляться и на гораздо меньших временных интервалах, связанных, например, с так называемой «плазменной турбулентностью», однако эти процессы достаточно сложны.
Об изменении параметров солнечного ветра с расстоянием от солнца.
Заключение.
Таким образом, солнечный ветер – это физическое явление, которое представляет не только чисто академический интерес, связанный с изучением процессов в плазме, находящейся в естественных условиях космического пространства, но и фактор, который необходимо учитывать при изучении процессов, происходящих в окрестности Земли, поскольку эти процессы в той или иной степени оказывают влияние на нашу жизнь. В частности, высокоскоростные потоки солнечного ветра, обтекая магнитосферу Земли, влияют на ее строение, а нестационарные процессы на Солнце (например, вспышки) могут приводить к магнитным бурям, нарушающим радиосвязь и влияющим на самочувствие метеочувствительных людей. Поскольку солнечный ветер зарождается в солнечной короне, то его свойства в районе орбиты Земли являются хорошим индикатором для изучения важных для практической деятельности человека солнечно-земных связей. Однако это уже другая область научных исследований, которой мы не будем касаться в настоящей статье.
Parker E. // Astrophys. J., 1958, V. 128, № 3
Chapman S. // Atmos. Terr. Phys., 1959, V. 15, № 1–2.
Грингауз К.И., Безруких В.В., Озеров В.Д., Рыбчинский Р.Е. Докл. АН СССР, т. 131, 1960, № 6
Neugebauer M., Snyder C. // Science, 1962, V. 138, No 3545.
Weber E., Davis L. // Astrophys. J., 1967, V. 148, № 1, Pt. 1.
Баранов В.Б., Краснобаев К.В. Гидродинамическая теория космической плазмы. М., Наука, 1967
Что такое солнечный ветер и как он влияет на Землю?
Потоки движущегося воздуха принято называть ветром. Подобное наблюдается не только на Земле, но и на других планетах и даже звездах. Ученые выяснили, что существует и солнечный ветер, а также доказали его прямое влияние на погоду и даже самочувствие людей. О природе этого явления — в материале 24СМИ.
Что собой представляет солнечный ветер
Солнечный ветер представляет собой ионизированные частицы, которые исходят от Солнца. Светило выбрасывает в разных направлениях потоки, которые состоят из водородно-гелиевой плазмы. Температура короны звезды огромна, а следовательно, и скорость движения электронов c ионами в ней столь велика, что гравитационные силы не способны удержать вещество. Итогом становится то, что некоторые частицы улетают в космическое пространство.
Не стоит путать рассматриваемое явление и солнечный свет. Первое — это поток ионизированных частиц. А второй — поток фотонов, которые не заряжены и находятся в непрерывном движении, развивая скорость до 300 000 км/с и достигая Земли за 8-16 секунд.
С какой скоростью «дует» солнечный ветер
Стоит оговориться, что глагол «дует» не слишком уместен к описанию этого явления, потому что солнечный ветер не аналогичен земному — речь идет не о воздухе, а о потоках звездного вещества. Ионизированные частицы за секунду пролетают по 400 километров, иногда разгоняясь до 500-800 км/с.
Исследователи разделяют два вида солнечного ветра:
Также ученые зафиксировали возмущенные потоки, скорость которых равна 1000-1200 км/с. Подобное явление возникает из-за корональных выбросов, которые и становятся причиной магнитных бурь.
Влияние на Землю
Солнечный ветер неоднороден — по мере вращения звезды быстрые и медленные потоки пересекаются с Землей. Постоянные изменения скорости движения частиц негативно отражаются на магнитосфере планеты, вызывая магнитные бури, полярное сияние и другие явления.
Ионизированные частицы передают энергию атомам газов атмосферы и вызывает свечение — полярное сияние. А когда энергичные заряженные частицы захватываются и удерживаются вокруг планеты магнитным полем, образуется радиационный пояс.
Схематическое изображение взаимодействия солнечного ветра с земной магнитосферой / Wikimedia
Также явление влияет на погоду, в том числе на формирование грозовых фронтов. В дни, когда заряженные частицы достигают Земли, в атмосфере чаще образуются молнии. А так как активность Солнца отслеживается спутниками, результаты исследования помогают вовремя узнать о вероятности сильной грозы.
Ученые доказали влияние явления на человеческий организм. Исследователи из российского Института имени Шафера СО РАН проанализировали количество обращений за медпомощью за определенный отрезок времени и выяснили, что в дни магнитных бурь самочувствие людей, страдающих от болезней сердца и сосудов, ухудшалось чаще.
На страже границ Солнечной системы
Таким образом, солнечный ветер — явление, которое представляет определенную опасность для Земли. Но одновременно необходимое для Солнечной системы, чтобы защитить последнюю от более разрушительных сил космоса. Потоки заряженных частиц вытесняют межзвездный газ. На границе столкновения солнечного ветра с космическими лучами образуется гелиопауза — стена горячей плазмы. Эта область ослабляет радиацию, которая исходит от других звезд и взрывов сверхновых.
НАСА выпустила зонд Voyager 2, который в 2018 году прошел гелиопаузу. Объект собрал информацию о температуре этой области, которая на границе Солнечной системы достигает 31 000 °C. Этот показатель оказался выше того, что рассчитали ученые. Исследователи сделали вывод, что сила столкновения солнечного ветра с космическими лучами гораздо мощнее, чем предполагалось раньше.
Изучение явления
Первые предположения о существовании солнечного ветра появились в середине XIX века. Эту мысль озвучил еще в 1859 году астроном из Великобритании Ричард Кэррингтон. При наблюдении за имевшей место в то время вспышкой на Солнце исследователь заметил, что на следующий день на Земле началась геомагнитная буря. Ученый выдвинул гипотезу, что между этими явлениями есть связь.
Через 70 лет астрономы рассчитали температуру короны Солнца — свыше 1 млн градусов по Цельсию. Британский геофизик Сидни Чепмен заметил, что при подобных температурных показателях газ рассеивает тепло на сотни тысяч километров от орбиты Земли. Вклад в изучение природы этого явления в астрономии внес немецкий ученый Людвиг Бирманн, который доказывал существование ветра с помощью комет, наблюдаемых в Солнечной системе. Исследователь обратил внимание, что хвост этих объектов направлен в противоположную сторону от звезды. Астроном считал, что хвост появляется из-за потока частиц, оказывающих давление на газ.
Определение «солнечный ветер» ввел в 1958 году американец Юджин Паркер. Астроном проанализировал исследования Бирмана и Чепмена и заметил следующее: теплопроводность солнечной короны столь хороша, что температура ее верхних слоев остается в достаточной степени высокой и на таком удалении от ядра светила, где гравитация звезды ослабевает. Это и позволяет составляющим «ветер» ядрам гелия, протонам и электронам улетать в межзвездное пространство.
Пионер гелиофизики астроном Юджин Паркер первым использовал термин «солнечный ветер» (Kennedy Space Center, 2018) / Kim Shiflett/NASA
Предположения получили доказательную базу в 1959 году. Исследования проходили на запущенной СССР станции «Луна-1». А в 2016 году в обсерватории NASA STEREO удалось засечь сам процесс возникновения ионизированных потоков частиц.
Магнитные бури тысячелетия
В ходе исследований уже упомянутый Кэррингтон заметил связь между вспышками на центральной звезде Солнечной системы и изменениями в магнитосфере Земли. В сентябре 1859 года астроном зафиксировал магнитную бурю, которая стала самой мощной за историю исследования этого явления и получила название «Событие Кэррингтона».
Ученый зафиксировал солнечные пятна на поверхности звезды. Вспышка спровоцировала корональный выброс, который достиг поверхности Земли за 18 часов вместо 3-4 дней. Геомагнитная буря, которая началась 1 сентября 1859 года, вывела из строя телеграфы в Европе и США, а северное сияние наблюдалось даже над Карибами.
В марте 1989 года случилась еще одна геомагнитная буря, ставшая мощнейшей с начала космической эпохи, которую исследователи назвали «Квебекской тьмой». В давшей имя событию провинции Канады генераторы электричества вышли из строя, и 6 млн человек остались без света. Событие доказало прямую связь между вспышками на Солнце и работой техники.
В июле 2012 года произошел еще один мощный корональный выброс. По силе эта геомагнитная буря соперничать могла с «Событием Кэррингтона». К счастью, та часть солнечной атмосферы, где произошла вспышка, была повернута в противоположную сторону от Земли.
Перспективные источники энергии
Солнечный ветер привлекает исследователей как источник энергии. Сотрудники Washington State University полагают, что 8400-километровые солнечные паруса помогут собрать энергию ветра — таким образом планируется добывать 1 квинтиллион ГВт энергии. Также ученые планируют исследовать турбулентность этого явления, чтобы научиться получать из звездной плазмы термояд — на примере «ветра» астрономы хотят узнать, в каких условиях плазма стабильна, что упростит поставленную задачу.