Какво е слънчев вятър?
Всеки момент Слънцето излъчва в космоса поток от йонизирани частици, излъчвани от външния слой (слънчевата корона) с огромна скорост, достигаща 1200 км / с. Нейните безкрайни „вихри“ обграждат Земята, проникват в пространството на Слънчевата система и дори излизат далеч отвъд нея. Всички звезди могат да го излъчват и в този случай се нарича звезден вятър. Потокът от частици на Слънцето също може да се нарече звезден вятър на Слънцето и няма да има грешка в това.
Историята на концепцията
Научната представа на човек за света непрекъснато претърпява промени. Процесът на отричане на предишни догми и концепции дава възможност да се погледне ново към съществуващата реалност.
Дълго време науката считаше статичната корона на всяка звезда. Тоест, силата на гравитацията сякаш балансира силата на натиск при ядрени и термоядрени експлозии и не позволява потоци от гореща материя да се отделят от себе си в околното пространство.
Английският геофизик и астроном Сидни Чапман по негово време създава и развива теорията за стабилността на слънчевата атмосфера. Хипотезата му раздели астрофизичната общност. Всичко това би продължило и до наше време. Въпреки това е намерен мъж, който решително и безвъзвратно опроверга възгледите на известния учен.
Името му е Юджийн Нюман Паркър. Американският астрофизик нанесе съкрушителен удар върху концепцията на английския си колега. С пионерските си разработки той успя да докаже необратимостта на изтичането на материята от короната. Освен това се появи много любопитен факт: като се отдалечите от Слънцето, скоростта на слънчевия вятър се увеличава значително, достигайки свръхзвукови стойности, след това намалява и става стабилна. Между другото, границите на неговото разпространение все още не са определени и чакат своите откриватели.
Измерванията, извършени на първия междупланетен космически кораб, потвърдиха правилните заключения на Й. Паркър. Малко по-късно астрономите откриха подобни звездни ветрове в необятността на редица галактики.
Как се появява слънчевият вятър?
Причината за появата на поток, състоящ се от смес от положително и отрицателно заредени частици, е плазмата, постоянно образуваща се вътре в Слънцето. Тя възниква в резултат на безкрайно протичащите реакции на термоядрен синтез, загряващи центъра на звездата до няколко десетки милиона градуса по Целзий. Нагряваният по този начин йонизиран газ бързо избухва от условно "ограничения обем", летящ далеч извън границите на нашата звездна система.
Интересен факт: границите на този обем се дължат на гигантски сили на гравитация, „сякаш запушват експлозиите на много водородни бомби с неограничен обем“, произтичащи от огромния размер на нашето светило. И е 109 пъти по-голям от Земята. Резултатът от процеса е нагряването на слънчевата корона до милион градуса по Целзий, поради поредица от микроексплозии на плазмата, които „се освободиха“.
През септември 2016 г. американски учени, използващи за първи път обсерватории на НАСА STEREO, успяха да открият процеса на поява на слънчевия вятър. Според тяхното твърдение, това, което се случва, е идентично с отделянето на вода: първо потокът преминава в един поток, а след това се разпада на отделни частици, които стават все по-малки и по-малки, докато се образува газообразен „облак“.
Проучване на явлението
Седем години преди Ю. Паркър, западногерманският астроном Лудвиг Бирман, изучавайки структурата на кометните опашки, предположи съществуването на корпускуларно излъчване от Слънцето, което сега се нарича слънчевият вятър. Поток от заредени частици, пробивайки коронални дупки (региони на повърхността на нашата звезда, които не са обхванати от магнитно поле), се втурва в открито пространство.
За първи път техническите параметри на слънчевия вятър бяха измерени на съветската междупланетна автоматична станция Luna-2 през 1959 година.
Три години по-късно американският сателит „Маринър-2“ извърши месеци на проучване на уникален космически феномен. По-нататъшни проучвания са продължени от международната станция SOHO и редица национални програми за управление - НАСА, САЩ. Научната дейност по изучаване на слънчевия вятър разшири хоризонтите си от повърхността на Слънцето до самия ръб на звездната система.
Слънчева скорост на вятъра
Голям научен и практически интерес представлява измерването, както и изучаването на законите на движение на потока на водородната плазма, която е основата на слънчевия вятър.
първоначално йонизирани частици хелий, водород, желязо, силиций, сяра и редица други химически елементи се движат със скорост 300-450 км / сек.
Интересен факт: по време на слънчеви изблици или изхвърляне на коронална маса скоростта на потока се увеличава, до 1200 км / с! Слънчевият вятър се превръща в „слънчев ураган“, причинявайки цял набор от уникални природни и физически явления.
В бъдеще скоростта на слънчевия вятър на потока се увеличава, достигайки 400 - 800 км / с близо до Земята (тук приключва ускорението му). 1 500 000 км / ч (420 км / с) в района на Марс, На разстояние до 10 милиарда км от източника на радиация скоростта на движение на слънчеви заредени частици е приблизително - 1 000 000 км / ч (280 км / с). Освен това, под въздействието на междузвездната среда, тя отслабва.
Динамиката на слънчевия вятър се влияе от два фактора: атрактивните сили на слънцето и налягането вътре в потока. Изчисленията, подкрепени от практически изследвания (полети на американския Вояджър - 1, - 2 "и" Пионер - 10, - 11 "), показаха постоянството на скоростта на изтичането на противоположно заредени частици, които вече са извън орбитата на нашата планета.
Видове слънчев вятър
Характерът на йонизирания поток на слънцето е подреден и е разделен на два вида:
- спокойно (бавно или бързо);
- възмутен.
Спокойно - бавно
Бавен слънчев вятър се появява в недрата на екватора на светилото ни, по време на периоди на топлинно разширение на йонизирани газове. Динамичният процес ускорява кроналната плазма до свръхзвукови скорости от около 400 км / с. В своята структура бавен поток е по-плътен и широк от бързия.
Спокойно - бързо
Короналните дупки служат за родно място на бързия слънчев вятър. Потоците на този вятър могат да изтичат с месеци, „атакувайки“ Земята с периодичност на въртене на Слънцето, продължаваща 27 дни.
Разгневени
Причината за смущаващите потоци е: проявата на самото коронално изхвърляне, както и появата на места за компресия в междупланетното пространство преди предстоящите изхвърляния на коронална маса или бърз слънчев вятър.
Междупланетна ударна вълна
Появата на космическа ударна вълна се предхожда от: "Атака" на бърз слънчев вятър върху "бавен брат", Сблъсък на зареден поток от коронови частици с магнитосферата на Земята, експлозия на свръхнова, сблъсък на галактики.
Интересен факт: преди месец и половина се появи съобщение, че НАСА е в състояние да измери силата на ударната вълна на слънчевия вятър. Постоянно поставяне в пространство 4 специално оборудвани, оборудвани с необходимото оборудване, многостепенни сателити; Американските изследователи буквално „уловиха“ момент на научен успех. И двойно: в резултат на експеримента бяха получени данни с най-висока точност за естеството и параметрите на движението на слънчевите частици.
Ударната вълна е зона на сблъсък на бързо движеща се среда (газ) с някакво препятствие (например: слънчевият вятър с магнитосферата на Земята), което генерира "фронт" на рязка промяна във физическите параметри на входящия поток (налягане, плътност, температура, ниво на заряд на частиците и редица други показатели).
Разпространение на слънчевия вятър в космоса
Отдалечавайки се по-далеч от своя „прародител“ - Слънцето, вятърът отслабва и преминава през няколко гранични области. Първият от тях се отстранява от светилото на разстояние 95 AU (AU - астрономическа единица, равна на средното разстояние от Земята до Слънцето и възлизаща на 149 598 100 ± 750 km).Така наречената „граница на ударната вълна“. Това е върху нея спиране на слънчевия вятър от свръхзвукови скорости.
След като прелетял още 40 AU, потокът от йонизирани частици под въздействието на междузвездната материя е напълно инхибиран. Границата на инхибиране, определена от астрофизичните процеси, се нарича хелиопауза. Пространственият регион, ограничен от хелиопауза, се нарича хелиосфера. Размерите му не са същите:
- 73 a.u. от южната страна;
- 85 a.u. от северната страна.
Астрофизични данни бяха получени благодарение на изстрелването на 2 американски космически кораба от серията Voyager, предназначени да изучават границите на Слънчевата система. Съвсем наскоро Voyager 2 потвърди данните на Voyager 1.
Слънчев вятър и земя
Постоянно променящите се потоци на слънчевия вятър лесно биха могли да унищожат целия живот на повърхността на Земята. За да се предпази от подобно „страхотно оръжие“, има „надежден щит“ под формата на магнитосфера. Паритетът на тази конфронтация е доста променлив и често причинява геомагнитни бури. Не е изненадващо, че през 1990 г. терминът „космическо време“, който отразява главно настоящото състояние на магнитното поле на Земята, става релевантен.
Създателят на науката за хелиобиологията, изучаваща ефекта на нашето светило върху жизнените функции на земните организми, е съветският учен А. Л. Чижевски. Благодарение на него и редица други изследователи беше възможно да се изяснят моделите на въздействието на разликите в слънчевата активност върху човешкото тяло, да се увеличи и намали добивът на култивирани растения и да се умножи и намали популациите на птици, риби и животни.
Открита и проучена е цикличността на периодите на въздействието на Слънцето върху Земята. Редовни доклади за нивото на активност на геомагнитния фон са станали нещо обичайно. Хората, страдащи от хронични заболявания, разполагат с необходимата информация, за да вземат правилните лекарства своевременно. Съвременното растениевъдство и животновъдство също е „въоръжено” със знания, за да осъществява дейността си най-оптимално.
Интересен факт: Според наблюденията на Н. С. Щербински честотата на пристигане на скакалци в полетата съвпада с 11-годишния ритъм на Слънцето.
Науката продължава напред и призовава за младите. Днес всеки от тях може да получи специалността хелиобиолог, завършил специализирано висше учебно заведение.
Природни явления, причинени от слънчевия вятър
Слънчевият вятър, летящ около Земята, причинява много природни явления. Сред тях: магнитни бури, полярни лъчи, радиационни пояси на планетата. Не толкова отдавна се разкри модел за увеличаване на броя на мълниите от увеличаване на потока йонизирани частици на нашата звезда.
Съществуват редица геофизични явления, генерирани от слънчевия вятър. На места изходът на газообразен радон от земната повърхност ще се увеличи, което може да доведе до повишаване на радиоактивността в атмосферата. Има връзка между слънчевата активност и увеличаването на броя на земетресенията. Магнитна буря значително променя електрическото поле на земната повърхност и води до скокове на атмосферното налягане.
Опасност от слънчевия вятър
Мощните емисии от повърхността на осветлението прекъсват радио комуникациите, пречат на работата на компютрите, причиняват неизправности в инженерните мрежи и генерират „вредни“ електрически токове в метални конструкции и устройства.
Заплахите от атаки на слънчевия вятър, водещи до много проблеми, създадоха необходимостта от внимателно наблюдение и прогнозиране на магнитните бури на нашата планета. Метеорологичните служби по целия свят са оборудвани с необходимото оборудване и постоянно сигнализират за колебанията на магнитния фон на Земята. Разработена е технология за идентифициране на бъдещи огнища на сеизмична активност и за предупреждение на населението за непосредствена опасност.
Интересен факт: Има научна хипотеза за появата на вода на лунната повърхност поради влиянието на слънчевия вятър.Откриването на течност поражда надежда и оптимизъм в перспективите за бъдещото развитие на най-близкия космически „съсед“.
Перспективи за използване на слънчевия вятър
В светлината на всички съществуващи характеристики на такова уникално космическо явление като слънчевия вятър, става много интересно да се намери практическо приложение за него.
Пионерът в създаването на така нареченото "електрическо платно", "слънчевото платно" (космически кораб, който се движи поради енергията на заредени частици от слънчевия вятър) беше финландският учен - Пекка Янхунен.
През пролетта на 2013 г. естонският спътник ESTCube-1, оборудван с това устройство, беше изстрелян на орбита. За съжаление опитът беше неуспешен, тъй като платното не можа да се отвори.
Съществуват и други примамливи проекти: използването на потоци от коронална материя за предаване на информация или създаване на „ионостации“ в орбитите на планетите за генериране на електрическа енергия.
Бъдещето на нашето слънце
Научният анализ дава прогноза за 5 милиарда години от съществуването на нашето осветително тяло. Губейки всяка секунда до 600 милиона тона водород, той е обречен да стане първо червен гигант, а след това бяло джудже. По пътя, след като е изчерпал всичките си запаси от енергия под формата на водород и хелий. Най-неприятното е, че постоянно разгръщащото се Слънце ще стопи Меркурий, Венера и вероятно Земята. Във всеки случай животът на планетата напълно ще изчезне.
Така че човечеството е длъжно да мисли за своето бъдеще и да организира преселването в други светове извън нашата Слънчева система. Това е неизбежно. Големи умове: руският учен Циолковски, британският астрофизик Стивън Хокинг, говори директно за това. Луна, Марс, Церера, Плутон - списъкът на потенциалните колонии се разширява. И така: "Нека слънчевият вятър духа в платната на космическите кораби на земляните, щурмувайки необятността на Вселената!"
