Солнечный ветер - это непрерывный поток заряженных субатомных частиц, испускаемых Солнцем. Для людей поток - это своего рода смешанное благословение. Сигналы GPS, от которых мы сейчас зависим, могут быть нарушены солнечным ветром. Но солнечный ветер также является движущей силой этого потрясающего северного сияния и его не менее великолепных южных аналогов.
Земля - не единственное место, на которое воздействуют потоки частиц. Недавно собранные данные указывают на то, что солнечный ветер, возможно, заметно изменил знаковое лицо Луны. Кроме того, это помогает сформировать космический пузырь, окутывающий всю нашу планету.
Плазменная Феерия
Водород и гелий - два основных компонента солнечного ветра. Не случайно эти два элемента также составляют около 98 процентов химического состава Солнца. Чрезвычайно высокие температуры, связанные с этой звездой, разрушают большое количество атомов водорода и гелия, а также других элементов, таких как кислород.
Возбужденные сильным жаром, электроны начинают дрейфовать в сторону от ядер атомов, вокруг которых они когда-то вращались. Это создает плазму, фазу материи, которая включает в себя смесь свободно движущихся электронов и ядер, которые они оставили. Оба несут заряды: блуждающие электроны заряжены отрицательно, а покинутые ядра имеют положительный заряд.
Солнечный ветер состоит из плазмы, как и корона. Слабый слой солнечной атмосферы, корона начинается примерно на высоте 1300 миль (2100 километров) над поверхностью Солнца и уходит далеко в космос. Даже по солнечным меркам здесь невероятно жарко. Температура в короне может намного превышать 2 миллиона градусов по Фаренгейту (1.1 миллион градусов по Цельсию), что делает этот слой в сотни раз горячее, чем реальная поверхность солнца под ним.
Приблизительно в 20 миллионах миль (32 миллионах километров) от этой поверхности части короны переходят в солнечный ветер. Здесь магнитное поле Солнца ослабляет свою хватку на быстро движущихся субатомных частицах, составляющих корону.
В результате частицы начинают менять свое поведение. Внутри короны электроны и ядра движутся несколько упорядоченным образом. Но те, кто проходит это переходное место, ведут себя после этого более беспорядочно, подобно порывам зимней бури. После сброса короны частицы отправляются в космос в виде солнечного ветра.
Отправные точки
Отдельные потоки солнечного ветра движутся с разной скоростью. Медленные покрывают примерно от 186 до 310 миль (от 300 до 500 километров) в секунду. Их более быстрые аналоги затмевают эти цифры, летая со скоростью от 373 до 497 миль (от 600 до 800 километров) в секунду.
Самые быстрые ветры со свистом исходят из корональных дыр, временных участков прохладной плазмы низкой плотности, которые появляются в короне. Они служат отличными выходами для частиц солнечного ветра, потому что открытые линии магнитного поля проходят через отверстия.
По сути, открытые линии - это магистрали, которые выбрасывают заряженные частицы из короны в небеса. (Не путайте их с замкнутыми силовыми линиями магнитного поля, извилистыми каналами, по которым плазма вырывается с поверхности Солнца, а затем снова погружается в нее.)
Меньше известно о том, как формируются медленные ветры. Однако на место их происхождения в любой момент времени, по-видимому, влияет количество солнечных пятен. Когда этих вещей мало, астрономы наблюдают медленные ветры, исходящие из экваториальной области Солнца, и быстрые, дующие с полюсов. Но когда солнечные пятна становятся более распространенными, два вида солнечного ветра появляются ближе друг к другу по всему светящемуся сфероиду.
Добро пожаловать в гелиосферу
Неважно, как быстро движется порыв солнечного ветра, прощаясь с короной, в конце концов он замедлится. Солнечные ветры исходят от солнца во всех направлениях. Поступая таким образом, они поддерживают космическую капсулу, в которой находятся Солнце, Луна и все остальные тела в нашей Солнечной системе. Это то, что ученые называют гелиосферой.
Кажущиеся пустыми пространства между звездами в нашей галактике на самом деле заполнены межзвездной средой (МЗС), коктейлем, включающим водород, гелий и удивительно маленькие частицы пыли. По сути, гелиосфера - это гигантская полость, окруженная этим материалом.
Похожая на большую луковицу, гелиосфера представляет собой многослойную конструкцию. Завершающая ударная волна представляет собой буферную зону далеко за пределами Плутона и пояса Койпера, где скорость солнечного ветра быстро снижается. За этой точкой находится внешняя граница гелиосферы, место, где межзвездная среда и солнечный ветер становятся равными по силе.
Полярные сияния, спутники и геология Луны
Ближе к дому частицы солнечного ветра ответственны за северное сияние («северное сияние») и южное сияние («южное сияние»). Земля имеет магнитное поле, два полюса которого расположены над Арктикой и Антарктикой. Когда солнечный ветер контактирует с этим полем, его заряженные частицы отталкиваются к этим двум областям. Атомы в нашей атмосфере получают энергию после контакта с ветром. Эта энергия запускает завораживающие световые шоу.
В то время как другие планеты, такие как Венера и Сатурн, также являются свидетелями полярных сияний, на Луне Земли их нет. И все же солнечные ветры могут объяснить существование «лунных водоворотов», частей нашей Луны, которые имеют тенденцию быть темнее или светлее по цвету, чем окружающий дерн.
Их происхождение остается загадкой, но доказательства, собранные продолжающейся космической миссией НАСА, позволяют предположить, что обесцвеченные пятна на самом деле являются гигантскими следами солнечных ожогов. Части лунной поверхности защищены от солнечного ветра небольшими изолированными магнитными полями. Но открыты и другие области. Так что теоретически, когда ветры достигают этих мест, они могут запускать химические реакции, которые изменяют оттенки определенных камней.
Искусственные устройства тоже уязвимы для движущейся плазмы. Известно, что электрические компоненты искусственных спутников выходят из строя после бомбардировки заряженными субатомными частицами солнечного происхождения.
Интересно
Из-за солнечного ветра Солнце каждую секунду отбрасывает 1,65 миллиона тонн (1,5 миллиона тонн) собственных протонов!
Часто задаваемые вопросы о солнечном ветре
Что такое солнечные ветры?
Солнечный ветер - это непрерывный поток заряженных субатомных частиц, испускаемых солнцем.
Чем вызван солнечный ветер?
Слабый слой солнечной атмосферы, корона начинается примерно на высоте 1300 миль над поверхностью Солнца и уходит далеко в космос. Примерно в 20 миллионах миль от этой поверхности части короны превращаются в солнечный ветер. Здесь магнитное поле Солнца ослабляет свою хватку на быстро движущихся субатомных частицах, составляющих корону.
Из чего в основном состоит солнечный ветер?
Водород и гелий - два основных компонента солнечного ветра.
Влияют ли солнечные вспышки на людей?
Сигналы GPS, от которых мы сейчас зависим, могут быть нарушены солнечным ветром. Но солнечный ветер также является движущей силой этого потрясающего северного сияния и его не менее великолепных южных аналогов.
Что происходит, когда магнитное поле Земли взаимодействует с солнечным ветром?
Когда солнечный ветер контактирует с этим полем, его заряженные частицы отталкиваются к северному и южному магнитным полюсам Земли. Атомы в нашей атмосфере получают энергию после контакта с ветром. Эта энергия запускает завораживающие световые шоу.