Hvad er en solvind?
Hvert øjeblik stråler solen ud i rummet en strøm af ioniserede partikler udsendt af det ydre lag (solcorona) med en enorm hastighed, der når 1200 km / s. Dens uendelige "hvirvler" omgiver Jorden, gennemsyrer rummet i solsystemet og går endda langt ud over dets grænser. Alle stjerner kan udsende det, og i dette tilfælde kaldes det stjernevind. Strømmen af solpartikler kan også kaldes solens stjernevind, og der vil ikke være nogen fejl i dette.
Konceptets historie
Den videnskabelige idé om en person om verden er under konstant forandring. Processen med at benægte tidligere dogmer og koncepter gør det muligt at tage et nyt blik på den eksisterende virkelighed.
I lang tid betragtede videnskaben den statiske krone for enhver stjerne. Det vil sige, at tyngdekraften, som sådan, afbalancerede trykstyrken fra nukleare og termonukleære eksplosioner og lod ikke strømmen af rød-varm stof frigives fra sig selv i det omgivende rum.
Den engelske geofysiker og astronom Sidney Chapman skabte i sin tid teorien om solatmosfæreens stabilitet. Hans hypotese delte det astrofysiske samfund. Alt dette ville fortsætte til vores tid. Dog blev der fundet en mand, der resolut og uigenkaldeligt tilbageviste synspunkterne fra den berømte videnskabsmand.
Hans navn er Eugene Newman Parker. Den amerikanske astrofysiker kastede et knusende slag på begrebet sin engelske kollega. Med sin banebrydende udvikling var han i stand til at bevise irreversibiliteten af udstrømningen af stof fra kronen. Der opstod endvidere en meget nysgerrig kendsgerning: når du bevæger dig væk fra solen, øges hastigheden på solvinden markant og når supersoniske værdier, falder derpå og bliver stabil. Forresten er grænserne for dens distribution endnu ikke fastlagt og venter på deres opdagere.
Målingerne udført på det første interplanetære rumfartøj bekræftede de rigtige konklusioner fra Y. Parker. Lidt senere opdagede astronomer lignende stjernevinde i et antal galakseres bredde.
Hvordan ser solvinden ud?
Årsagen til udseendet af en strøm bestående af en blanding af positivt og negativt ladede partikler er plasmaet, der konstant dannes inde i solen. Det opstår som et resultat af uendeligt forekommende fusionsreaktioner, der opvarmer stjernens centrum til flere titusinder af millioner grader celsius. Den ioniserede gas, der opvarmes på denne måde, bryder hurtigt ud af det betingede "begrænsede volumen" og flyver langt ud over grænserne i vores stjernesystem.
Interessant fakta: grænserne for dette volumen skyldes gigantiske tyngdekræfter, "som om tilstoppelse af eksplosionerne af mange brintbomber med et ubegrænset volumen", der stammer fra vores enorme størrelse på vores lys. Og den er 109 gange større end Jorden. Resultatet af processen er opvarmning af solens korona til en million grader celsius på grund af en række mikroeksplosioner af plasmaet, der "brød fri".
I september 2016 lykkedes det amerikanske forskere, der bruger NASA STEREO-observatorier for første gang at registrere processen med forekomst af solvind. Ifølge deres udsagn er det, der sker, identisk med frigivelsen af vand: først strømmen går i en strøm, derefter bryder den op i separate partikler, som bliver mindre og mindre, indtil der dannes en gasformig "sky".
Undersøgelse af fænomenet
Syv år før Yu Parker antydede den vesttyske astronom Ludwig Birman, der studerede strukturen af komethaler, eksistensen af corpuskulær stråling fra Solen, nu kaldet solvinden. En strøm af ladede partikler, der bryder gennem koronale huller (regioner på overfladen af vores stjerne, der ikke er dækket af et magnetfelt), løber ud i det åbne rum.
Den første måling af de tekniske parametre for solvinden blev foretaget på den sovjetiske interplanetære automatiske station Luna-2 i 1959.
Tre år senere udførte den amerikanske satellit “Mariner-2” måneder med forskning på et unikt rumfænomen. Yderligere undersøgelser blev videreført af den internationale station SOHO og en række nationale styringsprogrammer - NASA, USA. Videnskabelig aktivitet på studiet af solvinden har udvidet sine horisonter fra solens overflade til selve kanten af det stellare system.
Solvindhastighed
Af stor videnskabelig og praktisk interesse er målingen såvel som studiet af bevægelseslovene for strømmen af brintplasma, som danner grundlaget for solvinden.
Oprindeligt ioniserede partikler af helium, brint, jern, silicium, svovl og en række andre kemiske elementer bevæger sig med en hastighed på 300-450 km / s.
Interessant fakta: Under soludgang eller udsprøjtning af koronal masse øges strømens hastighed op til 1200 km / s! Solvinden omdannes til en "solcurricane", der forårsager et helt sæt unikke naturlige og fysiske fænomener.
I fremtiden stiger solens vindhastighed for strømmen og når 400 - 800 km / s nær Jorden (det er her dens acceleration slutter). 1.500.000 km / t (420 km / s) i Mars-regionen. I en afstand på op til 10 milliarder km fra strålingskilden er bevægelseshastigheden for solopladede partikler cirka - 1.000.000 km / t (280 km / s). Yderligere, under påvirkning af det interstellære medium, svækkes det.
Solvindens dynamik er påvirket af to faktorer: solens attraktive kræfter og trykket inde i strømmen. Beregningerne, sikkerhedskopieret af praktisk forskning (flyvninger fra den amerikanske Voyager - 1, - 2 "og" Pioneer - 10, - 11 ") viste konstanten af hastigheden af udstrømningen af modsat ladede partikler allerede uden for vores planet.
Typer af solvind
Arten af den ioniserede strøm af solen ordnes og er opdelt i to typer:
- rolig (langsom eller hurtig);
- oprørt.
Rolig - langsom
Langsom solvind opstår i tarmene i ækvatoren i vores lys, i perioder med termisk ekspansion af ioniserede gasser. Den dynamiske proces fremskynder det koronale plasma til supersoniske hastigheder på cirka 400 km / s. I sin struktur er en langsom strøm tættere og bredere end en hurtig strøm.
Rolig - hurtig
Koronale huller er fødestedet til den hurtige solvind. Strømmene fra denne vind kan udløbe i flere måneder og "angribe" Jorden med en periodicitet af solens rotation, der varer 27 dage.
Chokeret
Årsagen til de forstyrrede strømme er: manifestationen af selve koronaludstødningen såvel som udseendet af kompressionssteder i det interplanetære rum før de kommende koronale masseudkast eller hurtig solvind.
Interplanetær chokbølge
Udseendet på en kosmisk chokbølge er gået foran med: "Angreb" af en hurtig solvind på en "langsom bror", Kollision af en ladet strøm af koronale partikler med Jordens magnetosfære, eksplosion af en supernova, kollision af galakser.
Interessant fakta: For halvanden måned siden kom en meddelelse om, at NASA var i stand til at måle styrken af solvindens chokbølge. Konsekvent placering i rummet 4 specielt udstyret, udstyret med det nødvendige udstyr, multiscale satellitter; Amerikanske forskere bogstaveligt talt "fanget" et øjeblik med videnskabelig succes. Og dobbelt: som et resultat af eksperimentet blev der opnået data med den højeste nøjagtighed om arten og parametrene for bevægelse af solpartikler.
En chokbølge er et kollisionsregion for et hurtigt bevægende medium (gas) med en slags hindring (for eksempel: solvinden med jordens magnetosfære), der genererer en "front" af en skarp ændring af de fysiske parametre for den indkommende strøm (tryk, densitet, temperatur, partikelladningsniveau og en række andre indikatorer).
Solforplantning i rummet
Når vi bevæger sig længere væk fra sin "stamfader" - Solen, svækkes vinden og passerer gennem flere grænseområder. Den første af dem fjernes fra armaturet i en afstand af 95 AU (AU - en astronomisk enhed lig med den gennemsnitlige afstand fra Jorden til Solen og udgør 149 598 100 ± 750 km).Den såkaldte "chokbølgrænse". Det er på hende bremsning af solvinden fra supersoniske hastigheder.
Efter at have flyvet yderligere 40 AU, hæmmes strømmen af ioniserede partikler under påvirkning af interstellar stof fuldstændigt. Inhiberingsgrænsen bestemt ved astrofysiske processer kaldes heliopause. Den rumlige region afgrænset af heliopause kaldes heliosfæren. Dens dimensioner er ikke de samme:
- 73 a.u. fra sydsiden;
- 85 a.u. fra nordsiden.
Astrofysiske data blev opnået på grund af lanceringen af 2 amerikanske rumfartøjer i Voyager-serien, designet til at undersøge grænserne for solsystemet. For nylig bekræftede Voyager 2 Voyager 1-data.
Solvind og jord
Konstant skiftende strømme fra solvinden kunne let ødelægge alt liv på jordoverfladen. For at beskytte mod et sådant "formidabelt våben" er der et "pålideligt skjold" i form af en magnetosfære. Pariteten af denne konfrontation er ganske variabel og forårsager ofte geomagnetiske storme. Det er ikke overraskende, at i 1990 blev udtrykket “rumvejr”, der hovedsageligt afspejler den aktuelle tilstand af jordens magnetfelt, relevant.
Oprettelsen af heliobiologiens videnskab, der studerede vores luminers virkning på jordiske organismeres vitale funktioner, var den sovjetiske videnskabsmand A. L. Chizhevsky. Takket være ham og en række andre forskere var det muligt at belyse de love, der regulerer virkningerne af forskelle i solaktivitet på den menneskelige krop, øge og reducere udbyttet af dyrkede planter og formere og reducere populationerne af fugle, fisk og dyr.
Cykligheden af perioderne med påvirkning af solen på Jorden blev opdaget og undersøgt. Regelmæssige rapporter om aktivitetsniveauet for den geomagnetiske baggrund er blevet almindelige. Mennesker, der lider af kroniske sygdomme, har den nødvendige information til at tage den rigtige medicin rettidigt. Moderne afgrøde- og husdyrproduktion er også "bevæbnet" med viden for at udføre sine aktiviteter bedst muligt.
Interessant kendsgerning: Ifølge observationer fra N. S. Shcherbinsky falder hyppigheden af sprinklens ankomst til markerne sammen med den 11-årige rytme af Solen.
Videnskab går videre og opfordrer til de unge. I dag kan hver af dem modtage specialiteten af en heliobiolog, der er uddannet fra en specialiseret videregående uddannelsesinstitution.
Naturfænomener forårsaget af solvinden
Solvinden, der flyver rundt på Jorden, forårsager en masse naturfænomener. Blandt dem: magnetiske storme, auroraer, strålingsbælter på planeten. For ikke så længe siden blev et mønster afsløret i stigningen i antallet af lyn fra en stigning i strømmen af ioniserede partikler i vores stjerne.
Der er en række geofysiske fænomener genereret af solvinden. Nogle steder vil udgangen af gasformig radon fra jordoverfladen stige, hvilket kan føre til en stigning i radioaktivitet i atmosfæren. Der er en sammenhæng mellem solaktivitet og en stigning i antallet af jordskælv. En magnetisk storm ændrer det elektriske felt markant på jordoverfladen markant og fører til spring i atmosfærisk tryk.
Fare for solvind
Kraftige emissioner fra overfladen af det lysforstyrrende radiokommunikation forstyrrer computerens drift, forårsager funktionsfejl i hjælpenetværk og genererer "skadelige" elektriske strømme i metalkonstruktioner og enheder.
Truslerne om solvindangreb, der førte til mange problemer, skabte behovet for omhyggelig observation og forudsigelse af magnetiske storme på vores planet. Vejretjenester rundt omkring i verden er udstyret med det nødvendige udstyr og signalerer konstant svingningerne i jordens magnetiske baggrund. Der er udviklet en teknologi til at identificere fremtidige fokus på seismisk aktivitet og for at advare befolkningen om overhængende fare.
Interessant fakta: Der er en videnskabelig hypotese om forekomsten af vand på månens overflade på grund af solvindens påvirkning.Påvisning af væske giver anledning til håb og optimisme i udsigterne til den fremtidige udvikling af den nærmeste plads "nabo".
Udsigter til brug af solvinden
I lyset af alle de eksisterende funktioner i et så unikt kosmisk fænomen som solvinden, bliver det meget interessant at finde praktiske anvendelser til det.
Pioneren i skabelsen af det såkaldte "elektriske sejl", "solsejlet" (et rumfartøj, der bevæger sig på grund af energien fra ladede partikler fra solvinden), var den finske videnskabsmand - Pekka Janhunen.
I foråret 2013 blev den estiske satellit ESTCube-1 udstyret med denne enhed lanceret i kredsløb. Desværre var forsøget mislykket, da sejlet ikke kunne åbnes.
Der er andre fristende projekter: brugen af strømme af koronalt stof til transmission af information eller oprettelse af "ionostationer" i planeterne i kredsløb for at generere elektrisk energi.
Vores sols fremtid
Videnskabelig analyse giver en prognose for 5 milliarder år af eksistensen af vores luminary. Ved at miste hvert sekund op til 600 millioner tons brint er det dømt til først at blive en rød kæmpe og derefter en hvid dværg. Undervejs efter at have udtømt alle sine energireserver i form af brint og helium. Det mest ubehagelige er, at den konstant ekspanderende sol vil smelte Merkur, Venus og muligvis Jorden. Under alle omstændigheder vil livet på planeten helt forsvinde.
Så menneskeheden er forpligtet til at tænke over dens fremtid og organisere genbosættelse til andre verdener uden for vores solsystem. Det er uundgåeligt. Store sind: Den russiske videnskabsmand Tsiolkovsky, den britiske astrofysiker Stephen Hawking, talte direkte om dette. Månen, Mars, Ceres, Pluto - listen over potentielle kolonier udvides. Så: "Lad solvinden blæse i sejlene fra jordskibets rumskibe og storme universets vidstrækning!"