Co je to sluneční vítr?
Každou chvíli Slunce vyzařuje do vesmíru proud ionizovaných částic emitovaných vnější vrstvou (sluneční korona) při obrovské rychlosti dosahující 1200 km / s. Jeho nekonečné „víry“ obklopují Zemi, pronikají do prostoru sluneční soustavy a dokonce dokonce překračují její hranice. Všechny hvězdy to mohou emitovat, a v tomto případě se nazývá hvězdný vítr. Tok částic Slunce lze také nazvat hvězdným větrem Slunce a v tom nebude žádná chyba.
Historie konceptu
Vědecká myšlenka člověka na svět neustále prochází změnami. Proces popírání předchozích dogmat a konceptů umožňuje znovu se podívat na existující realitu.
Vědu dlouhou dobu považovala věda za statickou korunu jakékoli hvězdy. To znamená, že gravitační síla vyrovnávala tlakovou sílu jaderných a termonukleárních výbuchů a neumožňovala uvolňovat toky žhavé hmoty ze sebe do okolního prostoru.
Anglický geofyzik a astronom Sidney Chapman ve své době vytvořil a rozvinul teorii stability sluneční atmosféry. Jeho hypotéza rozdělila astrofyzikální komunitu. To vše by pokračovalo do naší doby. Byl však nalezen muž, který rozhodně a neodvolatelně vyvrátil názory slavného vědce.
Jmenuje se Eugene Newman Parker. Americký astrofyzik zasáhl koncept svého anglického kolegy. S jeho průkopnickým vývojem dokázal nezvratnost odtoku hmoty z koruny. Navíc se objevil velmi zvláštní fakt: jakmile se vzdálíte od Slunce, rychlost slunečního větru se výrazně zvyšuje, dosahuje nadzvukových hodnot, pak se snižuje a stává se stabilní. Mimochodem, hranice jeho distribuce dosud nebyly stanoveny a čekají na své objevitele.
Měření prováděná na první meziplanetární kosmické lodi potvrdila správné závěry Y. Parkera. O něco později astronomové objevili podobné hvězdné větry v celé řadě galaxií.
Jak vypadá sluneční vítr?
Důvodem vzniku proudu sestávajícího ze směsi pozitivně a negativně nabitých částic je plazma neustále vytvářená uvnitř Slunce. Vzniká v důsledku nekonečně se vyskytujících fúzních reakcí, které ohřívají střed hvězdy na několik desítek milionů stupňů Celsia. Takto ohřátý ionizovaný plyn rychle uniká z podmíněně „omezeného objemu“ a letí daleko za hranice našeho hvězdného systému.
Zajímavý fakt: limity tohoto objemu jsou způsobeny gigantickými gravitačními silami, „jako by ucpávaly výbuchy mnoha vodíkových bomb s neomezeným objemem“, které vyplývají z obrovské velikosti našeho svítidla. A je 109krát větší než Země. Výsledkem procesu je zahřátí koronky slunce na milion stupňů Celsia v důsledku řady mikroexplozí plazmy „uniklá svoboda“.
V září 2016 se americkým vědcům, kteří poprvé využívali observatoře NASA STEREO, podařilo detekovat proces výskytu slunečního větru. Podle jejich tvrzení se to, co se děje, shoduje s vypouštěním vody: nejprve proud prochází v jednom proudu, pak se rozpadá na oddělené částice, které se zmenšují a zmenšují, dokud se nevytvoří plynný „mrak“.
Studium tohoto jevu
Sedm let před Yu Parkerem, západoněmeckým astronomem Ludwigem Birmanem, který studoval strukturu ocasů komety, navrhl existenci korpuskulárního záření ze Slunce, nyní nazývaného sluneční vítr. Proud nabitých částic, prolomený koronálními otvory (oblasti na povrchu naší hvězdy, které nejsou pokryty magnetickým polem), se vrhá do volného prostoru.
První měření technických parametrů slunečního větru bylo provedeno na sovětské meziplanetární automatické stanici Luna-2 v roce 1959.
O tři roky později provedl americký satelit „Mariner-2“ měsíce výzkumu jedinečného vesmírného jevu. Další studie pokračovaly mezinárodní stanicí SOHO a řadou národních programů řízení - NASA, USA. Vědecká činnost při studiu slunečního větru rozšířila své obzory od povrchu Slunce k samému okraji hvězdného systému.
Rychlost slunečního větru
Velký vědecký a praktický význam má měření a studium zákonů pohybu proudu vodíkové plazmy, které tvoří základ slunečního větru.
Původně ionizované částice hélia, vodíku, železa, křemíku, síry a řady dalších chemických prvků se pohybují rychlostí 300 až 450 km / s.
Zajímavý fakt: během slunečních erupcí nebo vyhazování koronální hmoty se rychlost toku zvyšuje až na 1200 km / s! Sluneční vítr se stává „solárním hurikánem“ a způsobuje celou řadu jedinečných přírodních a fyzických jevů.
V budoucnosti se rychlost slunečního větru proudu zvyšuje a dosahuje 400 - 800 km / s poblíž Země (zde končí její zrychlení). 1 500 000 km / h (420 km / s) v oblasti Mars. Ve vzdálenosti až 10 miliard km od zdroje záření je rychlost pohybu částic nabitých sluneční energií přibližně - 1 000 000 km / h (280 km / s). Dále pod vlivem mezihvězdného média oslabuje.
Dynamiku slunečního větru ovlivňují dva faktory: přitažlivé síly slunce a tlak uvnitř proudu. Výpočty podpořené praktickým výzkumem (lety American Voyager - 1, - 2 "a" Pioneer - 10, - 11 ") ukázaly stálost rychlosti odtoku opačně nabitých částic již mimo oběžnou dráhu naší planety.
Druhy slunečního větru
Povaha ionizovaného toku slunce je uspořádána a dělí se na dva typy:
- klidný (pomalý nebo rychlý);
- pobouřený.
Klid - pomalu
Pomalý sluneční vítr se vyskytuje v útrobách rovníku našeho svítidla během období tepelné expanze ionizovaných plynů. Dynamický proces urychluje koronální plazmu na nadzvukové rychlosti přibližně 400 km / s. Ve své struktuře je pomalý proud hustší a širší než ten rychlý.
Klid - rychle
Koronální díry jsou rodištěm rychlého slunečního větru. Proudy tohoto větru mohou vypršet měsíce a „útočit“ na Zemi s periodicitou rotace Slunce trvající 27 dní.
Rozhořčený
Příčinou narušených toků je: projev samotné koronální ejekce, jakož i výskyt kompresních míst v meziplanetárním prostoru před nadcházejícími ejekcemi koronální hmoty nebo rychlým slunečním větrem.
Meziplanetární rázová vlna
Vzhledu kosmické rázové vlny předchází: „Útok“ rychlého slunečního větru na „pomalého bratra“, Kolize nabitého proudu koronálních částic se zemskou magnetosférou, exploze supernovy, kolize galaxií.
Zajímavý fakt: před měsícem a půlem se objevila zpráva, že NASA byla schopna změřit sílu rázové vlny slunečního větru. Postupné umísťování do družice 4, speciálně vybavené, vybaveného potřebným zařízením, vícekanálových satelitů; Američtí vědci doslova „chytili“ okamžik vědeckého úspěchu. A dvakrát: v důsledku experimentu byla získána data s nejvyšší přesností o povaze a parametrech pohybu solárních částic.
Rázová vlna je oblast kolize rychle se pohybujícího média (plynu) s nějakým druhem překážky (například: sluneční vítr se zemskou magnetosférou), která vytváří „přední stranu“ ostré změny fyzikálních parametrů vstupujícího toku (tlak, hustota, teplota, úroveň nabití částic) a řadu dalších ukazatelů).
Šíření slunečního větru ve vesmíru
Když se vzdaluje od svého „předka“ - Slunce, vítr oslabuje a prochází několika pohraničními oblastmi. První z nich je odstraněn ze svítidla ve vzdálenosti 95 AU (AU - astronomická jednotka rovnající se průměrné vzdálenosti od Země ke Slunci a dosahující 149 598 100 ± 750 km).Tzv. „Hranice rázové vlny“. Je na ní brzdění slunečního větru od nadzvukových rychlostí.
Po protažení dalších 40 AU je tok ionizovaných částic pod vlivem mezihvězdné hmoty zcela inhibován. Hranice inhibice stanovená astrofyzikálními procesy se nazývá heliopause. Prostorová oblast ohraničená heliopausou se nazývá heliosféra. Jeho rozměry nejsou stejné:
- 73 a.u. z jižní strany;
- 85 a.u. ze severní strany.
Astrofyzikální data byla získána díky vypuštění 2 amerických kosmických lodí řady Voyager, jejichž cílem je studovat hranice sluneční soustavy. Více nedávno, Voyager 2 potvrdil Voyager 1 data.
Sluneční vítr a země
Neustále se měnící proudy slunečního větru by mohly snadno zničit veškerý život na povrchu Země. K ochraně před takovou „impozantní zbraní“ existuje „spolehlivý štít“ ve formě magnetosféry. Parita této konfrontace je poměrně proměnlivá a často způsobuje geomagnetické bouře. Není divu, že v roce 1990 se stal relevantní termín „kosmické počasí“, který odráží hlavně aktuální stav magnetického pole Země.
Tvůrcem vědy o heliobiologii, studující vliv našeho svítidla na životně důležité funkce pozemských organismů, byl sovětský vědec A. L. Chizhevsky. Díky němu a řadě dalších vědců bylo možné objasnit zákony upravující účinky rozdílů v sluneční aktivitě na lidské tělo, zvyšovat a snižovat výnos kultivovaných rostlin a množit a snižovat populace ptáků, ryb a zvířat.
Byla objevena a studována cyklicita období dopadu Slunce na Zemi. Pravidelné zprávy o úrovni aktivity geomagnetického pozadí se staly samozřejmostí. Lidé trpící chronickými nemocemi mají potřebné informace, aby včas brali správné léky. Moderní rostlinná a živočišná výroba je také „vyzbrojena“ znalostmi, aby své činnosti mohla provádět optimálně.
Zajímavá skutečnost: Podle pozorování N. S. Shcherbinsky se frekvence přílivu svatojánského pole shoduje s 11letým rytmem Slunce.
Věda jde vpřed a vyzývá mladé. Dnes každý z nich může získat specialitu heliobiologa, který absolvoval specializovanou vysokou školu.
Přírodní jevy způsobené slunečním větrem
Sluneční vítr, létající kolem Země, způsobuje mnoho přírodních jevů. Mezi nimi: magnetické bouře, polární záře, radiační pásy planety. Není to tak dávno, co se ukázalo, že se zvyšuje počet blesků z nárůstu toku ionizovaných částic naší hvězdy.
Sluneční vítr generuje řadu geofyzikálních jevů. Na některých místech se bude zvyšovat výstup plynného radonu ze zemského povrchu, což může vést ke zvýšení radioaktivity v atmosféře. Existuje korelace mezi sluneční aktivitou a zvýšeným počtem zemětřesení. Magnetická bouře výrazně mění elektrické pole na zemském povrchu a vede ke skokům v atmosférickém tlaku.
Nebezpečí slunečního větru
Silné emise z povrchu světla narušují radiokomunikaci, narušují provoz počítačů, způsobují poruchy v inženýrských sítích a vytvářejí „škodlivé“ elektrické proudy v kovových konstrukcích a zařízeních.
Hrozby útoků slunečního větru, které vedly k mnoha problémům, vyvolaly potřebu pečlivého pozorování a predikce magnetických bouří na naší planetě. Meteorologické služby po celém světě jsou vybaveny nezbytným vybavením a neustále signalizují výkyvy magnetického pozadí Země. Byla vyvinuta technologie pro identifikaci budoucích ložisek seismické činnosti a varování obyvatelstva před bezprostředním nebezpečím.
Zajímavý fakt: Existuje vědecká hypotéza výskytu vody na lunárním povrchu vlivem slunečního větru.Detekce kapaliny vyvolává naději a optimismus v perspektivě budoucího vývoje nejbližšího „souseda“ vesmíru.
Vyhlídky na využití slunečního větru
Ve světle všech existujících vlastností tak jedinečného kosmického jevu, jako je sluneční vítr, je velmi zajímavé najít pro něj praktické aplikace.
Průkopníkem ve vytváření tzv. „Elektrické plachty“, „sluneční plachty“ (kosmická loď pohybující se díky energii nabitých částic slunečního větru) byl finský vědec - Pekka Janhunen.
Na jaře 2013 byl na oběžné dráze vypuštěn estonský satelit ESTCube-1 vybavený tímto zařízením. Pokus byl bohužel neúspěšný, protože plachta se nemohla otevřít.
Existují i další lákavé projekty: použití proudů koronální hmoty k přenosu informací nebo vytvoření „ionostací“ na oběžné dráze planet k výrobě elektrické energie.
Budoucnost našeho slunce
Vědecká analýza poskytuje předpověď na 5 miliard let existence našeho svítidla. Ztrácí každou sekundu až 600 milionů tun vodíku, je odsouzeno stát se nejprve červeným obrem a potom bílým trpaslíkem. Po cestě vyčerpal všechny své energetické rezervy ve formě vodíku a helia. Nejnepříjemnější je, že neustále se rozšiřující Slunce roztaví Merkur, Venuši a možná Zemi. V každém případě život na planetě úplně zmizí.
Lidstvo je tedy povinné myslet na svou budoucnost a organizovat přesídlení do jiných světů mimo naši sluneční soustavu. Je to nevyhnutelné. Skvělé mysli: Ruský vědec Tsiolkovsky, britský astrofyzik Stephen Hawking, o tom hovořil přímo. Měsíc, Mars, Ceres, Pluto - seznam potenciálních kolonií se rozšiřuje. Takže: „Nechte sluneční vítr foukat do plachet kosmických lodí pozemšťanů a zaútočit na obrovskou vesmír!“