Kas yra saulės vėjas?
Kiekvieną akimirką Saulė į kosmosą spinduliuoja jonizuotų dalelių srautą, kurį skleidžia išorinis sluoksnis (saulės vainikėlis) milžinišku greičiu, siekiančiu 1200 km / s. Jos begaliniai sūkuriai supa Žemę, prasiskverbia į Saulės sistemos erdvę ir netgi peržengia jos ribas. Visos žvaigždės gali jį spinduliuoti, ir šiuo atveju jis vadinamas žvaigždžių vėju. Saulės dalelių srautas taip pat gali būti vadinamas žvaigždėtu Saulės vėjeliu ir jame nebus jokios klaidos.
Sąvokos istorija
Žmogaus mokslinė idėja apie pasaulį nuolat keičiasi. Ankstesnių dogmų ir sąvokų neigimo procesas leidžia naujai pažvelgti į esamą realybę.
Ilgą laiką mokslas laikė bet kurios žvaigždės statinę karūną. T. y., Atrodė, kad gravitacijos jėga subalansuoja branduolinių ir termobranduolinių sprogimų slėgio jėgą, ir neleido raudonai karštųjų medžiagų srautams išleisti iš savęs į aplinkinę erdvę.
Anglų geofizikas ir astronomas Sidney Chapmanas savo laiku sukūrė ir išplėtojo saulės atmosferos stabilumo teoriją. Jo hipotezė išskaidė astrofizikų bendruomenę. Visa tai tęsis iki mūsų laikų. Tačiau buvo rastas vyras, kuris ryžtingai ir neatšaukiamai paneigė garsaus mokslininko požiūrį.
Jo vardas yra Eugene Newman Parker. Amerikiečių astrofizikas savo kolegos iš Anglijos sumanymą išgąsdino. Savo novatoriškais įvykiais jis sugebėjo įrodyti materijos nutekėjimo iš karūnos negrįžtamumą. Be to, paaiškėjo labai keistas faktas: tolstant nuo Saulės saulės vėjo greitis žymiai padidėja ir pasiekia viršgarsines reikšmes, tada sumažėja ir tampa stabilus. Beje, jos platinimo ribos dar nėra nustatytos ir laukia savo atradėjų.
Pirmajame tarpplanetiniame erdvėlaivyje atlikti matavimai patvirtino Y. Parkerio išvadas. Šiek tiek vėliau astronomai panašių žvaigždžių vėjus atrado daugybės galaktikų platybėse.
Kaip atsiranda saulės vėjas?
Srauto, kurį sudaro teigiamai ir neigiamai įkrautų dalelių mišinys, atsiradimo priežastis yra plazma, nuolat susidariusi Saulės viduje. Jis atsiranda dėl be galo vykstančių sintezės reakcijų, įkaitinęs žvaigždės centrą iki kelių dešimčių milijonų laipsnių Celsijaus. Tokiu būdu įkaitintos jonizuotos dujos greitai išeina iš sąlyginai „riboto tūrio“, skrisdamos toli už mūsų žvaigždžių sistemos ribų.
Įdomus faktas: šio tūrio ribas lemia milžiniškos gravitacijos jėgos, „tarsi užkimštų daugelio neriboto tūrio vandenilio bombų sprogimus“, atsirandančios dėl milžiniško mūsų šviestuvo dydžio. Ir jis yra 109 kartus didesnis už Žemę. Proceso rezultatas yra saulės vainikinio įkaitinimas iki milijono laipsnių Celsijaus dėl daugybės „pabėgusio laisvės“ plazmos mikroeksploatacijų.
2016 m. Rugsėjo mėn. Amerikiečių mokslininkams, pirmą kartą naudojantiems NASA STEREO observatorijas, pavyko nustatyti saulės vėjo atsiradimo procesą. Anot jų pareiškimo, tai, kas vyksta, yra identiška vandens išleidimui: pirmiausia upelis eina viena srove, tada suskyla į atskiras daleles, kurios tampa mažesnės ir mažesnės, kol susidaro dujinis „debesis“.
Reiškinio tyrimas
Septynerius metus prieš J. Parkerį Vakarų Vokietijos astronomas Liudvikas Birmanas, tyrinėdamas kometos uodegų struktūrą, pasiūlė, kad egzistuoja korpuskuliarinė saulės spinduliuotė, dabar vadinama saulės vėjeliu. Įkrautų dalelių srautas, prasiskverbiantis per vainikines skylutes (sritis, esančias mūsų žvaigždės paviršiuje, nepadengtas magnetiniu lauku), patenka į atvirą kosmosą.
Pirmą kartą saulės vėjo techniniai parametrai buvo išmatuoti sovietinėje tarpplanetinėje automatinėje stotyje „Luna-2“ 1959 m.
Po trejų metų amerikiečių palydovas „Mariner-2“ keletą mėnesių tyrinėjo unikalų kosmoso reiškinį. Tolesnius tyrimus tęsė tarptautinė stotis SOHO ir daugybė nacionalinių vadybos programų - NASA, JAV. Mokslinė veikla tiriant saulės vėją išplėtė jos akiratį nuo Saulės paviršiaus iki paties žvaigždžių sistemos krašto.
Saulės vėjo greitis
Didelis mokslinis ir praktinis interesas yra vandenilio plazmos, sudarančios saulės vėjo pagrindą, srauto judėjimo dėsnių tyrimas ir tyrimas.
Iš pradžių jonizuotos helio, vandenilio, geležies, silicio, sieros ir daugelio kitų cheminių elementų dalelės juda 300–450 km / s greičiu.
Įdomus faktas: saulės kaitros ar koronalinės masės išstūmimo metu srauto greitis padidėja iki 1200 km / s! Saulės vėjas virsta „saulės uraganu“, sukeliančiu daugybę unikalių gamtos ir fizinių reiškinių.
Ateityje saulės vėjo srauto greitis didės, siekia 400 - 800 km / s šalia Žemės (štai kur baigiasi jo pagreitis). 1 500 000 km / h (420 km / s) Marso regione. Iki 10 milijardų km atstumu nuo radiacijos šaltinio Saulės įkrautų dalelių judėjimo greitis yra maždaug - 1 000 000 km / h (280 km / s). Be to, veikiama tarpžvaigždinės terpės, ji silpnėja.
Saulės vėjo dinamiką įtakoja du veiksniai: patrauklios saulės jėgos ir slėgis srauto viduje. Skaičiavimai, pagrįsti praktiniais tyrimais („American Voyager“ skrydžiai - 1, - 2 “ir„ Pioneer - 10, - 11 “) parodė priešingai įkrautų dalelių nutekėjimo greičio, esančio jau už mūsų planetos orbitos, pastovumą.
Saulės vėjo tipai
Jonizuotas saulės srautas yra suskirstytas į dvi rūšis:
- ramus (lėtas ar greitas);
- pasipiktinęs.
Ramus - lėtas
Lėtus saulės vėjas mūsų jonizuojančių dujų šiluminio plėtimosi laikotarpiais atsiranda mūsų šviestuvo pusiaujo pusėse. Dinaminis procesas paspartina vainikinės plazmos viršgarsinį greitį maždaug 400 km / s. Savo struktūra lėtas srautas yra tankesnis ir platesnis nei greitas.
Ramus - greitas
Koroninės skylės yra greito saulės vėjo gimtinė. Šio vėjo srautai gali išnykti ištisus mėnesius, „atakuodami“ Žemę, kai Saulės sukimosi periodiškumas trunka 27 dienas.
Pasipiktinęs
Sutrikusių srautų priežastis yra pati koronalinio išstūmimo pasireiškimas, taip pat suspaudimo vietų atsiradimas tarpplanetinėje erdvėje prieš artėjančias vainikinės masės išstūmimus ar greitas saulės vėjas.
Tarpplanetinė šoko banga
Prieš kosminio šoko bangos pasirodymą: greito saulės vėjo „užpuolimas“ ant „lėto brolio“, koronalinių dalelių įkrovos srauto susidūrimas su Žemės magnetosfera, supernovos sprogimas, galaktikų susidūrimas.
Įdomus faktas: prieš pusantro mėnesio pasirodė žinia, kad NASA sugebėjo išmatuoti saulės vėjo smūgio bangos stiprumą. Nuosekliai patalpinti į kosmosą 4 specialiai įrengtus, aprūpintus reikiama įranga, daugialypius palydovus; Amerikos tyrinėtojai tiesiogine prasme „pagavo“ mokslinės sėkmės akimirką. Ir dvigubai: eksperimento metu buvo gauti aukščiausio tikslumo duomenys apie saulės dalelių judėjimo pobūdį ir parametrus.
Smūginė banga yra greitai judančios terpės (dujų) susidūrimo sritis su tam tikra kliūtimi (pavyzdžiui, saulės vėjas su Žemės magnetosfera), sukelianti staigų gaunamo srauto fizinių parametrų (slėgio, tankio, temperatūros, dalelių krūvio lygio) pokyčių „priekį“. ir daugybė kitų rodiklių).
Saulės vėjo plitimas erdvėje
Besitraukdamas toliau nuo savo „protėvio“ - Saulės, vėjas susilpnėja ir praeina per kelias pasienio zonas. Pirmasis iš jų pašalinamas iš žvaigždės 95 AU atstumu (AS - astronominis vienetas, lygus vidutiniam atstumui nuo Žemės iki Saulės ir lygus 149 598 100 ± 750 km).Vadinamoji „smūgio bangos riba“. Tai yra ant jos saulės vėjo stabdymas nuo viršgarsinio greičio.
Skraidę dar 40 AU, jonizuotų dalelių srautas, veikiamas tarpžvaigždinės medžiagos, yra visiškai slopinamas. Inhibicijos riba, kurią nustato astrofiziniai procesai, vadinama heliopause. Erdvinis regionas, kurį riboja heliopauzė, vadinamas heliosfera. Jos matmenys nėra vienodi:
- 73 a.u. iš pietų pusės;
- 85 a.u. iš šiaurės pusės.
Astrofiziniai duomenys buvo gauti paleidus 2 amerikiečių „Voyager“ serijos erdvėlaivius, skirtus Saulės sistemos riboms ištirti. Visai neseniai „Voyager 2“ patvirtino „Voyager 1“ duomenis.
Saulės vėjas ir žemė
Nuolat kintantys saulės vėjo srautai gali lengvai sunaikinti visą gyvybę Žemės paviršiuje. Norint apsisaugoti nuo tokio „ginklo, kuriam gali kilti pavojus“, yra „patikimas skydas“ magnetosferos pavidalu. Šios konfrontacijos paritetas yra gana įvairus ir dažnai sukelia geomagnetines audras. Nenuostabu, kad 1990 m. Tapo tinkamas terminas „kosminis oras“, kuris daugiausia atspindi dabartinę Žemės magnetinio lauko būklę.
Heliobiologijos mokslo kūrėjas, tyręs mūsų šviestuvo poveikį gyvybinėms sausumos organizmų funkcijoms, buvo sovietų mokslininkas A. L. Čiževskis. Jo ir daugelio kitų tyrinėtojų dėka buvo galima išaiškinti įstatymus, reglamentuojančius saulės aktyvumo skirtumų poveikį žmogaus organizmui, padidinti ir sumažinti dirbamų augalų derlių, padauginti ir sumažinti paukščių, žuvų, gyvūnų populiacijas.
Buvo ištirtas ir ištirtas Saulės smūgio į Žemę laikotarpių cikliškumas. Reguliarūs geomagnetinio fono aktyvumo lygio pranešimai tapo įprasti. Žmonės, kenčiantys nuo lėtinių ligų, turi reikiamą informaciją, kad laiku galėtų vartoti tinkamus vaistus. Šiuolaikinė augalininkystė ir gyvulininkystė taip pat yra „apsiginklavusi“ žiniomis, kad galėtų optimaliai vykdyti savo veiklą.
Įdomus faktas: Remiantis N. S. Shcherbinsky pastebėjimais, saldžiavaisio skėrio atvežimo į laukus dažnis sutampa su 11 metų Saulės ritmu.
Mokslas eina į priekį ir reikalauja jaunų žmonių. Šiandien kiekvienas iš jų gali gauti heliobiologo specialybę, baigęs specializuotą aukštojo mokslo įstaigą.
Natūralūs reiškiniai, kuriuos sukelia saulės vėjas
Saulės vėjas, skraidantis aplink Žemę, sukelia daugybę gamtos reiškinių. Tarp jų: magnetinės audros, auros, planetos radiacijos diržai. Ne taip seniai paaiškėjo, kad padidėjus žaibų skaičiui padidėja mūsų žvaigždės jonizuotų dalelių srautas.
Saulės vėjas sukelia daugybę geofizinių reiškinių. Kai kuriose vietose padidės dujinio radono išmetimas iš žemės paviršiaus, todėl atmosferoje gali padidėti radioaktyvumas. Yra ryšys tarp saulės aktyvumo ir padidėjusio žemės drebėjimų skaičiaus. Magnetinė audra reikšmingai keičia elektrinį lauką Žemės paviršiuje ir lemia atmosferos slėgio šuolius.
Saulės vėjo pavojus
Didelė spinduliuotės dalis iš šviestuvo paviršiaus sutrikdo radijo ryšį, trikdo kompiuterių darbą, sutrinka komunalinių tinklų veikimas ir sukuria „kenksmingas“ elektros sroves metalinėse konstrukcijose ir įrenginiuose.
Saulės vėjo atakų grėsmė, sukelianti daugybę problemų, sukėlė poreikį atidžiai stebėti ir numatyti magnetines audras mūsų planetoje. Orų tarnybos visame pasaulyje aprūpintos reikiama įranga ir nuolat signalizuoja apie Žemės magnetinio fono svyravimus. Buvo sukurta technologija, leidžianti nustatyti būsimo seisminio aktyvumo židinius ir įspėti gyventojus apie gresiantį pavojų.
Įdomus faktas: Yra mokslinė hipotezė, kad mėnulio paviršiuje vanduo gali atsirasti dėl saulės vėjo įtakos.Skysties aptikimas suteikia vilties ir optimizmo artimiausio kosminio „kaimyno“ plėtros ateityje perspektyvoje.
Saulės vėjo panaudojimo perspektyvos
Atsižvelgiant į visas egzistuojančias tokio unikalaus kosminio reiškinio, kaip saulės vėjas, ypatybes, tampa labai įdomu rasti jo praktinį pritaikymą.
Kuriant vadinamąją „elektrinę burę“, „saulės burę“ (erdvėlaivį, judantį dėl saulės vėjo įkrautų dalelių energijos), pradininku buvo Suomijos mokslininkas - Pekka Janhunen.
2013 m. Pavasarį į orbitą buvo paleistas Estijos palydovas „ESTCube-1“, kuriame įrengtas šis įrenginys. Deja, bandymas buvo nesėkmingas, nes burė negalėjo atidaryti.
Yra ir kitų viliojančių projektų: vainikinių medžiagų srautų naudojimas informacijai perduoti arba „jonostacijų“ sukūrimas planetų orbitose elektros energijai generuoti.
Mūsų saulės ateitis
Mokslinė analizė pateikia 5 milijardų metų mūsų šviestuvo egzistavimo prognozę. Kiekvieną sekundę prarandama iki 600 milijonų tonų vandenilio, ji pasmerkta pirmiausia tapti raudona milžine, o paskui balta nykštukė. Pakeliui išnaudojote visas savo energijos atsargas vandenilio ir helio pavidalu. Nemaloniausias dalykas yra tai, kad nuolat besiplečianti Saulė išlydys Merkurijų, Venerą ir galbūt Žemę. Bet kokiu atveju gyvybė planetoje visiškai išnyks.
Taigi žmonija privalo galvoti apie savo ateitį ir organizuoti persikėlimą į kitus pasaulius, esančius už mūsų Saulės sistemos ribų. Tai neišvengiama. Puikūs protai: Rusijos mokslininkas Tsiolkovskis, britų astrofizikas Stephenas Hawkingas kalbėjo tiesiai apie tai. Mėnulis, Marsas, Ceresas, Plutonas - potencialių kolonijų sąrašas plečiasi. Taigi: „Tegul saulės vėjas pūsta į žemiškų kosminių laivų burę ir šturmuoja visatos platybes!“