что такое солнечный ветер и с какой скоростью он дует
Что такое солнечный ветер и как он влияет на Землю?
Потоки движущегося воздуха принято называть ветром. Подобное наблюдается не только на Земле, но и на других планетах и даже звездах. Ученые выяснили, что существует и солнечный ветер, а также доказали его прямое влияние на погоду и даже самочувствие людей. О природе этого явления — в материале 24СМИ.
Что собой представляет солнечный ветер
Солнечный ветер представляет собой ионизированные частицы, которые исходят от Солнца. Светило выбрасывает в разных направлениях потоки, которые состоят из водородно-гелиевой плазмы. Температура короны звезды огромна, а следовательно, и скорость движения электронов c ионами в ней столь велика, что гравитационные силы не способны удержать вещество. Итогом становится то, что некоторые частицы улетают в космическое пространство.
Не стоит путать рассматриваемое явление и солнечный свет. Первое — это поток ионизированных частиц. А второй — поток фотонов, которые не заряжены и находятся в непрерывном движении, развивая скорость до 300 000 км/с и достигая Земли за 8-16 секунд.
С какой скоростью «дует» солнечный ветер
Стоит оговориться, что глагол «дует» не слишком уместен к описанию этого явления, потому что солнечный ветер не аналогичен земному — речь идет не о воздухе, а о потоках звездного вещества. Ионизированные частицы за секунду пролетают по 400 километров, иногда разгоняясь до 500-800 км/с.
Исследователи разделяют два вида солнечного ветра:
Также ученые зафиксировали возмущенные потоки, скорость которых равна 1000-1200 км/с. Подобное явление возникает из-за корональных выбросов, которые и становятся причиной магнитных бурь.
Влияние на Землю
Солнечный ветер неоднороден — по мере вращения звезды быстрые и медленные потоки пересекаются с Землей. Постоянные изменения скорости движения частиц негативно отражаются на магнитосфере планеты, вызывая магнитные бури, полярное сияние и другие явления.
Ионизированные частицы передают энергию атомам газов атмосферы и вызывает свечение — полярное сияние. А когда энергичные заряженные частицы захватываются и удерживаются вокруг планеты магнитным полем, образуется радиационный пояс.
Схематическое изображение взаимодействия солнечного ветра с земной магнитосферой / Wikimedia
Также явление влияет на погоду, в том числе на формирование грозовых фронтов. В дни, когда заряженные частицы достигают Земли, в атмосфере чаще образуются молнии. А так как активность Солнца отслеживается спутниками, результаты исследования помогают вовремя узнать о вероятности сильной грозы.
Ученые доказали влияние явления на человеческий организм. Исследователи из российского Института имени Шафера СО РАН проанализировали количество обращений за медпомощью за определенный отрезок времени и выяснили, что в дни магнитных бурь самочувствие людей, страдающих от болезней сердца и сосудов, ухудшалось чаще.
На страже границ Солнечной системы
Таким образом, солнечный ветер — явление, которое представляет определенную опасность для Земли. Но одновременно необходимое для Солнечной системы, чтобы защитить последнюю от более разрушительных сил космоса. Потоки заряженных частиц вытесняют межзвездный газ. На границе столкновения солнечного ветра с космическими лучами образуется гелиопауза — стена горячей плазмы. Эта область ослабляет радиацию, которая исходит от других звезд и взрывов сверхновых.
НАСА выпустила зонд Voyager 2, который в 2018 году прошел гелиопаузу. Объект собрал информацию о температуре этой области, которая на границе Солнечной системы достигает 31 000 °C. Этот показатель оказался выше того, что рассчитали ученые. Исследователи сделали вывод, что сила столкновения солнечного ветра с космическими лучами гораздо мощнее, чем предполагалось раньше.
Изучение явления
Первые предположения о существовании солнечного ветра появились в середине XIX века. Эту мысль озвучил еще в 1859 году астроном из Великобритании Ричард Кэррингтон. При наблюдении за имевшей место в то время вспышкой на Солнце исследователь заметил, что на следующий день на Земле началась геомагнитная буря. Ученый выдвинул гипотезу, что между этими явлениями есть связь.
Через 70 лет астрономы рассчитали температуру короны Солнца — свыше 1 млн градусов по Цельсию. Британский геофизик Сидни Чепмен заметил, что при подобных температурных показателях газ рассеивает тепло на сотни тысяч километров от орбиты Земли. Вклад в изучение природы этого явления в астрономии внес немецкий ученый Людвиг Бирманн, который доказывал существование ветра с помощью комет, наблюдаемых в Солнечной системе. Исследователь обратил внимание, что хвост этих объектов направлен в противоположную сторону от звезды. Астроном считал, что хвост появляется из-за потока частиц, оказывающих давление на газ.
Определение «солнечный ветер» ввел в 1958 году американец Юджин Паркер. Астроном проанализировал исследования Бирмана и Чепмена и заметил следующее: теплопроводность солнечной короны столь хороша, что температура ее верхних слоев остается в достаточной степени высокой и на таком удалении от ядра светила, где гравитация звезды ослабевает. Это и позволяет составляющим «ветер» ядрам гелия, протонам и электронам улетать в межзвездное пространство.
Пионер гелиофизики астроном Юджин Паркер первым использовал термин «солнечный ветер» (Kennedy Space Center, 2018) / Kim Shiflett/NASA
Предположения получили доказательную базу в 1959 году. Исследования проходили на запущенной СССР станции «Луна-1». А в 2016 году в обсерватории NASA STEREO удалось засечь сам процесс возникновения ионизированных потоков частиц.
Магнитные бури тысячелетия
В ходе исследований уже упомянутый Кэррингтон заметил связь между вспышками на центральной звезде Солнечной системы и изменениями в магнитосфере Земли. В сентябре 1859 года астроном зафиксировал магнитную бурю, которая стала самой мощной за историю исследования этого явления и получила название «Событие Кэррингтона».
Ученый зафиксировал солнечные пятна на поверхности звезды. Вспышка спровоцировала корональный выброс, который достиг поверхности Земли за 18 часов вместо 3-4 дней. Геомагнитная буря, которая началась 1 сентября 1859 года, вывела из строя телеграфы в Европе и США, а северное сияние наблюдалось даже над Карибами.
В марте 1989 года случилась еще одна геомагнитная буря, ставшая мощнейшей с начала космической эпохи, которую исследователи назвали «Квебекской тьмой». В давшей имя событию провинции Канады генераторы электричества вышли из строя, и 6 млн человек остались без света. Событие доказало прямую связь между вспышками на Солнце и работой техники.
В июле 2012 года произошел еще один мощный корональный выброс. По силе эта геомагнитная буря соперничать могла с «Событием Кэррингтона». К счастью, та часть солнечной атмосферы, где произошла вспышка, была повернута в противоположную сторону от Земли.
Перспективные источники энергии
Солнечный ветер привлекает исследователей как источник энергии. Сотрудники Washington State University полагают, что 8400-километровые солнечные паруса помогут собрать энергию ветра — таким образом планируется добывать 1 квинтиллион ГВт энергии. Также ученые планируют исследовать турбулентность этого явления, чтобы научиться получать из звездной плазмы термояд — на примере «ветра» астрономы хотят узнать, в каких условиях плазма стабильна, что упростит поставленную задачу.
Что такое солнечный ветер и с какой скоростью он дует?
Человек привык называть ветром потоки движущегося воздуха. Оказывается, существует и солнечный ветер, который к воздуху не имеет никакого отношения.
Солнечным ветром называют поток заряженных частиц, испускаемый Солнцем. В основном он состоит из электронов, имеющих отрицательный заряд, а также протонов (то есть ядер водорода) и альфа-частиц (ядер гелия), заряд которых положителен. Если сложить массу всех частиц, излучаемых Солнцем в течение секунды, то получится внушительная цифра в 1 млн тонн.
Стоит отметить, что сам солнечный свет не является ветром. Его можно рассматривать как поток фотонов, а эти частицы не имеют заряда. Именно из-за солнечного ветра на Земле происходят геомагнитные бури. Дело в том, что в некоторые периоды времени Солнце излучает больше заряженных частиц, чем обычно. Особенно велик их поток во время солнечных вспышек.
Впервые гипотезу о солнечном ветре высказал Кэррингтон в 1859 г. Он заметил, что именно после солнечных вспышек происходят геомагнитные бури. Однако экспериментально существование солнечного ветра было доказано только через век, когда в январе 1959 года советский спутник «Луна-1», на котором были установлены соответствующие измерительные приборы, был запущен в космос.
Принято выделят медленный и быстрый солнечный ветер. Первый имеет скорость около 300-500 км/с. Второй является менее плотным, но его скорость составляет 500-800 км/с.
Солнечный ветер является причиной наличия у планет магнитосферы и радиационных поясов. Из-за него же мы можем наблюдать полярное сияние. Теоретически солнечный ветер губителен для жизни, однако магнитное поле Земли защищает человечество от него.
Интересно, что граница Солнечной системы как раз определяется солнечным ветром. Дело в том, что частицы, из которых он состоит, сталкиваются с межзвездным веществом, а потому на больших расстояниях от Солнца солнечный ветер ослабевает. Граница между областью, в которой «дует» солнечный ветер, и областью, где уже преобладает межзвездное вещество, и является границей (точнее, одной из нескольких границ) Солнечной системы.
Список использованных источников
Солнечный ветер
Со́лнечный ве́тер (англ. Solar wind ) — поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300—1200 км/с в окружающее космическое пространство. Является одним из основных компонентов межпланетной среды.
Множество природных явлений связано с солнечным ветром, в том числе такие явления космической погоды, как магнитные бури и полярные сияния.
В отношении других звёзд употребляется термин звёздный ветер, так что по отношению к солнечному ветру можно сказать «звёздный ветер Солнца».
Не следует путать понятия «солнечный ветер» (поток ионизированных частиц) и «солнечный свет» (поток фотонов). В частности, именно эффект давления солнечного света (а не ветра) используется в проектах так называемых солнечных парусов.
Содержание
История
Вероятно, что первым предсказал существование солнечного ветра норвежский исследователь Кристиан Биркеланд (норв. Kristian Birkeland ) в 1916 г. «С физической точки зрения наиболее вероятно, что солнечные лучи не являются ни положительными ни отрицательными, но и теми и другими вместе». Другими словами, солнечный ветер состоит из отрицательных электронов и положительных ионов. [1]
Три года спустя, в 1919 Фридерик Линдеманн (англ. Frederick Alexander Lindemann ) также предположил, что частицы обоих зарядов, протоны и электроны, приходят от Солнца. [2]
В 1930-х годах ученые определили, что температура солнечной короны должна достигать миллиона градусов, поскольку корона остается достаточно яркой при большом удалении от Солнца, что хорошо видно во время солнечных затмений. Позднее спектроскопические наблюдения подтвердили этот вывод. В середине 50-х британский математик и астроном Сидни Чепмен определил свойства газов при таких температурах. Оказалось, что газ становится великолепным проводником тепла и должен рассеивать его в пространство за пределы орбиты Земли. В то же время немецкий ученый Людвиг Бирманн (нем. Ludwig Franz Benedikt Biermann ) заинтересовался тем фактом, что хвосты комет всегда направлены прочь от Солнца. Бирманн постулировал, что Солнце испускает постоянный поток частиц, которые создают давление на газ, окружающий комету, образуя длинный хвост. [3]
Тремя годами позже Юджин Паркер (англ. Eugene N. Parker ) сделал вывод, что горячее течение от Солнца в чепменовской модели и поток частиц, сдувающий кометные хвосты в гипотезе Бирманна — это два проявления одного и того же явления, которое он назвал «солнечным ветром». [5] [6] Паркер показал, что даже несмотря на то, что солнечная корона сильно притягивается Солнцем, она столь хорошо проводит тепло, что остается горячей на большом расстоянии. Так как с расстоянием от Солнца его притяжение ослабевает, из верхней короны начинается сверхзвуковое истечение вещества в межпланетное пространство. Более того, Паркер был первым, кто указал, что эффект ослабления гравитации имеет то же влияние на гидродинамическое течение, что и сопло Лаваля: оно производит переход течения из дозвуковой в сверхзвуковую фазу. [7]
Теория Паркера была подвергнута жесткой критике. Статья, посланная в 1958 году Astrophysical Journal была забракована двумя рецензентами и только благодаря редактору, Субраманьяну Чандрасекару попала на страницы журнала.
Однако, ускорение ветра до высоких скоростей еще не было понято и не могло быть объяснено из теории Паркера. Первые численные модели солнечного ветра в короне с использованием уравнений магнитной гидродинамики были созданы Пневманом и Кноппом (англ. Pneuman and Knopp ) в 1971 г. [11]
В конце 1990-х с помощью Ультрафиолетового коронального спектрометра (англ. Ultraviolet Coronal Spectrometer (UVCS) ) на борту спутника SOHO были проведены наблюдения областей возникновения быстрого солнечного ветра на солнечных полюсах. Оказалось, что ускорение ветра много больше, чем предполагалось, исходя из чисто термодинамического расширения. Модель Паркера предсказывала, что скорость ветра становится сверхзвуковой на высоте 4 радиусов Солнца от фотосферы, а наблюдения показали, что этот переход происходит существенно ниже, примерно на высоте 1 радиуса Солнца, подтверждая, что существует дополнительный механизм ускорения солнечного ветра.
Характеристики
Из-за солнечного ветра Солнце теряет ежесекундно около одного миллиона тонн вещества. Солнечный ветер состоит в основном из электронов, протонов и ядер гелия (альфа-частиц); ядра других элементов и неионизированных частиц (электрически нейтральных) содержатся в очень незначительном количестве.
Хотя солнечный ветер исходит из внешнего слоя Солнца, он не отражает реального состава элементов в этом слое, так как в результате процессов дифференциации содержание некоторых элементов увеличивается, а некоторых — уменьшается (FIP-эффект).
Интенсивность солнечного ветра зависит от изменений солнечной активности и его источников. Многолетние наблюдения на орбите Земли (около 150 000 000 км от Солнца) показали, что солнечный ветер структурирован и обычно делится на спокойный и возмущенный (спорадический и рекуррентный). В зависимости от скорости, спокойные потоки солнечного ветра делятся на два класса: медленные (примерно 300—500 км/с около орбиты Земли) и быстрые (500—800 км/с около орбиты Земли). Иногда к стационарному ветру относят область гелиосферного токового слоя, который разделяет области различной полярности межпланетного магнитного поля, и по своим характеристикам близок к медленному ветру.
| Параметр | Средняя величина | Медленный солнечный ветер | Быстрый солнечный ветер |
|---|---|---|---|
| Плотность n, см −3 | 8,8 | 11,9 | 3,9 |
| Скорость V, км/с | 468 | 327 | 702 |
| nV, см −2 ·с −1 | 3,8·10 8 | 3,9·10 8 | 2,7·10 8 |
| Темп. протонов Tp, К | 7·10 4 | 3,4·10 4 | 2,3·10 5 |
| Темп. электронов Te, К | 1,4·10 5 | 1,3·10 5 | 1,0·10 5 |
| Te / Tp | 1,9 | 4,4 | 0,45 |
Медленный солнечный ветер
Медленный солнечный ветер порождается «спокойной» частью солнечной короны (областью корональных стримеров) при её газодинамическом расширении: при температуре короны около 2·10 6 К корона не может находиться в условиях гидростатического равновесия, и это расширение при имеющихся граничных условиях должно приводить к разгону коронального вещества до сверхзвуковых скоростей. Нагрев солнечной короны до таких температур происходит вследствие конвективной природы теплопереноса в фотосфере солнца: развитие конвективной турбулентности в плазме сопровождается генерацией интенсивных магнитозвуковых волн; в свою очередь при распространении в направлении уменьшения плотности солнечной атмосферы звуковые волны трансформируются в ударные; ударные волны эффективно поглощаются веществом короны и разогревают её до температуры (1—3)·10 6 К.
Быстрый солнечный ветер
Потоки рекуррентного быстрого солнечного ветра испускаются Солнцем в течение нескольких месяцев и имеют период повторяемости при наблюдениях с Земли в 27 суток (период вращения Солнца). Эти потоки ассоциированы с корональными дырами — областями короны с относительно низкой температурой (примерно 0,8·10 6 К), пониженной плотностью плазмы (всего четверть плотности спокойных областей короны) и радиальным по отношению к Солнцу магнитным полем.
Возмущенные потоки
Феномены, порождаемые солнечным ветром
Благодаря высокой проводимости плазмы солнечного ветра магнитное поле Солнца оказывается вмороженным в истекающие потоки ветра и наблюдается в межпланетной среде в виде межпланетного магнитного поля.
Солнечный ветер образует границу гелиосферы, благодаря чему препятствует проникновению межзвёздного газа в Солнечную систему. Магнитное поле солнечного ветра значительно ослабляет приходящие извне галактические космические лучи. Локальное повышение межпланетного магнитного поля приводит к краткосрочным понижениям космических лучей, Форбуш-понижениям, а крупномасштабные уменьшения поля приводят к их долгосрочным возрастаниям. Так в 2009 году, в период затянувшегося минимума солнечной активности, интенсивность излучения вблизи Земли выросла на 19 % относительно всех наблюдаемых ранее максимумов. [13]
В культуре
Примечания
Литература
См. также
Ссылки
 Солнце | ||
|---|---|---|
| Структура | Ядро · Зона лучистого переноса · Конвективная зона |  |
| Атмосфера | Фотосфера · Хромосфера · Солнечная корона | |
| Расширенная структура | Гелиосфера (Гелиосферный токовый слой · Граница ударной волны) · Гелиосферная мантия · Гелиопауза · Головная ударная волна | |
| Относящиеся к Солнцу феномены | Солнечное затмение · Солнечная активность (Солнечные пятна · Солнечные вспышки · Корональные выбросы массы) · Солнечная радиация (Вариации солнечного излучения) · Корональные дыры · Корональные петли · Факелы · Гранулы · Флоккулы · Протуберанцы и волокна · Спикулы · Супергрануляция · Солнечный ветер · Волна Мортона | |
| Связанные темы | Солнечная система · Солнечное динамо · Звёздная эволюция | |
| Спектральный класс: G2 | ||
Полезное
Смотреть что такое «Солнечный ветер» в других словарях:
СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР — постоянный радиальный поток плазмы солн. короны в межпланетное пр во. Поток энергии, идущий из недр Солнца, нагревает плазму короны до 1,5 2 млн. К. Пост. нагрев не уравновешивается потерей энергии за счёт излучения, т. к. плотность короны мала.… … Физическая энциклопедия
СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР — СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР, поток плазмы солнечной короны, заполняющий Солнечную систему до расстояния 100 астрономических единиц от Солнца, где давление межзвездной среды уравновешивает динамическое давление потока. Основной состав протоны, электроны, ядра … Современная энциклопедия
СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР — СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР, устойчивый поток заряженных частиц (главным образом, протонов и электронов), разгоняемый высокой температурой солнечной КОРОНЫ до скоростей, достаточно больших, чтобы частицы преодолели тяготение Солнца. Солнечный ветер отклоняет … Научно-технический энциклопедический словарь
Солнечный ветер — СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР, поток плазмы солнечной короны, заполняющий Солнечную систему до расстояния 100 астрономических единиц от Солнца, где давление межзвездной среды уравновешивает динамическое давление потока. Основной состав протоны, электроны, ядра … Иллюстрированный энциклопедический словарь
СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР — истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц несколько десятков в 1 см³ … Большой Энциклопедический словарь
СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР — «СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР», СССР, ЭКРАН (ОСТАНКИНО), 1982, цв. Телесериал. Героиня киноромана молодой ученый Надежда Петровская, работающаянад проблемами, находящимися на стыке различных наук.Последняя работа в кино Андрея Попова (39 ролей в кино). В… … Энциклопедия кино
Солнечный ветер — представляет собой постоянное радиальное истечение плазмы солнечной короны (См. Солнечная корона) в межпланетное пространство. Образование С. в. связано с потоком энергии, поступающим в корону из более глубоких слоев Солнца. По видимому,… … Большая советская энциклопедия
солнечный ветер — истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц от нескольких единиц до нескольких десятков в 1 см3. * * *… … Энциклопедический словарь
солнечный ветер — косм. Поток заряженных частиц, исходящий от Солнца. В основном солнечный ветер состоит из полностью или частично ионизированных водорода и гелия (вещество, находящееся в таком состоянии, получило название плазмы), которые летят со средней… … Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого
солнечный ветер — Saulės vėjas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. solar wind vok. Sonnenwind, m rus. солнечный ветер, m pranc. vent solaire, m … Fizikos terminų žodynas
Солнечный ветер
Солнечный ветер – это поток заряженных частиц, исходящий из верхнего, наиболее горячего слоя Солнца – солнечной короны. С ним связано много явлений, таких, как, например, магнитная буря или полярное сияние.
Как появляется поток ионизированных частиц и из чего он состоит
Солнечный ветер состоит из положительно и отрицательно заряженных ионов. В свою очередь, они формируются в недрах Солнца, где, не прекращаясь, происходят термоядерные реакции образования гелия из водорода. Температура термоядерных реакций – десятки миллионов градусов. Горячий газ, состоящий из ионизированных частичек, вырывается из звезды и распространяется на миллионы километров. Поразительно, но таким образом наша дневная звезда теряет каждую секунду приблизительно один миллион тонн вещества.
Солнечный ветер состоит из:
В малом количестве в солнечный ветер входят ядра прочих элементов. Кинетическая энергия заряженных частиц – от 0,5 до 10 электронвольт.
Размеры Солнца огромны: его объём в 109 раз больше земного. Из-за гравитационных сил ионизированный газ находится внутри этого гигантского объёма, однако под действием высокой температуры вырывается наружу в виде микровзрывов. Из-за этого солнечная корона нагревается до миллиона градусов и выше.
Как был открыт солнечный ветер
Впервые предположение о том, что существует постоянный поток заряженных частиц, распространяющихся от Солнца, высказал Р. Керрингтон в середине позапрошлого века. В 1916 г. норвежцем К. Биркеландом было установлено, что солнечный ветер состоит из электронов и положительно заряженных ионов. Позже было установлено, что протоны и электроны распространяются от Солнца.
Английский геофизик, астроном С. Сепмен предположил, что солнечная атмосфера является устойчивой. Ю. Ньюмен, американский астрофизик доказал, что материя может истекать из солнечной короны. Было установлено, что по мере удаления от дневной звезды скорость солнечного ветра возрастает, а потом снижается. Границы же распространения солнечного ветра до сих пор остаются неопределёнными. Позже астрономы определили, что любая звезда может источать звёздный ветер.
Германским учёным Л. Бирманом было предположено существование так называемого корпускулярного излучения Солнца. Он обнаружил, что заряженные частицы прорываются через участки Солнца, не покрытые магнитным полем в космическое пространство. Технические параметры солнечного ветра были измерены в 1959 году советской межпланетной станцией «Луна-2».
В 1962 году американский спутник «Маринер-2» провёл исследования солнечного ветра. В дальнейшем изучения проводились станцией SOHO и другими космическими программами.
В 2016 году американские учёные зафиксировали процесс формирования солнечного ветра. Этот процесс похож на выброс воды. Поначалу поток идёт единой струёй, а затем распадается на многочисленные потоки. Так образуется облако из газа, которое способно достигать нашей планеты.
В 2020 году американский зонд записал «звуки», которые издаёт поток ионизированных частиц. Эти звуки напоминают свист, шуршание и «чириканье». Механизм возникновения этих звуков остаётся невыясненным. Предполагается, что зонд будет приближаться к Солнцу и сделает примерно 21 оборот вокруг него. За это время многие особенности звезды будут детально изучаться. Вероятно, перед человечеством откроются некоторые загадки появления этого явления.
Быстро ли распространяется солнечный ветер
Непосредственно с Солнца заряженные частицы распространяются со скоростью от 300 до 450 километров в секунду. Во время вспышек на Солнце солнечный ветер может двигаться со скоростью 1200 километров в секунду или даже больше.
Отдаляясь от Солнца, заряженные частицы начинают двигаться быстрее. Скорость их движения около Земли – от 400 до 800 км в секунду. Заряженные частицы распространяются на расстояние десятков миллиардов километров от Солнца. Начиная с 10 млрд километров, скорость потоков ионизированных частиц неуклонно снижается.
Существует несколько видов солнечного ветра.
Распространяясь всё дальше от Солнца, солнечный ветер постепенно ослабевает. Примерно на расстоянии 95 астрономических единиц происходит торможение «ветра», и его скорость становится меньше скорости звука. Дальше, на расстоянии 135 астрономических единиц, поток заряженных частиц полностью тормозится. Эта граница называется гелиопаузой.
Как заряженные частицы влияют на Землю
Постоянно изменяющиеся потоки заряженных частиц могли бы полностью уничтожить всё живое на нашей планете. Однако Земля имеет мощную защиту от этой опасности – магнитное поле. Благодаря магнитному полю Земле удаётся избежать столкновения с космическими врагами. Однако из-за неустойчивости магнитного поля и изменяющегося потока заряженных частиц на планете часто появляются магнитные бури.
Благодаря деятельности советского учёного А. Чижевского удалось установить действие изменяющейся активности звезды не только на организм человека, но и на урожайность культурных растений, размножение, активность животных. Также обнаружена цикличность изменения магнитного поля.
Солнечный ветер вызывает магнитные бури, полярные сияния. Установлено также, что количество молний зависит от интенсивности потока ионизированных частиц. Он способен вызывать усиление выхода газообразного радона из поверхности Земли. Магнитные бури повышают активность электрического поля у земной поверхности, что приводит к изменениям атмосферного давления.
Солнечный ветер представляет опасность:
Угрозы внезапных магнитных бурь создали потребность в их прогнозировании, тщательном наблюдении за главным светилом Солнечной системы. На всех метеостанциях земного шара работает оборудование, которое сигнализирует об изменении магнитного поля планеты.
Можно ли использовать солнечный ветер
Учёные всего мира работают над проблемами и перспективами использования солнечного ветра для блага цивилизации. Так, финский учёный П. Янхунен создал так называемые «электрические паруса» и «солнечные паруса». Это космические аппараты, которые двигаются за счёт заряженных частиц, исходящих от Солнца. Попытка запуска космического паруса была неудачной, он не раскрылся.
Существуют проекты использования заряженных частиц для передачи и сохранения информации, создания на планетных орбитах космических электростанций. К примеру, американский учёный Ф. Дайсон предположил, что в будущем высокоразвитой земной цивилизации будет доступно создание некоего сферообразного объекта вокруг Солнца, который бы собирал всю энергию. Этот же Дайсон допустил, что таким способом можно будет искать внеземные цивилизации.
Исследователи Вашингтонского университета разработали практичную концепцию применения ионизированного активного излучения – космические спутники. С их помощью можно собирать и перераспределять электроны, источником которых является солнечный ветер. Наличие спутника с километровым стержнем и парусом в 8 тыс. км. позволит человечеству полностью отказаться от всех видов энергии, перейдя только на ту, что извлекается из ионизированного потока частиц. Этот источник энергии (триллион миллиардов мегаватт) практически неиссякаем.
Существуют проекты передачи энергии, получаемой из спутника Дайсона-Харропа с помощью лазерных лучей. На данном этапе развития человеческой цивилизации создать такой луч (по сути, «кабель») невозможно. Сам спутник должен быть вне плоскости эклиптики, а лазерный луч даст такое пятно, что покроет собой всю планету. А вот применение небольших спутников, заменяющих мощные солнечные батареи вполне возможно. Предположительно, что в недалёком будущем ими можно будет заменить ядерные реакторы.
Какое будущее нашей звезды
Солнце ещё будет существовать как минимум 5 миллиардов лет. Каждую секунду в недрах звезды 600 млн тонн водорода превращается в гелий. При этом масса Солнца уменьшается ежесекундно на 4 млн тонн. После исчерпания водородных запасов Солнце превратится сначала в красного гиганта, а затем и в белого карлика. При этом будут исчерпаны и все запасы гелия. В этих условиях рано или поздно перед человечеством встанет проблема переселения на другие планеты. Использование солнечного ветра для этих целей является перспективным.
Если Солнце станет красным гигантом, оно будет испускать поток заряженных частиц. Предположительно, что его мощность заметно возрастёт. Для Земли это не будет иметь никакого значения, так как она может быть поглощённой Солнцем. Но даже если планета и останется (это более вероятно, потому что она несколько удалится от звезды), для неё наступят не самые лучшие времена. Сначала под воздействием высокой температуры, парникового эффекта погибнут высшие формы жизни. В дальнейшем наша планета полностью избавится от океанов (они испарятся). По мере дальнейшего повышения температуры планета станет выжженной и полностью непригодной для жизни. Это случится примерно через 4 млрд лет.
Наконец, Солнце пройдёт фазу развития красного гиганта. Его внешняя оболочка взорвётся, образуя планетарную туманность. В её центре образуется белый карлик. На протяжении миллиардов лет эта звезда будет медленно угасать. Следовательно, и интенсивность солнечного ветра будет постепенно сходить на нет. После остывания образуется чёрный карлик. Для его остывания до температуры минус 268 градусов потребуется около 5 квадриллионов лет.
Звёздный ветер испускают все звезды, и Солнце не исключение. Потоки заряженных частиц способны распространяться на десятки миллиардов километров. Солнечный ветер имеет огромное влияние на всё живое и на хозяйственную деятельность человека. Овладение колоссальной энергией заряженных частиц открывает перед человечеством перспективы полного преодоления энергетического дефицита.