Ce este un vânt solar?
În fiecare moment, Soarele radiază în spațiu un flux de particule ionizate emise de stratul exterior (corona solară) cu o viteză extraordinară care atinge 1200 km / s. Nesfârșitul său „vârtej” înconjoară Pământul, pătrunde în spațiul sistemului solar și chiar merge mult dincolo de el. Toate stelele o pot emite, iar în acest caz se numește vânt stelar. Fluxul de particule ale Soarelui poate fi denumit și vântul stelar al Soarelui și nu va exista nicio eroare în acest sens.
Istoria conceptului
Ideea științifică a unei persoane despre lume suferă în mod constant schimbări. Procesul de negare a dogmelor și conceptelor anterioare face posibilă o privire nouă asupra realității existente.
Multă vreme, știința a considerat coroana statică a oricărei stele. Adică, forța gravitațională părea să echilibreze forța de presiune a exploziilor nucleare și termonucleare și nu a permis eliberarea fluxurilor de materie roșie-fierbinte de la sine în spațiul din jur.
Geofizicianul și astronomul englez Sidney Chapman a creat și dezvoltat teoria stabilității atmosferei solare. Ipoteza sa a împărțit comunitatea astrofizică. Toate acestea ar continua până în zilele noastre. Cu toate acestea, a fost găsit un bărbat care a respins hotărât și irevocabil opiniile celebrului om de știință.
Numele lui este Eugene Newman Parker. Astrofizicianul american a făcut o lovitură zdrobitoare conceptului colegului său englez. Cu evoluțiile sale de pionierat, el a fost capabil să dovedească ireversibilitatea fluxului de materie din coroană. Mai mult, a apărut un fapt foarte curios: pe măsură ce vă îndepărtați de Soare, viteza vântului solar crește semnificativ, atingând valori supersonice, apoi scade și devine stabilă. Apropo, limitele distribuției sale nu au fost încă determinate și își așteaptă descoperitorii.
Măsurătorile efectuate la prima navă spațială interplanetară au confirmat concluziile corecte ale lui Y. Parker. Puțin mai târziu, astronomii au descoperit vânturi stelare similare în imensitatea unui număr de galaxii.
Cum apare vântul solar?
Motivul apariției unui flux format dintr-un amestec de particule încărcate pozitiv și negativ este plasma care se formează constant în interiorul Soarelui. Apare ca urmare a reacțiilor interminabile de fuziune termonucleară, încălzind centrul stelei la câteva zeci de milioane de grade Celsius. Gazul ionizat încălzit în acest fel se desprinde rapid din „volumul limitat” condiționat, care zboară mult dincolo de granițele sistemului nostru stelar.
Fapt interesant: limitele acestui volum se datorează unor forțe gigantice ale gravitației, „ca și cum ar fi înfundarea exploziilor multor bombe cu hidrogen de un volum nelimitat”, care rezultă din dimensiunea enormă a luminarului nostru. Și este de 109 ori mai mare decât Pământul. Rezultatul procesului este încălzirea coronei soarelui la un milion de grade Celsius, datorită unei serii de microexplozii ale plasmei care „s-au rupt”.
În septembrie 2016, oamenii de știință americani care folosesc observatoarele NASA STEREO au reușit pentru prima dată să detecteze procesul apariției vântului solar. Conform afirmației lor, ceea ce se întâmplă este identic cu eliberarea de apă: mai întâi, curentul merge într-un singur flux, apoi se desparte în particule separate, care devin din ce în ce mai mici până se formează un „nor” gazos.
Studiul fenomenului
Cu șapte ani înainte de Yu. Parker, astronomul vest-german Ludwig Birman, studiind structura cozilor de cometă, a sugerat existența radiațiilor corpusculare de la Soare, numită acum vânt solar. Un flux de particule încărcate, care străbate găurile coronale (zonele de pe suprafața stelei noastre nu sunt acoperite de un câmp magnetic), se repezesc în spațiul deschis.
Pentru prima dată, parametrii tehnici ai vântului solar au fost măsurați la stația automată interplanetară sovietică Luna-2 în 1959.
Trei ani mai târziu, satelitul american „Mariner-2” a efectuat luni de cercetări asupra unui fenomen spațial unic. Studii suplimentare au fost continuate de către stația internațională SOHO și de o serie de programe naționale de management - NASA, SUA. Activitatea științifică privind studiul vântului solar și-a extins orizonturile de la suprafața Soarelui până la marginea sistemului stelar.
Viteza solară a vântului
Un mare interes științific și practic este măsurarea, precum și studiul legilor de mișcare a fluxului de plasmă cu hidrogen, care constituie baza vântului solar.
Iniţial particulele ionizate de heliu, hidrogen, fier, siliciu, sulf și o serie de alte elemente chimice se mișcă cu o viteză de 300-450 km / s.
Fapt interesant: în timpul rafalelor solare sau al expunerilor de masă coronală, viteza debitului crește, până la 1200 km / s! Vântul solar se transformă într-un „uragan solar”, provocând un întreg set de fenomene naturale și fizice unice.
În viitor, viteza solului a vântului solului crește, atingând 400 - 800 km / s lângă Pământ (aici se termină accelerația sa). 1.500.000 km / h (420 km / s) în regiunea Marte. La o distanță de până la 10 miliarde de km de sursa de radiație, viteza de mișcare a particulelor solare încărcate este de aproximativ - 1.000.000 km / h (280 km / s). Mai departe, sub influența mediului interstelar, slăbește.
Dinamica vântului solar este influențată de doi factori: forțele atractive ale soarelui și presiunea din interiorul fluxului. Calculele, susținute de cercetări practice (zboruri ale Voyager-ului american - 1, - 2 "și" Pioneer - 10, - 11 ") au arătat constanța vitezei de ieșire a particulelor încărcate opus, deja în afara orbitei planetei noastre.
Tipuri de vânt solar
Natura fluxului ionizat al soarelui este ordonată și se împarte în două tipuri:
- calm (lent sau rapid);
- indignat.
Calm - Lent
Vânt lent solar are loc în intestinele ecuatorului luminii noastre, în perioadele de expansiune termică a gazelor ionizate. Procesul dinamic accelerează plasma coronală la viteze supersonice de aproximativ 400 km / s. În structura sa, un flux lent este mai dens și mai lat decât unul rapid.
Calm - repede
Găurile coronale sunt locul de naștere al vântului solar rapid. Fluxurile acestui vânt pot expira luni întregi, „atacând” Pământul cu o periodicitate a rotirii Soarelui care durează 27 de zile.
Revoltat
Cauza fluxurilor perturbate este: manifestarea în sine a ejecției coronale, precum și apariția locurilor de compresie în spațiul interplanetar înainte de viitoarele ejecții de masă coronală sau de vânt rapid solar.
Valul de șoc interplanetar
Apariția unei unde de șoc cosmic este precedată de: „Atacul” unui vânt solar rapid pe un „frate lent”, Coliziunea unui flux încărcat de particule coronale cu magnetosfera Pământului, explozia unei supernove, coliziunea galaxiilor.
Fapt interesant: în urmă cu o lună și jumătate, a apărut un mesaj potrivit căruia NASA a putut măsura puterea undei de șoc a vântului solar. Plasarea constantă în spațiul 4 special echipat, echipat cu echipamentul necesar, sateliți multiscale; Cercetătorii americani au „literalmente” surprins un moment de succes științific. Și dublu: ca rezultat al experimentului, s-au obținut date de cea mai înaltă precizie privind natura și parametrii mișcării particulelor solare.
O undă de șoc este o regiune de coliziune a unui mediu cu mișcare rapidă (gaz) cu un fel de obstacol (de exemplu: vântul solar cu magnetosfera Pământului), care generează o „față” a unei schimbări accentuate a parametrilor fizici ai fluxului de intrare (presiune, densitate, temperatură, nivel de încărcare a particulelor) și o serie de alți indicatori).
Propagarea vântului solar în spațiu
Depărtându-se mai departe de „progenitorul” său - Soarele, vântul slăbește și trece prin mai multe zone de graniță. Primul dintre ele este scos din lumină la o distanță de 95 AU (AU - unitate astronomică egală cu distanța medie de la Pământ la Soare și care se ridică la 149 598 100 ± 750 km).Așa-numita „graniță a undelor de șoc”. Este pe ea frânarea vântului solar din viteze supersonice.
După ce a zburat încă 40 UA, fluxul de particule ionizate sub influența materiei interstelare este complet inhibat. Limita de inhibare determinată de procesele astrofizice se numește heliopauză. Regiunea spațială delimitată de heliopauză se numește heliosferă. Dimensiunile sale nu sunt aceleași:
- 73 a.u. din partea de sud;
- 85 a.u. din partea de nord.
Datele astrofizice au fost obținute datorită lansării a 2 nave spațiale americane din seria Voyager, destinate studierii limitelor sistemului solar. Mai recent, Voyager 2 a confirmat datele Voyager 1.
Vânt solar și pământ
Schimbarea continuă a fluxurilor de vânt solar ar putea distruge cu ușurință toată viața de pe suprafața Pământului. Pentru a vă proteja împotriva unei astfel de „arme formidabile” există un „scut de încredere” sub forma unei magnetosfera. Paritatea acestei confruntări este destul de variabilă și cauzează adesea furtuni geomagnetice. Nu este surprinzător, în 1990, termenul „vreme spațială”, care reflectă în principal starea actuală a câmpului magnetic al Pământului, a devenit relevant.
Creatorul științei heliobiologiei, studiind efectul luminii noastre asupra funcțiilor vitale ale organismelor terestre, a fost omul de știință sovietic A. L. Chizhevsky. Datorită lui și a unui număr de alți cercetători, a fost posibil să elucidați modelele efectului diferențelor de activitate solară asupra corpului uman, să crească și să scadă randamentul plantelor cultivate și să multiplicați și să reduceți populațiile de păsări, pești și animale.
Ciclicitatea perioadelor de impact ale Soarelui pe Pământ a fost descoperită și studiată. Rapoartele periodice ale nivelului de activitate a fundalului geomagnetic au devenit obișnuite. Persoanele care suferă de boli cronice au informațiile necesare pentru a lua medicamentul potrivit în timp util. Producția modernă de culturi și animale este, de asemenea, „armată” cu cunoștințe pentru a-și desfășura activitățile în mod optim.
Fapt interesant: Conform observațiilor lui N. S. Shcherbinsky, frecvența sosirii lăcustelor pe câmpuri coincide cu ritmul de 11 ani al Soarelui.
Știința merge înainte și îi cere pe cei mici. Astăzi, fiecare dintre ei poate primi specialitatea unui heliobiolog, după absolvirea unei instituții de învățământ superior specializate.
Fenomenele naturale cauzate de vântul solar
Vântul solar, care zboară în jurul Pământului, provoacă o mulțime de fenomene naturale. Printre ele: furtuni magnetice, aurore, curele de radiații ale planetei. Nu cu mult timp în urmă, un model a fost dezvăluit în creșterea numărului de fulgere dintr-o creștere a fluxului de particule ionizate ale stelei noastre.
Există o serie de fenomene geofizice generate de vântul solar. În câteva locuri, producția de radon gazos de pe suprafața pământului va crește, ceea ce poate duce la o creștere a radioactivității în atmosferă. Există o corelație între activitatea solară și o creștere a numărului de cutremure. O furtună magnetică schimbă în mod semnificativ câmpul electric de pe suprafața Pământului și duce la salturi în presiunea atmosferică.
Pericol de vânt solar
Emisiile puternice de pe suprafața luminii perturbă comunicațiile radio, interferează cu funcționarea computerelor, provoacă defecțiuni în rețelele de inginerie și generează curenți electrici „nocivi” în structurile și dispozitivele metalice.
Amenințările atacurilor eoliene solare, care conduc la multe probleme, au creat necesitatea unei observații și predicții atente a furtunilor magnetice de pe planeta noastră. Serviciile meteo din întreaga lume sunt echipate cu echipamentul necesar și semnalează în mod constant fluctuațiile fundalului magnetic al Pământului. O tehnologie a fost dezvoltată pentru a identifica viitorii focare de activitate seismică și pentru a avertiza populația de pericol iminent.
Fapt interesant: Există o ipoteză științifică a apariției apei pe suprafața lunară datorită influenței vântului solar.Detectarea lichidului dă naștere la speranță și optimism în perspectivele dezvoltării viitoare a celui mai apropiat „vecin”.
Perspective pentru utilizarea vântului solar
În lumina tuturor caracteristicilor existente ale unui fenomen cosmic atât de unic precum vântul solar, devine foarte interesant să găsim aplicații practice pentru acesta.
Pionierul creării așa-numitei „vele electrice”, „navigație solară” (o navă spațială care se deplasează datorită energiei particulelor încărcate ale vântului solar) a fost omul de știință finlandez - Pekka Jahunen.
În primăvara anului 2013, satelitul estonian ESTCube-1 echipat cu acest dispozitiv a fost lansat pe orbită. Din păcate, încercarea nu a reușit, deoarece vela nu s-a putut deschide.
Există și alte proiecte tentante: utilizarea fluxurilor de materie coronală pentru a transmite informații sau crearea de „ionostări” pe orbitele planetelor pentru a genera energie electrică.
Viitorul soarelui nostru
Analiza științifică oferă o prognoză pentru 5 miliarde de ani despre existența luminoasei noastre. Pierdând în fiecare secundă până la 600 de milioane de tone de hidrogen, este sortit să devină mai întâi un gigant roșu, apoi un pitic alb. Pe parcurs, după ce și-a epuizat toate rezervele de energie sub formă de hidrogen și heliu. Cel mai neplăcut lucru este că Soarele în continuă expansiune va topi Mercur, Venus și, eventual, Pământul. În orice caz, viața de pe planetă va dispărea complet.
Deci, umanitatea este obligată să se gândească la viitorul său și să organizeze relocarea în alte lumi din afara sistemului nostru solar. Este inevitabil. Minti minți: savantul rus Tsiolkovski, astrofizicianul britanic Stephen Hawking, a vorbit direct despre acest lucru. Luna, Marte, Ceres, Pluton - lista potențialelor colonii se extinde. Deci: „Lasă vântul solar să sufle în pânzele navelor spațiale ale pământenilor, asaltând imensitatea universului!”