Що таке сонячний вітер та як він виникає? Що собою являє Сонячний вітер? Сонячний вітер астрономії.
Наприкінці 40-х американський астроном С. Форбуш виявив незрозуміле явище. Вимірюючи інтенсивність космічних променів, Форбуш зауважив, що вона значно знижується у разі зростання сонячної активності і дуже різко падає під час магнітних бур.
Це було досить дивним. Скоріше, можна було очікувати протилежного. Адже Сонце є постачальником космічних променів. Тому, здавалося б, що вища активність нашого денного світила, то більше вписувалося частинок воно має викидати у навколишній простір.
Залишалося припустити, що зростання сонячної активності впливає земне магнітне полі в такий спосіб, що воно починає відхиляти частки космічних променів - відкидати їх. Шлях до Землі ніби замикається.
Пояснення здавалося логічним. Але, на жаль, як з'ясувалося невдовзі, воно було явно недостатнім. Підрахунки, зроблені фізиками, незаперечно свідчили, що зміна фізичних умов лише у безпосередній близькості від Землі неспроможна викликати ефекту такого масштабу, який спостерігається насправді. Очевидно, повинні існувати й якісь інші сили, що перешкоджають проникненню космічних променів у сонячну систему, і такі, які зростають із збільшенням сонячної активності.
Тоді і виникло припущення, що винуватцями загадкового ефекту є потоки заряджених частинок, що вириваються з поверхні Сонця і пронизують простір сонячної системи. Цей своєрідний «сонячний вітер» і очищає міжпланетне середовище, «виметаючи» із нього частки космічних променів.
На користь подібної гіпотези говорили також явища, які у кометах. Як відомо, кометні хвости завжди спрямовані від Сонця. Спочатку цю обставину пов'язували зі світловим тиском сонячних променів. Проте в середині поточного століття було встановлено, що лише світловий тиск не може викликати всіх явищ, що відбуваються в кометах. Розрахунки показали, що для утворення та відхилення кометних хвостів, що спостерігається, необхідний вплив не тільки фотонів, а й частинок речовини. До речі, такі частинки могли б збуджувати свічення іонів, що відбувається в кометних хвостах.
Власне, про те, що Сонце викидає потоки заряджених частинок - корпускул, було відомо і раніше. Однак передбачалося, що такі потоки мають епізодичний характер. Їх виникнення астрономи пов'язували з появою спалахів та плям. Але кометні хвости спрямовані у протилежний від Сонця бік завжди, а чи не лише у періоди посилення сонячної активності. Отже, і корпускулярна радіація, що заповнює простір сонячної системи, має постійно існувати. Вона посилюється зі зростанням сонячної активності, але є завжди.
Таким чином, навколосонячний простір безперервно обдувається сонячним вітром. З чого складається цей вітер і за яких умов він виникає?
Познайомимося із зовнішнім шаром сонячної атмосфери - «короною». Ця частина атмосфери нашого денного світила надзвичайно розріджена. Навіть у безпосередній близькості від Сонця її густина складає всього близько однієї стомільйонної частки густини земної атмосфери. Це означає, що у кожному кубічному сантиметрі навколосонячного простору міститься лише кілька сотень мільйонів частинок корони. Але так звана «кінетична температура» корони, яка визначається за швидкістю руху частинок, дуже велика. Вона сягає мільйона градусів. Тому корональний газ повністю іонізований і є сумішшю протонів, іонів. різних елементівта вільних електронів.
Нещодавно з'явилося повідомлення, що у складі сонячного вітру виявлено присутність іонів гелію. Ця обставина проливає заспівання на той механізм, за допомогою якого відбувається викид заряджених
частинок з поверхні Сонця. Якби сонячний вітер складався тільки з електронів і протонів, то ще можна було б припускати, що він утворюється за рахунок суто теплових процесів і є чимось на зразок пари, що утворюється над поверхнею киплячої води. Однак ядра атомів гелію в чотири рази важчі за протони і тому малоймовірно, щоб вони могли викидатися внаслідок випаровування. Швидше за все утворення сонячного вітру пов'язане з дією магнітних сил. Відлітаючи від Сонця, хмари плазми ніби забирають із собою і магнітні поля. Саме ці поля і є тим своєрідним «цементом», який «скріплює» воєдино частинки з різними масами та зарядами.
Спостереження та обчислення, проведені астрономами, показали, що в міру віддалення від Сонця щільність корони поступово зменшується. Але, виявляється, у районі орбіти Землі вона помітно відрізняється від нуля. У цій галузі сонячної системи на кожен кубічний сантиметр простору припадає від ста до тисяч корональних частинок. Іншими словами, наша планета знаходиться всередині сонячної атмосфери і, якщо хочете, ми маємо право називати себе не лише жителями Землі, а й жителями атмосфери Сонця.
Якщо поблизу Сонця корона більш менш стабільна, то в міру збільшення відстані вона прагне розширитися в простір. І що далі від Сонця, то вище швидкість цього розширення. Згідно з розрахунками американського астронома Е. Паркера, вже на відстані 10 млн. км корональні частинки рухаються зі швидкостями, що перевищують швидкість звуку. І в міру подальшого віддалення від Сонця та послаблення сили сонячного тяжіння ці швидкості зростають ще в кілька разів.
Таким чином, напрошується висновок про те, що сонячна корона – це і є сонячний вітер, що обдуває простір нашої планетної системи.
Ці теоретичні висновки були повністю підтверджені вимірами на космічних ракетах і штучних супутниках Землі. Виявилося, що сонячний вітер існує завжди і поблизу Землі "дме" зі швидкістю близько 400 км\сек. Зі збільшенням сонячної активності швидкість ця зростає.
Як далеко дме сонячний вітер? Питання це становить значний інтерес, проте для отримання відповідних експериментальних даних необхідно здійснити зондування космічними апаратами зовнішньої частини сонячної системи. Поки що це зроблено, доводиться задовольнятися теоретичними міркуваннями.
Однак однозначної відповіді отримати не вдається. Залежно від вихідних передумов, розрахунки призводять до різних результатів. В одному випадку виходить, що сонячний вітер затихає вже в районі орбіти Сатурна, в іншому - що існує ще на дуже великій відстані за орбітою останньої планети Плутона. Але це лише теоретично крайні межі можливого розповсюдження сонячного вітру. Вказати точну межу можуть лише спостереження.
Найбільш достовірними були б дані космічних зондів. Але в принципі можливі деякі непрямі спостереження. Зокрема, було помічено, що після кожного чергового спаду сонячної активності відповідне зростання інтенсивності космічних променів високих енергій, тобто променів, що надходять у сонячну систему ззовні, відбувається із запізненням приблизно на шість місяців. Очевидно, це і є саме той термін, який необхідний, щоб чергова зміна потужності сонячного вітру дійшла межі її поширення. Оскільки середня швидкість поширення сонячного вітру становить близько 2,5 астрономічної одиниці (1 астрономічна одиниця = 150 млн. км-середній відстані Землі від Сонця) на добу, це дає відстань близько 40-45 астрономічних одиниць. Інакше кажучи, сонячний вітер вичерпується десь у районі орбіти Плутона.
Існує постійний потік частинок, що викидаються із верхніх шарів атмосфери Сонця. Ми бачимо свідчення сонячного вітру довкола нас. Потужні геомагнітні бурі можуть пошкоджувати супутники та електричні системи Землі, і викликати красиві полярні сяйва. Можливо, найкращий його доказ, це довгі хвости комет, коли вони проходять поблизу Сонця.
Частинки пилу комети відхиляються вітром і несуть від Сонця, ось чому хвости комет завжди спрямовані від нашого світила.
Сонячний вітер: походження, характеристики
Він виходить із верхніх шарів атмосфери Сонця, яка називається короною. У цьому регіоні температура більше 1 мільйона Кельвінів, і частки мають заряд енергії більш ніж 1 кеВ. Існують практично два види сонячного вітру: повільний і швидкий. Цю різницю можна побачити в кометах. Якщо ви подивитеся на зображення комети уважно, то побачите, що вони часто мають два хвости. Один із них прямий, а інший більш вигнутий.
Швидкий сонячний вітер
Він рухається зі швидкістю 750 км/с, і астрономи вважають, що він походить із корональних дірок — регіонів, де силові лінії магнітного поля пробиваються до Сонця.
Повільний сонячний вітер
Він має швидкість близько 400 км/с і приходить з екваторіального поясу нашої зірки. Випромінювання сягає Землі, залежно від швидкості, від кількох годин, до 2-3 днів.
Повільний сонячний вітер ширший і щільніший, ніж швидкий, що створює великий, яскравий хвіст комети.
Якби не магнітне поле Землі, він знищив би життя нашій планеті. Однак, магнітне поле навколо планети захищає нас від радіації. Форма та розмір магнітного поля визначається силою та швидкістю вітру.
Може досягати значень до 1,1 мільйона градусів за Цельсієм. Тому, маючи таку температуру, частки рухаються дуже швидко. Гравітація Сонця не може втримати їх і вони залишають зірку.
Активність Сонця змінюється протягом 11-річного циклу. При цьому кількість сонячних плям, рівні радіації та маса викинутого у космос матеріалу змінюються. І ці зміни впливають на властивості сонячного вітру – його магнітне поле, швидкість, температуру та щільність. Тому сонячний вітер може мати різні властивості. Вони залежить від цього, де саме був його джерело на Сонце. І ще вони залежать від того, як швидко оберталася ця область.
Швидкість сонячного вітру вища за швидкість руху речовини корональних отворів. І сягає 800 кілометрів на секунду. Ці отвори виникають на полюсах Сонця та його низьких широтах. Вони набувають найбільших розмірів у періоди, коли активність на Сонці мінімальна. Температури речовини, що переноситься сонячним вітром, можуть досягати 800 000 °C.
У поясі коронального стримеру, розташованого навколо екватора, сонячний вітер рухається повільніше – близько 300 км. за секунду. Встановлено, що температура речовини, що переміщається у повільному сонячному вітрі сягає 1,6 млн. с.
Сонце та його атмосфера складаються з плазми та суміші позитивно та негативно заряджених частинок. Вони мають дуже високі температури. Тому матерія постійно залишає Сонце, яку забирає сонячний вітер.
Вплив на землю
Коли сонячний вітер покидає Сонце, він несе заряджені частинки та магнітні поля. Частки сонячного вітру, що випромінюються в усіх напрямках, постійно впливає на нашу планету. Цей процес викликає цікаві ефекти.
Якщо матеріал, що переноситься сонячним вітром, досягне поверхні планети, він завдасть серйозної шкоди будь-якій формі життя, яка існує на . Тому магнітне поле Землі є щитом, перенаправляючи траєкторії сонячних частинок навколо планети. Заряджені частинки хіба що «стікають» її межами. Вплив сонячного вітру змінює магнітне поле Землі таким чином, що воно деформується та розтягується на нічному боці нашої планети.
Іноді Сонце викидає великі обсяги плазми, відомі як викиди корональної маси (CME) або сонячні бурі. Найчастіше це відбувається у період активного періоду сонячного циклу, відомого як сонячний максимум. CME мають сильніший ефект, ніж стандартний сонячний вітер.
Деякі тіла Сонячної системи, як і Земля, екрановані магнітним полем. Але багато хто з них такого захисту не має. Супутник нашої Землі не має жодного захисту для своєї поверхні. Тому відчуває максимальну дію сонячного вітру. Меркурій, найближчий до Сонця планети, має магнітне поле. Воно захищає планету від звичайного стандартного вітру, проте воно не здатне протистояти потужнішим спалахам, таким як CME.
Коли високо- і низькошвидкісні потоки сонячного вітру взаємодіють один з одним, вони створюють щільні області, відомі як області з взаємодією, що обертається (CIR). Саме ці області спричиняють геомагнітні бурі при зіткненні із земною атмосферою.
Сонячний вітер та заряджені частинки, які він несе, можуть впливати на супутники Землі та Глобальні системи позиціонування (GPS). Потужні сплески можуть пошкодити супутники або викликати помилки визначення координат під час використання сигналів GPS у десятки метрів.
Сонячний вітер досягає всіх планет. Місія NASA New Horizons виявила його, коли мандрувала між і .
Вивчення сонячного вітру
Вченим відомо про існування сонячного вітру із 1950-х років. Але незважаючи на його серйозний вплив на Землю та космонавтів, вчені досі не знають багатьох його характеристик. Декілька космічних місій, здійснених в останні десятиліття, намагалися пояснити цю таємницю.
Запущена в космос 6 жовтня 1990 місія NASA Ulysses вивчала Сонце на різних його широтах. Вона вимірювала різні властивості сонячного вітру протягом десяти років.
Місія Advanced Composition Explorer () мала орбіту, пов'язану з однією з особливих точок, що знаходяться між Землею та Сонцем. Вона відома як точка Лагранжа. У цій галузі гравітаційні сили від Сонця та Землі мають однакове значення. І це дозволяє супутникові мати стабільну орбіту. Розпочатий у 1997 році експеримент ACE вивчає сонячний вітер та забезпечує вимірювання постійного потоку частинок у реальному масштабі часу.
Космічні апарати NASA STEREO-A та STEREO-B вивчають краї Сонця з різних боків, щоб побачити, як народжується сонячний вітер. За даними NASA, STEREO представила «унікальний та революційний погляд на систему Земля – Сонце».
Нові місії
NASA планує запуск нової місії з вивчення Сонця. Вона дає вченим надію дізнатися ще більше про природу Сонця та сонячного вітру. Сонячний зонд NASA Parker, що планується до запуску ( успішно запущено 12.08.2018 — Navigator) влітку 2018 року, буде працювати таким чином, щоб буквально «доторкнутися Сонця». Через кілька років польоту на орбіті, близькій до нашої зірки, зонд вперше в історії порине в корону Сонця. Це буде зроблено для того, щоб отримати комбінацію фантастичних зображень та вимірювань. Експеримент просуне вперед наше розуміння природи сонячної корони і покращить розуміння походження та еволюції сонячного вітру.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
В.Б.Баранов, Московський державний університет ім. М.В. Ломоносова
У статті розглядається проблема надзвукового розширення сонячної корони (сонячний вітер). Аналізуються чотири основні проблеми: 1) чинники закінчення плазми із сонячної корони; 2) чи однорідне таке закінчення; 3) зміна параметрів сонячного вітру з віддаленням від Сонця; 4) як сонячний вітер спливає у міжзоряне середовище.
Вступ
Минуло майже 40 років з того часу, як американський фізик Є. Паркер теоретично передбачив явище, яке отримало назву "сонячний вітер" і яке через кілька років було підтверджено експериментально групою радянського вченого К. Грінгауза за допомогою приладів, встановлених на космічних апаратах "Луна- 2" та "Місяць-3". Сонячний вітер є потіком повністю іонізованої водневої плазми, тобто газу, що складається з електронів і протонів приблизно однакової щільності (умова квазінейтральності), який з великою надзвуковою швидкістю рухається від Сонця. На орбіті Землі (на одній астрономічній одиниці (а.е.) від Сонця) швидкість VE цього потоку дорівнює приблизно 400-500 км/с, концентрація протонів (або електронів) ne = 10-20 частинок у кубічному сантиметрі, а їх температура Te дорівнює приблизно 100 000 К (температура електронів дещо вища).
Крім електронів і протонів у міжпланетному просторі було виявлено альфа-частинки (порядку кількох відсотків), невелику кількість більш важких частинок, а також магнітне поле, середня величина індукції якого опинилася на орбіті Землі близько кількох гам (1)
= 10-5 Гс).Небагато історії, пов'язаної з теоретичним передбаченням сонячного вітру
Протягом настільки тривалої історії теоретичної астрофізики вважалося, що це атмосфери зірок перебувають у гидростатическом рівновазі, тобто у стані, коли сила гравітаційного тяжіння зірки врівноважується силою, що з градієнтом тиску у її атмосфері (зі зміною тиску одиницю відстані r від центра зірки). Математично ця рівновага виражається у вигляді звичайного диференціального рівняння
| (1) |
де G - гравітаційна стала, M * - маса зірки, р - тиск атмосферного газу,
- Його масова щільність. Якщо розподіл температури T в атмосфері заданий, то з рівняння рівноваги (1) та рівняння стану для ідеального газу| (2) |
де R - газова постійна, легко виходить так звана барометрична формула, яка в окремому випадку постійної температури Т матиме вигляд
| (3) |
У формулі (3) величина p0 є тиск біля основи атмосфери зірки (при r = r0). З цієї формули видно, що за r
тобто на дуже великих відстанях від зірки тиск p прагне до кінцевої межі, яка залежить від значення тиску p0.Оскільки вважалося, що сонячна атмосфера, як і атмосфери інших зірок, перебуває у стані гідростатичного рівноваги, її стан визначалося формулами, аналогічними формулам (1), (2), (3) . Враховуючи незвичайне і до кінця ще незрозуміле явище різкого зростання температури приблизно від 10 000 градусів на поверхні Сонця до 1 000 000 градусів у сонячній короні, Чепмен розвинув теорію статичної сонячної корони, яка мала плавно переходити в міжзоряну , навколишню Сонячну систему.
Однак у своїй піонерській роботі Паркер звернув увагу на те, що тиск на нескінченності, що отримується з формули типу (3) для статичної сонячної корони, виявляється майже на порядок величини більше значення тиску, яке оцінювалося для міжзоряного газу на основі спостережень. Щоб усунути цю розбіжність, Паркер припустив, що сонячна корона не перебуває у стані статичної рівноваги, а безперервно розширюється в навколишнє Сонце міжпланетне середовище. При цьому замість рівняння рівноваги (1) він запропонував використовувати гідродинамічний рівняння руху виду
| (4) |
де в системі координат, пов'язаної із Сонцем, величина V являє собою радіальну швидкість руху плазми. Під
мається на увазі маса Сонця.При заданому розподілі температури Т система рівнянь (2) та (4) має розв'язки типу представлених на рис. 1. На цьому малюнку через a позначено швидкість звуку, а r* - відстань від початку координат, на якій швидкість газу дорівнює швидкості звуку (V = a). Очевидно, що тільки криві 1 та 2 на рис. 1 мають фізичний сенс для проблеми закінчення газу з Сонця, оскільки криві 3 і 4 мають не єдині значення швидкості в кожній точці, а криві 5 і 6 відповідають дуже великим швидкостям сонячної атмосфери, що не спостерігається в телескопи. Паркер проаналізував умови, за яких у природі здійснюється рішення, що відповідає кривій 1. Він показав, що для узгодження тиску, одержуваного з такого рішення, з тиском у міжзоряному середовищі найбільш реальний випадок переходу газу від дозвукової течії (при r< r*) к сверхзвуковому (при r >r*), і назвав таку течію сонячним вітром. Однак це твердження заперечувалося в роботі Чемберленом, який вважав найбільш реальним рішення, що відповідає кривій 2, що описує всюди дозвуковий "сонячний бриз". При цьому перші експерименти на космічних апаратах (див., наприклад, ), Що виявили надзвукові потоки газу від Сонця, не здавалися, судячи з літератури, Чемберлен досить достовірними.
| Рис. 1. Можливі розв'язки одновимірних рівнянь газової динаміки для швидкості V течії газу від поверхні Сонця у присутності сили гравітації. Крива 1 відповідає рішенню для сонячного вітру. Тут a – швидкість звуку, r – відстань від Сонця, r* – відстань, на якій швидкість газу дорівнює швидкості звуку, – радіус Сонця. |
Історія експериментів у космічному просторі блискуче довела правильність уявлень Паркера про сонячний вітер. Детальний матеріал про теорію сонячного вітру можна знайти, наприклад, у монографії .
Уявлення про однорідне закінчення плазми із сонячної корони
З одномірних рівнянь газової динаміки можна отримати відомий результат: за відсутності масових сил сферично-симетричний перебіг газу від точкового джерела може бути скрізь або дозвуковим, або надзвуковим. Присутність у рівнянні (4) гравітаційної сили (права частина) призводить до того, що з'являються рішення типу кривої 1 на рис. 1, тобто переходом через швидкість звуку. Проведемо аналогію з класичною течією в соплі Лаваля, яка є основою всіх надзвукових реактивних двигунів. Схематично цей перебіг показано на рис. 2.
| Рис. 2. Схема течії в соплі Лаваля: 1 - бак, званий ресивером, який з малою швидкістю подається дуже гаряче повітря, 2 - область геометричного підтискання каналу з метою прискорення дозвукового потоку газу, 3 - область геометричного розширення каналу з метою прискорення надзвукового потоку. |
У бак 1, званий ресивером, з дуже маленькою швидкістю подається газ, нагрітий до дуже високої температури (внутрішня енергія газу набагато більша за його кінетичну енергію спрямованого руху). Шляхом геометричного підтискання каналу газ прискорюється в області 2 (дозвукове протягом) доти, доки його швидкість не досягне швидкості звуку. Для подальшого його прискорення необхідно розширювати канал (область 3 надзвукового течії). У всій області течії прискорення газу відбувається за рахунок його адіабатичного (без підведення тепла) охолодження (внутрішня енергія хаотичного руху перетворюється на енергію спрямованого руху).
У аналізованій проблемі утворення сонячного вітру роль ресивера грає сонячна корона, а роль стінок сопла Лаваля - гравітаційна сила сонячного тяжіння. Відповідно до теорії Паркера, перехід через швидкість звуку має відбуватися десь на відстані кілька сонячних радіусів. Проте аналіз одержуваних теорії рішень показав, що температури сонячної корони недостатньо, щоб її газ міг прискоритися до надзвукових швидкостей, як це має місце теорії сопла Лаваля. Повинне існувати якесь додаткове джерело енергії. Таким джерелом нині вважається диссипація завжди присутніх у сонячному вітрі хвильових рухів (іноді їх називають плазмовою турбулентністю), що накладаються на середню течію, а сама течія вже не є адіабатичною. Кількісний аналіз таких процесів ще потребує свого дослідження.
Цікаво, що наземні телескопи виявляють на поверхні Сонця магнітні поля. Середня величина їх магнітної індукції оцінюється в 1 Гс, хоча в окремих фотосферних утвореннях, наприклад в плямах, магнітне поле може бути на порядки величини більше. Оскільки плазма є хорошим провідником електрики, то природно, що сонячні магнітні поля взаємодіють із її потоками від Сонця. У цьому випадку чисто газодинамічна теорія дає неповний опис аналізованого явища. Вплив магнітного поля протягом сонячного вітру можна розглянути лише рамках науки, що називається магнітної гідродинамікою. Які результати призводять такі розгляди? Відповідно до піонерської в цьому напрямку роботи (див. також ), магнітне поле призводить до появи електричних струмів j в плазмі сонячного вітру, що, у свою чергу, призводить до появи сили пондеромоторної j x B, яка спрямована в перпендикулярному до радіального напрямку. У результаті сонячного вітру з'являється тангенціальна компонента швидкості. Ця компонента майже на два порядки менша за радіальну, проте вона відіграє істотну роль у виносі з Сонця моменту кількості руху. Припускають, що остання обставина може відігравати істотну роль еволюції як Сонця, а й інших зірок, які мають " зоряний вітер " . Зокрема, для пояснення різкого зменшення кутової швидкості зірок пізнього спектрального класу часто залучається гіпотеза про передачу обертального моменту планетам, що утворюються навколо них. Розглянутий механізм втрати кутового моменту Сонця шляхом закінчення плазми відкриває можливість перегляду цієї гіпотези.
Постійний радіальний потік плазми сон. корони в міжпланетне вир-во. Потік енергії, що з надр Сонця, нагріває плазму корони до 1,5- 2 млн. до. пост. нагрівання не врівноважується втратою енергії рахунок випромінювання, т. до. корони мала. Надмірну енергію означає. ступеня забирають ч-ци С. в. (= 1027-1029 ерг/с). Корона, тобто не знаходиться в гідростатич. рівновазі, вона безперервно розширюється. За складом С. ст. не відрізняється від плазми корони (С. ст містить гл. обр. протони, ел-ни, трохи ядер гелію, іонів кисню, кремнію, сірки, заліза). У підстави корони (в 10 тис. км від фотосфери Сонця) ч-ци мають радіальну близько сотень м/с, з відривом дек. сон. радіусів вона досягає швидкості звуку в плазмі (100 -150 км/с), біля орбіти Землі швидкість протонів становить 300-750 км/с, які просторів. - Від дек. ч-ц до дек. десятків ч-ц на 1 см3. За допомогою міжпланетних косм. станцій встановлено, що до орбіти Сатурна щільність потоку ч-ц З. в. спадає за законом (r0/r)2, де r - відстань від Сонця, r0 - вихідний рівень. С. ст. забирає з собою петлі силових ліній сон. магн. поля, які утворюють міжпланетне магн. . Поєднання радіального руху ч-цС. ст. із обертанням Сонця надає цим лініям форму спіралей. Великомасштабна структура магн. поля на околицях Сонця має вигляд секторів, в яких брало поле спрямоване від Сонця або до нього. Розмір порожнини, зайнятої С. ст, точно не відомий (радіус її, мабуть, не менше 100 а. е.). Біля меж цієї порожнини динамічний. С. ст. має врівноважуватись тиском міжзоряного газу, галактич. магн. поля та галактич. косм. променів. На околицях Землі зіткнення потоку ч-ц З. в. з геомагн. полем породжує стаціонарну ударну хвилю перед земною магнітосферою (з боку Сонця, рис.).
С. ст. як би обтікає магнітосферу, обмежуючи її протяжність у пр-ві. Зміни інтенсивності С. ст, пов'язані зі спалахами на Сонці, явл. осн. причиною збурень геомагн. поля та магнітосфери (магн. бур).
За Сонце втрачає із С. ст. =2X10-14 частина своєї маси Mсон. Природно вважати, що закінчення в-ва, подібне до С. в., Існує і в ін. зірок (« »). Він повинен бути особливо інтенсивним у масивних зірок (з масою = дек. дес. Mсон) і з високою температурою поверхні (= 30-50 тис. К) і у зірок з протяжною атмосферою (червоних гігантів), т. к. в У першому випадку ч-ци сильно розвиненої зоряної корони мають досить високу енергію, щоб подолати тяжіння зірки, тоді як у другому - низька параболич. швидкість (швидкість вислизання; (див. КОСМІЧНІ ШВИДКОСТІ)). Значить. втрати маси зі зоряним вітром (= 10-6 Мсолн/рік і більше) можуть суттєво впливати на еволюцію зірок. У свою чергу, зірковий вітер створює в міжзоряному середовищі «бульбашки» гарячого газу - джерела рентг. випромінювання.
Фізичний енциклопедичний словник. - М: Радянська енциклопедія. . 1983 .
СОНЯЧНИЙ ВІТЕР - безперервний потік плазми сонячного походження, Сонце) в міжпланетний простір. При високих темп-pax, які існують в сонячній короні (1,5 * 10 9 К), тиск вищележачих шарів не може врівноважити газовий тиск речовинакорони, і корона розширюється.
Перші свідчення існування пост. потоку плазми від Сонця отриманіЛ. Бірманом (L. Biermann) у 1950-х pp. з аналізу сил, що діють на плазмові хвости комет. У 1957 Ю. Паркер (Е. Parker), аналізуючи умови рівноваги речовини корони, показав, що корона не може перебувати в умовах гідростатич. Порівн. характеристики С. в. наведено у табл. 1. Потоки С. в. можна розділити на два класи: повільні - зі швидкістю 300 км/сек і швидкі - зі швидкістю 600-700 км/сек. Швидкі потоки виходять з областей сонячної корони, де структура магн. поля близька до радіальної. корональними дірками. Повільні потокиС. в. пов'язані, мабуть, з областями корони, в яких брало є значить, Табл. 1. - Середні характеристики сонячного вітру на орбіті Землі
Швидкість | |
Концентрація протонів | |
Температура протонів | |
Температура електронів | |
Напруженість магнітного поля | |
Щільність потоку пітонів. | 2,4*10 8 см -2 *c -1 |
Щільність потоку кінетичної енергії | 0,3 ерг*см -2 *з -1 |
Табл. 2.- Відносний хімічний склад сонячного вітру
Відносний зміст |
|
Відносний зміст |
|
Крім осн. складових С. ст - протонів і електронів, у його складі також виявлені -частки, вимірювання іонізація. темп-ри іонів С. в. дозволяють визначати електроннутемпературу сонячної корони.
В СВ. спостерігаються разл. типи хвиль: ленгмюрівські, вістлери, іонно-звукові, хвилі в плазмі). Частина хвиль альвенівського типу генерується на Сонці, частина - збуджується вміжпланетному середовищі. Генерація хвиль згладжує відхилення ф-ції розподілу частинок від максвеллівської та в сукупності з впливом магн. поля на плазму призводить до того, що С. в. поводиться як суцільне середовище. Хвиліальвенівського типу відіграють велику роль у прискоренні малих складових С. 
Рис. 1. Масовий сонячний вітер. По горизонтальній осі -відношення маси частинки до її заряду, по вертикальній - число частинок, зареєстрованих в енергетичному вікні приладу за 10 с. Цифри зі значком «+» позначають заряд іона.
Потік С. в. є надзвуковим по відношенню до швидкостей тих типів хвиль, які забезпечують ефф. передачу енергії в С. в. (альвенівські, звукові). Альвенівське та звукове Маха число С.в. 7. При обтіканні С. в. перешкод, здатних ефективно відхиляти його (магн. поля Меркурія, Землі, Юпітера, Сатурна або провідні іоносфери Венери і, мабуть, Марса), утворюється головна ударна хвиля. хвилі, що дозволяє обтікати перешкоду. При цьому С. в. формується порожнина - магнітосфера (власна або індукована), форма і розміри якої визначаються балансом тиску магн. поля планети та тиску обтічного потоку плазми (див. Магнітосфера Землі, Магнітосфери планет).У разі взаємодії С. в. з непроводящим тілом (напр., Місяць) ударна хвиля не виникає. Потік плазми поглинається поверхнею, а за тілом утворюється порожнина, що поступово заповнюється плазмоюС. в.
На стаціонарний процес закінчення плазми корони накладаються нестаціонарні процеси, пов'язані з спалахів на Сонце.При сильних спалахах відбувається викид речовини з нижчих. областей корони у міжпланетне середовище. Магнітні варіації). 
Рис. 2. Поширення міжпланетної ударної хвилі та викиду від сонячного спалаху. Стрілками показано напрямок руху плазми сонячного вітру,
Рис. 3. Типи рішень рівняння розширення корони. Швидкість і відстань нормовані на критичну швидкість v к і критичну відстань R к. Рішення 2 відповідає сонячному вітру.
Розширення сонячної корони описується системою ур-ній збереження маси, v к)на нек-ром критич. відстані R до і подальшому розширенню з надзвуковою швидкістю. Це рішення дає зникаюче малозначення тиску на нескінченності, що дозволяє узгодити його з малим тиском міжзоряного середовища. Протягом цього Ю. Паркер назвав З. в. 
де m - маса протона, - показник адіабати, - маса Сонця. На рис. 4 показано зміну швидкості розширення з геліоцентрич. теплопровідність, в'язкість, 
Рис. 4. Профілі швидкості сонячного вітру для моделі ізотермічної корони при різних значеннях корональної температури.
С. ст. забезпечує осн. відтік теплової енергії корони, тому що теплопередача хромосферу, ел.-магн. корони та електронна теплопровідністьС. в. недостатні для встановлення теплового балансу корони. Електронна теплопровідність забезпечує повільне спадання температури С. в. з відстанню. світимість Сонця.
С. ст. виносить із собою у міжпланетне середовище корональне магн. поле. Вморожені в плазму силові лінії цього поля утворюють міжпланетне магн. поле (ММП). Хоча напруженість ММП невелика і щільність його енергії становить близько 1% від щільності кінетич. енергії С. ст, воно відіграє велику роль у термодинаміціС. в. та в динаміці взаємодій С. в. з тілами Сонячної системи, а також потоків С. в. між собою. Комбінація розширення С. в. з обертанням Сонця призводить до того, що магн. силові лінії, вморожені С. в., мають форму, B R і азимутальні компоненти магн. поля по-різному змінюються з відстанню поблизу площини екліптики: 
де – кут. швидкість обертання Сонця, і -радіальна компонента швидкостіС. в. індекс 0 відповідає вихідному рівню. З відривом орбіти Землікут між напрямом магн. поля та Rпорядку 45 °. За великих Л магн. 
Рис. 5. Форма силової лінії міжпланетного магнітного поля. - кутова швидкість обертання Сонця, і - радіальна компонента швидкості плазми, R - геліоцентрична відстань.
С. ст, що виникає над областями Сонця з разл. орієнтацією магн. поля, швидкість, темп-pa, концентрація частинок та ін) також в порівн. закономірнозмінюються в перерізі кожного сектора, що пов'язано з існуванням внутрішньосектора швидкого потоку С. в. Межі секторів зазвичай розташовуються внутрішньоповільного потоку С. в. Найчастіше спостерігаються 2 або 4 сектори, що обертаються разом із Сонцем. Ця структура, що утворюється при витягуванні С. в. великомасштабного магн. поля корони, може спостерігатися протягом дек. обертів Сонця. Секторна структура ММП - наслідок існування струмового шару (ТЗ) в міжпланетному середовищі, який обертається разом з Сонцем. ТС створює стрибок магн. поля -радіальні ММП мають різні знаки з різних боків ТЗ. Цей ТС, передбачений X. Альвеном (Н. Alfven), проходить через ті ділянки сонячної корони, які пов'язані з активними областями на Сонці, і поділяє зазначені області з разл. знаками радіальної компоненти сонячного магн. поля. ТСрозташовується приблизно в площині сонячного екватора і має складчастуструктуру. Обертання Сонця призводить до закручування складок ТС у спіралі (рис. 6). Перебуваючи поблизу площини екліптики, спостерігач виявляється то вище, то нижче ТЗ, завдяки чому потрапляє в сектори з різними знаками радіальної компоненти ММП.
Поблизу Сонця в С. ст. існують довготні і широтні градієнти швидкості, беззіткновитих ударних хвиль (рис. 7). Спочатку утворюється ударна хвиля, що поширюється вперед від кордону секторів (пряма ударна хвиля), а потім утворюється зворотна ударна хвиля, що поширюється до Сонця. 
Рис. 6. Форма геліо-сферного струмового шару. Перетин його з площиною екліптики (нахиленої до екватора Сонця під кутом ~ 7°) дає секторну структуру, що спостерігається, міжпланетного магнітного поля.
Рис. 7. Структура сектора міжпланетного магнітного поля. Короткі стрілки показують напрямок сонячного вітру, лінії зі стрілками - силові лінії магнітного поля, штрихпунктир - межі сектора (перетин площини малюнка з струмовим шаром).
Т. до. швидкість ударної хвилі менше швидкості С. ст, захоплює зворотну ударну хвилю в напрямку від Сонця. Ударні хвилі поблизу межсекторів утворюються з відривами ~1 а. е. і простежуються до відстаней в дек. а. е. Ці ударні хвилі, так само як і міжпланетні ударні хвилі від спалахів на Сонці і навколопланетні ударні хвилі, прискорюють частинки і є, тобто, джерелом енергійних частинок.
С. ст. простягається до відстаней ~100 а. е., де тиск міжзоряного середовища врівноважує динаміч. тиск С. в. Порожнина, що замітається С. в. Міжпланетне середовище). РозширюєтьсяС. в. разом із вмороженим у нього магн. полем перешкоджає проникненню Сонячну систему галактич. косміч. променів малих енергій і наводить кваріаціям косміч. променів величезних енергій. Явище, аналогічне С. в., Виявлено у нек-рих ін. Зірок (див. Зоряний вітер).
Літ.:Паркер Е. Н., Динамічні у міжпланетному середовищі, О. Л. Вайсберг.
Фізична енциклопедія. У 5-ти томах. - М: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. 1988 .
Дивитись що таке "СОНЯЧНИЙ ВІТЕР" в інших словниках:
СОНЯЧНИЙ ВІТЕР, потік плазми сонячної корони, що заповнює Сонячну систему до відстані 100 астрономічних одиниць від Сонця, де тиск міжзоряного середовища врівноважує динамічний тиск потоку. Основний склад протони, електрони, ядра. Сучасна енциклопедія
СОНЯЧНИЙ ВІТЕР, стійкий потік заряджених частинок (головним чином, протонів і електронів), що розганяється високою температурою сонячної КОРОНИ до швидкостей, досить великих, щоб частки подолали тяжіння Сонця. Сонячний вітер відхиляє … Науково-технічний енциклопедичний словник
