Что сдул с земли космический ветер
Спасительный солнечный ветер
На краю нашей солнечной системы идет постоянная борьба между солнечным ветром и межзвездными лучами. Космический аппарат Voyager 2 прошел через линию фронта.
Поток горячих заряженных частиц, постоянно изливающийся из Солнца, омывает всю солнечную систему радиацией, делая невозможной жизнь на любой планете, не защищенной атмосферой.
В прямом и переносном смысле дует солнечный ветер — но, как показывают новые наблюдения с края нашей солнечной системы, он также защищает все, к чему прикасается, от еще более разрушительных сил межзвездного пространства.
Поскольку солнечный ветер течет на миллиарды километров во всех направлениях, он создает пузырь энергии, который окружает всю нашу солнечную систему. На краю этого пузыря, где солнечный ветер, наконец, сталкивается с мощными космическими лучами, проходящими через межзвездное пространство, находится горячая стена плазмы, называемая гелиопаузой.
Эта космическая граница расположена примерно на расстоянии в 120 астрономических единиц (1 а.е
150 млн. км), где она помогает отклонять и ослаблять мощное излучение, испускаемое звездами и взрывами сверхновых.
Теперь, в серии исследований, опубликованных в журнале Nature Astronomy, астрономы впервые непосредственно проанализировали эту космическую границу, используя данные, собранные космическим кораблем Voyager 2, который прошел через гелиопаузу в межзвездное пространство.
В то время как Voyager 2 смог совершить плавный переход через гелиопаузу примерно за день, исследователи обнаружили, что плазменный барьер был значительно горячее и толще, чем предполагалось в предыдущих исследованиях, эффективно формируя физический экран между нашей солнечной системой и межзвездным пространством.
По словам соавтора исследования Эдварда Стоуна, астронома из Калифорнийского технологического института, который работал над программой Voyager с момента ее запуска в 1977 году, этот щит предотвращает проникновение около 70% космического излучения в нашу солнечную систему.
«Гелиопауза — это поверхность контакта, где сталкиваются два ветра — ветер солнца и ветер из космоса, который исходит от сверхновой, взорвавшейся миллионы лет назад», — сказал Стоун на пресс-конференции, посвященной новым исследованиям Voyager. «Только около 30% того, что находится вне пузыря, может попасть внутрь».
В ноябре 2018 года зонд НАСА Voyager 2 прошел гелиопаузу, став вторым искусственным объектом в истории, покинувшим нашу солнечную систему. (Его двойник, Voyager 1, стал первым в августе 2012 года — однако, Voyager 1 не смог точно проанализировать границу из-за неисправности датчика.)
Согласно информации, собранной Voyager 2 во время полета, температура в гелиопаузе достигла 31 000 градусов по Цельсию, что примерно вдвое больше, чем предсказывали предыдущие астрономические модели, что предполагает гораздо более сильное столкновение между солнечным ветром и космическими лучами, чем когда-либо предсказывали ученые.
В то время как горячая, толстая плазменная стена гелиопаузы защищает нашу солнечную систему от большинства вредных лучей, проникающих из внешнего космоса, исследователи также обнаружили, что границы гелиопаузы не так однородны, как предполагалось.
Край гелиопаузы, в конце концов, не является идеальным «пузырем», а содержит пористые отверстия, которые позволяют межзвездному излучению проникать в определенные точки.
Инструменты Voyager 2 обнаружили два таких отверстия на нашей стороне гелиопаузы, где уровни радиации резко возросли, а затем снова упали. В конце концов, когда уровни космической радиации взлетели и остались такими, стало ясно, что «Вояджер-2» вошел в новую область космоса, за пределами нашей солнечной системы.
Оболочка горячего заряженного потока частиц, защищающая нашу солнечную систему, может быть не идеальной, но, как подтвердил Voyager 2, она является частью того барьера, который отделяет наш космический дом от смертельного межзвездного излучения.
THE BIG THE ONE
Приблизительно с весны 2020-го года многочисленные исследователи и наблюдатели, ежедневно просматривающие отчеты NASA о состоянии магнитного поля Земли, отмечают нарастание в нём каких-то немыслимых аномалий. Так, весной 2021-го года было много спутанных магнитных линий, направленных непонятно откуда и куда:
Летом 2020-го магнитное поле стало временами куда-то пропадать, а зимой 2020-2021 гг оно вообще словно сменило направление и солнечный ветер подул не от Солнца, а как бы к Солнцу:
Ситуация сложилась довольно странная, требующая объяснения, однако, широкая публика открыв рты слушает только, что скажут в NASA. Но в NASA по этому поводу хранили молчание, так что ничего как бы не происходило. Но вот, 12 февраля 2021-го года spaceweather.com пишет следующее:
НОВАЯ ФОРМА КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ – ЗЕМНОЙ ВЕТЕР. Солнце ветрено. Каждый день, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю ветерок электрифицированного газа уносит от солнца частицы со скоростью более миллиона миль в час. Солнечный ветер вызывает красивые полярные сияния вокруг полюсов Земли, лепит хвосты комет и прочесывает поверхность Луны.
Вы бы поверили, что Земля тоже ветреная? Оказывается, наша собственная планета производит легкий ветерок электрифицированного газа. Это похоже на солнечный ветер, только он другой, и он может иметь важные последствия для космической погоды на Луне.
«Земной ветер» исходит от осей нашей планеты. Ежедневно круглосуточно с полюсов в космос бьют фонтаны газа. Утечка крошечная по сравнению с атмосферой Земли в целом, но ее достаточно, чтобы заполнить магнитосферу буйством быстро вылетающих заряженных частиц. В состав ветра входят ионизированный водород, гелий, кислород и азот….
Таким образом в космической погоде появилось нечто радикально новое – какой-то “земной ветер”, о котором пишет целый Astrophysical Journal Letters за январь 2021 года.
На самом деле о каких-то утечках ионов в районе полюсов известно очень давно и теория так называемого “приполярного ветра” была предложена для объяснения стабильного баланса атмосферного гелия.
Гелий производится либо в земной коре в результата распада урана, либо и в коре, и в ядре в результате процессов термоядерного синтеза. Вследствие этого концентрация газа в атмосфере должна постоянно нарастать, но такого либо не наблюдается, либо просто эпоха измерений и измерительных приборов несколько коротковата для такого процесса. Тем не менее, пока считается, что концентрация гелия в атмосфере стабильна и достигается это тем, что солнечный ветер выдувает гелий из верхних слоев атмосферы, куда он и поднимается. Происходит это, как предполагают, большей частью на полюсах, что и породило термин “полярный плазменный фонтан”.
Есть там этот фонтан или нет – точно не известно, хотя небольшие ракеты в район полюса в последние годы NASA запускает как-то странно часто и что-то там замеряет. И вот теперь уже, после нарастания глюков с магнитным полем светлые адепты пишут о каком-то “земном ветре”, то есть уже частицы выбивает из атмосферы не Солнце, а как бы выбрасывает сама Земля. С чем связано появление этого нового передового направления передовой научной мысли мы точно сказать не можем, но объяснения здесь всего два и какое из них хуже мы даже не знаем.
Второе объяснение предполагает, что с этим “приполярным земным ветром” реально связаны многие аномалии – как деформации магнитного поля планеты, так и пятна воды, наблюдаемые на луне и о которых пишет Astrophysical Journal Letters. Но тогда возникает вопрос: что раскачивает этот выброс частиц с полюсов? Неужели идут какие-то процессы в ядре? А если в ядре что-то началось, то окончится оно сдвигом полюсов, так что следим за развитием событий.
Солнечный ветер. Факты и теория
Солнечный ветер
Температура короны — наружного слоя Солнца, может достигать значений до 1,1 миллиона градусов по Цельсию. Поэтому, имея такую температуру, частицы двигаются очень быстро. Гравитация Солнца не может удержать их — и они покидают звезду.
Активность Солнца меняется в течение 11-летнего цикла. При этом количество солнечных пятен, уровни радиации и масса выброшенного в космос материала меняются. И эти изменения влияют на свойства солнечного ветра — его магнитное поле, скорость, температуру и плотность. Поэтому солнечный ветер может иметь разные характеристики. Они зависят от того, где конкретно находился его источник на Солнце. И еще они зависят от того, насколько быстро вращалась эта область.
Скорость солнечного ветра выше скорости движения вещества корональных отверстий. И достигает 800 километров в секунду. Эти отверстия возникают на полюсах Солнца и в его низких широтах. Они приобретают наибольшие размеры в те периоды, когда активность на Солнце минимальна. Температуры вещества, переносимого солнечным ветром, могут достигать 800 000 C.
В поясе коронального стримера, расположенного вокруг экватора, солнечный ветер движется медленнее — около 300 км. в секунду. Установлено, что температура вещества, перемещающегося в медленном солнечном ветре достигает 1,6 млн. C.
Солнце и его атмосфера состоят из плазмы и смеси положительно и отрицательно заряженных частиц. Они имеют чрезвычайно высокие температуры. Поэтому материя постоянно покидает Солнце, уносимая солнечным ветром.
Воздействие на Землю
Когда солнечный ветер покидает Солнце, он несет заряженные частицы и магнитные поля. Излучаемые во всех направлениях частицы солнечного ветра постоянно воздействует на нашу планету. Этот процесс вызывает интересные эффекты.
Если материал, переносимый солнечным ветром, достигнет поверхности планеты, он нанесет серьезный ущерб любой форме жизни, которая существует на Земле. Поэтому магнитное поле Земли служит щитом, перенаправляя траектории солнечных частиц вокруг планеты. Заряженные частицы как бы «стекают» за ее пределами. Воздействие солнечного ветра изменяет магнитное поле Земли таким образом, что оно деформируется и растягивается на ночной стороне нашей планеты.
Иногда Солнце выбрасывает большие объемы плазмы, известные как выбросы корональной массы (CME), или солнечные бури. Чаще всего это происходит в период активного периода солнечного цикла, известного как солнечный максимум. CME имеют более сильный эффект, чем стандартный солнечный ветер.
Некоторые тела Солнечной системы, как и Земля, экранированы магнитным полем. Но многие из них такой защиты не имеют. Спутник нашей Земли — Луна не имеет никакой защиты для своей поверхности. Поэтому испытывает максимальное воздействие солнечного ветра. У Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, есть магнитное поле. Оно защищает планету от обычного стандартного ветра, однако оно не способно противостоять более мощным вспышкам, таким как CME.
Когда высоко — и низкоскоростные потоки солнечного ветра взаимодействуют друг с другом, они создают плотные области, известные как области с вращающимся взаимодействием (CIR). Именно эти области вызывают геомагнитные бури при столкновении с земной атмосферой.
Солнечный ветер и заряженные частицы, которые он несет, могут влиять на спутники Земли и Глобальные системы позиционирования (GPS). Мощные всплески могут повредить спутники или вызвать ошибки определений координат при использовании сигналов GPS в десятки метров.
Солнечный ветер достигает всех планет в Солнечной системе. Миссия NASA New Horizons обнаружила его, когда путешествовала между Ураном и Плутоном.
Изучение солнечного ветра
Ученым известно о существовании солнечного ветра с 1950-х годов. Но несмотря на его серьезное воздействие на Землю и космонавтов, ученые все еще не знают многих его характеристик. Несколько космических миссий, совершенных в последние десятилетия, пытались объяснить эту тайну.
Запущенная в космос 6 октября 1990 года миссия NASA Ulysses изучала Солнце на разных его широтах. Она измеряла различные свойства солнечного ветра в течение более чем десяти лет.
Миссия Advanced Composition Explorer (ACE) имела орбиту, связанную с одной из особых точек, находящихся между Землей и Солнцем. Она известна как точка Лагранжа. В этой области гравитационные силы от Солнца и Земли имеют одинаковое значение. И это позволяет спутнику иметь стабильную орбиту. Начатый в 1997 году эксперимент ACE изучает солнечный ветер и обеспечивает измерения постоянного потока частиц в реальном масштабе времени.
Космические аппараты NASA STEREO-A и STEREO-B изучают края Солнца с разных сторон, чтобы увидеть, как рождается солнечный ветер. По данным NASA, STEREO представила «уникальный и революционный взгляд на систему Земля — Солнце».
Новые миссии
NASA планирует запуск новой миссии по изучению Солнца. Она дает ученым надежду узнать еще больше о природе Солнца и солнечного ветра. Солнечный зонд NASA Parker, планируемый к запуску (успешно запущен 12.08.2018 — Navigator) летом 2018 года, будет работать таким образом, чтобы буквально «коснуться Солнца». Спустя несколько лет полета на орбите, близкой к нашей звезде, зонд впервые в истории погрузится в корону Солнца. Это будет сделано для того, чтобы получить комбинацию фантастических изображений и измерений. Эксперимент продвинет вперед наше понимание природы солнечной короны, и улучшит понимание происхождения и эволюции солнечного ветра.
Что сдул с земли космический ветер
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
От Земли, словно от Солнца, начал дуть “космический ветер”?
Приблизительно с весны 2020-го года многочисленные исследователи и наблюдатели, ежедневно просматривающие отчеты NASA о состоянии магнитного поля Земли, отмечают нарастание в нём каких-то немыслимых аномалий.
Так, весной 2021-го года было много спутанных магнитных линий, направленных непонятно откуда и куда:
Летом 2020-го магнитное поле стало временами куда-то пропадать, а зимой 2020-2021 гг оно вообще словно сменило направление и солнечный ветер подул не от Солнца, а как бы к Солнцу:
Ситуация сложилась довольно странная, требующая объяснения, однако, широкая публика открыв рты слушает только, что скажут в NASA. Но в NASA по этому поводу хранили молчание, так что ничего как бы не происходило. Но вот, 12 февраля 2021-го года spaceweather.com пишет следующее:
НОВАЯ ФОРМА КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ – ЗЕМНОЙ ВЕТЕР.
Солнце ветрено. Каждый день, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю ветерок электрифицированного газа уносит от солнца частицы со скоростью более миллиона миль в час. Солнечный ветер вызывает красивые полярные сияния вокруг полюсов Земли, лепит хвосты комет и прочесывает поверхность Луны.
Вы бы поверили, что Земля тоже ветреная? Оказывается, наша собственная планета производит легкий ветерок электрифицированного газа. Это похоже на солнечный ветер, только он другой, и он может иметь важные последствия для космической погоды на Луне.
«Земной ветер» исходит от осей нашей планеты. Ежедневно круглосуточно с полюсов в космос бьют фонтаны газа. Утечка крошечная по сравнению с атмосферой Земли в целом, но ее достаточно, чтобы заполнить магнитосферу буйством быстро вылетающих заряженных частиц. В состав ветра входят ионизированный водород, гелий, кислород и азот….
Таким образом в космической погоде появилось нечто радикально новое – какой-то “земной ветер”, о котором пишет целый Astrophysical Journal Letters за январь 2021 года.
На самом деле о каких-то утечках ионов в районе полюсов известно очень давно и теория так называемого “приполярного ветра” была предложена для объяснения стабильного баланса атмосферного гелия.
Гелий производится либо в земной коре в результата распада урана, либо и в коре, и в ядре в результате процессов термоядерного синтеза. Вследствие этого концентрация газа в атмосфере должна постоянно нарастать, но такого либо не наблюдается, либо просто эпоха измерений и измерительных приборов несколько коротковата для такого процесса.
Тем не менее, пока считается, что концентрация гелия в атмосфере стабильна и достигается это тем, что солнечный ветер выдувает гелий из верхних слоев атмосферы, куда он и поднимается. Происходит это, как предполагают, большей частью на полюсах, что и породило термин “полярный плазменный фонтан”.
Есть там этот фонтан или нет – точно не известно, хотя небольшие ракеты в район полюса в последние годы NASA запускает как-то странно часто и что-то там замеряет. И вот теперь уже, после нарастания глюков с магнитным полем светлые адепты пишут о каком-то “земном ветре”, то есть уже частицы выбивает из атмосферы не Солнце, а как бы выбрасывает сама Земля.
С чем связано появление этого нового передового направления передовой научной мысли мы точно сказать не можем, но объяснения здесь всего два и какое из них хуже мы даже не знаем.
Первое объяснение предполагает, что за деформациями, ослаблением и сменой направления магнитного поля Земли стоит приближение к нам некого небесного тела с огромным магнитным полем и гравитацией.
Второе объяснение предполагает, что с этим “приполярным земным ветром” реально связаны многие аномалии – как деформации магнитного поля планеты, так и пятна воды, наблюдаемые на луне и о которых пишет Astrophysical Journal Letters.
Но тогда возникает вопрос: что раскачивает этот выброс частиц с полюсов? Неужели идут какие-то процессы в ядре? А если в ядре что-то началось, то окончится оно сдвигом полюсов, так что следим за развитием событий.
Что сдул с земли космический ветер
Что такое солнечный ветер?
Солнечный ветер направляет плазму и частицы от Солнца в космос. Хотя ветер дует постоянно, его свойства не постоянны. Что вызывает этот поток, и как он влияет на Землю?
Наша ветреная звезда
Корона — внешний слой Солнца — достигает температуры до 1,1 миллиона градусов Цельсия. Сила тяжести Солнца не может удержать быстро движущиеся частицы, и они отлетают от звезды.
Активность Солнца меняется в течение 11-летнего цикла, причем количество солнечных пятен, уровни радиации и выбрасываемый материал меняются со временем. Эти изменения влияют на свойства солнечного ветра: его магнитное поле, скорость, температуру и плотность. Ветер также различается в зависимости от того, откуда он исходит и как быстро вращается эта часть.
Солнце и его атмосфера состоят из плазмы, смеси положительно и отрицательно заряженных частиц при чрезвычайно высоких температурах. Но когда материал покидает солнце и переносится солнечным ветром, он становится больше похож на газ.
Влияние на Землю
Если материал, переносимый солнечным ветром, достигнет поверхности Земли, его излучение нанесет серьезный ущерб жизни на планете. Магнитное поле Земли служит ей своеобразным щитом, перенаправляя материал ветра вокруг планеты так, что он обтекает Землю. Сила ветра растягивает магнитное поле таким образом, что оно сильнее растягивается на ночной стороне.
Далеко не все планеты имеют магнитную защиту. Луна атакуется и солнечным ветром, и солнечными бурями. Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, имеет магнитное поле, которое защищает его от обычного ветра, но Меркурий беззащитен перед более мощными вспышками.
Солнечный ветер «достает» до всех планет Солнечной системы. Миссия «Новые горизонты» фиксировала наличие солнечного ветра между Ураном и Плутоном.
Изучение солнечного ветра
Миссия Parker Solar Probe должна пролить свет на солнце и солнечный ветер. Запущенный в 2018 году зонд выполняет задачу «прикоснуться к солнцу». После нескольких лет вращения вокруг звезды зонд впервые погрузится в корону.
«Parker Solar Probe ответит на вопросы о физике Солнца, над которыми мы ломали голову более шести десятилетий», — говорит ученый проекта Parker Solar Probe Николай Фокс. «Это космический корабль, нагруженный техническими достижениями, который решит многие из самых больших загадок нашей звезды, включая вопрос, почему солнечная корона намного горячее, чем ее поверхность».
Что обнаружил зонд Parker Solar Probe, подлетевший максимально близко к Солнцу
С начала 2019 года зонд Parker Solar Probe, запущенный НАСА для исследования Солнца, трижды подходил к звезде ближе, чем любой другой космический корабль. Во время максимального сближения расстояние между аппаратом и Солнцем составляло всего 15 млн км — примерно половина расстояния между Солнцем и Меркурием, а температура окружающей среды — около 1 000 °C. Теперь космическое агентство опубликовало четыре научных статьи с первыми результатами семилетней миссии. За неполный год работы Parker удалось выяснить, что солнечный ветер формируется иначе, чем считали ученые, — а также открыть несколько новых явлений в короне Солнца, которые с Земли зафиксировать было невозможно. «Хайтек» рассказывает, что ученые узнали из первых данных зонда и какое влияние это окажет на науку.
Читайте «Хайтек» в
Почему важно исследовать Солнце
Солнце — типичная звезда, каких много во Вселенной. Но, в отличие от других звезд, оно находится ближе всего к Земле — настолько близко, что наша планета в определенном смысле расположена внутри внешней части ее атмосферы.
Несмотря на значительное расстояние между нашей планетой и звездой, около 149 600 000 км, Землю постоянно омывает солнечный ветер — потоки ионизированного газа, которые формируются во внешней части солнечной атмосферы, так называемой короне.
От интенсивности солнечного ветра — космической погоды — зависят полярные сияния и стабильность магнитного поля Земли, возмущение которого может привести к возникновению помех в работе электронных приборов. Мощные вспышки в короне часто приводят к выходу из строя спутников и нарушению работы навигационных систем.
Солнечная активность влияет и на процесс эволюции разных форм жизни, а изучение звезды позволит понять механизм развития жизни на планетах в других системах. Если, конечно, жизнь существует где-то кроме Земли.
Несмотря на несколько столетий изучения, астрономам пока известно о Солнце относительно немного — например, ученые не знают, как именно ведет себя солнечный ветер в определенных ситуациях, какие процессы происходят в короне и что свидетельствует о начале ее активности. Изучение осложняется тем, что оно является крайне ярким объектом, температура на орбитах крайне высока, — поверхность разогрета более чем на 6 000 °C. Поэтому ни один исследовательский аппарат до сих пор не мог подойти к звезде достаточно близко, чтобы ее детально изучить.
Первым подобным аппаратом стал зонд Parker Solar Probe, оснащенный защитным керамическим экраном, способным выдержать температуру до 1 450 °C.
Процесс сближения Parker с Солнцем продлится в течение семи лет: за это время аппарат должен будет пройти 24 орбиты, постепенно приближаясь к центру нашей системы — в самой близкой точке он окажется на расстоянии всего около 6 млн км от звезды. Это самое маленькое расстояние, на которое когда-либо рукотворный аппарат подходил к Солнцу. Корабль также побьет рекорд самого быстро движущегося космического корабля относительно Солнца. Он достигнет скорости почти в 700 000 км/час к 2024 году, когда подойдет к звезде на расстояние 9-10 ее радиусов.
На борту находятся четыре научных эксперимента: Fields, который изучает электрические и магнитные поля; IS☉IS, измеряющий заряженные частицы высокой энергии в солнечном ветре и короне; WISPR — для исследования солнечного ветра и других структур; SWEAP, который измеряет состав различных типов частиц в солнечном ветре.
Что нового узнали ученые?
Сейчас Parker находится на расстоянии примерно в 24 млн км от Солнца — это ближе, чем среднее расстояние от звезды до Меркурия. Аппарат уже находится на меньшем расстоянии, чем рекордно близкая к звезде миссия «Гелиос-2», запущенная в 1976 году.
Зонд движется на максимальной скорости, которую когда-либо удавалось развить рукотворному аппарату — около 342,79 тыс. км/час. Аппарат уже отправил несколько пакетов данных на Землю — на их основе ученые из НАСА написали четыре научных статьи о поведении Солнца.
«Эта совершенно новая информация о том, как работает наша звезда, поможет нам понять, как Солнце меняет космическую среду во всей нашей Солнечной системе», — говорится в сообщении профессора Николя Фокса.
Формирование солнечного ветра
Parker уже дал ученым новые данные о движении солнечного ветра — оказалось, что он движется совершенно иначе, чем считалось. С помощью аппарата астрономы впервые увидели, как вблизи поверхности Солнца магнитное поле солнечного ветра меняется на 180°. Этот процесс за короткое время разгоняет потоки до гигантских скоростей — около 482,803 км/час.
Ученые полагают, что развороты магнитного поля, так называемые обратные переключения, играют решающую роль при нагреве солнечной короны. В их результате происходит короткая бомбардировка Земли очень быстрым потоком солнечного ветра — затем его скорость снижается до нормальных значений. Понимание этого процесса позволит уточнить прогнозы космической погоды — и обезопасить спутники и радиоприборы.
Пыль на ветру
Зонд также впервые обнаружил доказательство уменьшения частиц межпланетной пыли, которая заполняет Солнечную систему рядом со звездой. Этот эффект был предсказан теоретиками почти 100 лет назад, однако наблюдать его ученым до сих пор не удавалось.
Данные, собранные Parker, показали, что на расстоянии около 24 млн км от Солнца частицы космической пыли становятся меньше в размерах, а на расстоянии примерно в шесть радиусов звезды исчезают вовсе. Теория гласит, что частицы либо полность уничтожаются излучением, либо вылетают из этой области вместе с солнечным ветром.
При этом пока зона, полностью свободная от пыли, недоступна для непосредственных наблюдений зонда. Предполагается, что однозначно подтвердить ее существование удастся примерно через год — когда Parker подойдет еще ближе к звезде.
Солнечный ветер и вращение Солнца
С помощью инструмента SWEAP аппарат также подтвердил расчеты теоретиков о том, что вращение Солнца связано с солнечным ветром.
Большинство измерений солнечного ветра на сегодняшний день проводились на расстоянии в 90 млн км от Земли, где поток движется строго радиально. Поэтому понять, как именно солнечный ветер движется рядом с источником и на что влияет направление вращения, можно только непосредственно рядом с Солнцем.
Теперь Parker подтвердил, что рядом с источником солнечный ветер тесно связан с вращением звезды. При этом данные со SWEAP показали, что поток превращается в однородный ближе к Солнцу, чем предполагали теоретики.
Электрические частицы
Близкий подлет к звезде позволил зонду увидеть явления, которые слишком малы и кратковременны, чтобы их можно было наблюдать с Земли или с орбиты. Речь идет об энергетических вспышках в потоке солнечных частиц с необычно высоким уровнем тяжелых элементов.
«События, связанные с солнечными энергетическими частицами, важны — они могут возникать неожиданно и приводить к изменениям космической погоды. В частности, они могут причинить вред здоровью космонавтов. Поняв источники, ускорение и перенос солнечных энергетических частиц, мы сможем лучше защитить людей в космосе в будущем», — говорится в сообщении НАСА.
Что дальше?
Parker Solar Probe совершил полет по третьей научной орбите вокруг Солнца из 24 запланированных. Впереди у аппарата еще около 18 млн км — астрономы рассчитывают, что приближение к Солнцу позволит аппарату собрать достаточно данных, чтобы ответить на два главных вопроса.
Первый касается солнечного нейтрино — ученые пока не понимают, почему фактическое количество элементарных частиц, которые возникают в ядре Солнца в результате ядерных реакций, меньше предсказанного.
Второй вопрос связан с аномальной температурой солнечной короны — замеры показали, что она составляет более миллиона градусов Кельвина, тогда как поверхность звезды нагрета всего до 6 000 °C.
Могучие ветры. в космосе
Астрофизики обнаружили мощные ветры в космосе. Но в космосе нет воздуха, скажите вы! Как может быть ветер? Этот ветер состоит из частиц материи, создаваемых ультрафиолетовым излучением.
Источник? Квазар, окружающий сверхмассивную черную дыру. Квазары, также известные как квазизвездные объекты, представляют собой диски материала, которые накапливаются вокруг края черной дыры в миллионы или даже в миллиарды раз более массивных, чем солнце. Этот аккреционный диск становится невероятно жарким, порядка миллионов градусов.
Пока черная дыра может питаться материей, она создает магнитную среду, которая, в свою очередь, вынуждает этот материал выпрыгивать в космос в виде двух струй. В зависимости от нашего угла обзора этих струй мы называем их радиогалактиками (со струями, перпендикулярными нашему мнению), блазарами (смотрящими вниз по стволу струи) или квазарами (струи появляются под другим углом к нам).
О, и если черная дыра поглотит все доступное вещество рядом, струи прекратятся. Вот почему прямо сейчас наша главная галактика Млечного Пути не имеет квазара в центре — нет никакого вещества, достаточно близко к центральной черной дыре галактики, чтобы она питалась. Но если вещество окажется достаточно близко к черной дыре, струи будут выбрасываться.
Огромное количество энергии от квазара выталкивается в космос с невероятной скоростью. Ультрафиолетовое излучение распространяется со скоростью света. Вещество, составляющее ветер, не может идти так быстро, но астрофизики обнаружили материал, движущийся со скоростью более 200 миллионов километров в час. Это около 20 % скорости света. Не слишком маленький для чего-то обладающего массой.
Эти ветры в конечном итоге формируют галактики. По мнению астрофизиков, ветры мешают звездообразованию. Если бы их не было, у нас было бы еще больше звезд в крупных галактиках. К счастью, на Земле мы не ощущаем таких мощных ветров. На планете, вероятно, нет такого убежища, чтобы противостоять такой мощи.
Поговорим о солнечном ветре
Все мы любим греться на солнышке, да и вообще не представляем свою жизнь без нашего родного светила. Но такое ли оно на самом деле милое и безобидное? Ведь если бы не магнитное поле планеты, нас бы на Земле не было точно! А всему вина – солнечный ветер.
Казалось бы, откуда ветер в космосе, если там нет атмосферы? Но это явление носит несколько иной характер: если обычный ветер на Земле – это поток воздуха (движение молекул азота, кислорода, углекислого газа и др. элементов), то солнечный ветер – это нечто другое.
Каждую секунду Солнце излучает в космос поток ионизированных частиц, испускаемый внешним слоем (солнечной короной) на огромной скорости – от 300 до 1200 км/с. Это и есть солнечный ветер. Не только Солнце испускает такой поток частиц – этим качеством отличается каждая звезда, но в употреблении к ним мы используем другой термин – звёздный ветер. Солнечная корона обладает высокой температурой – примерно полтора миллиона градусов по С, и гpaвитaция не в силах удepживaть ee вeщecтвo oкoлo пoвepxнocти. Taким oбpaзoм, oпpeдeлeннoe кoличecтвo солнечного вeщecтвa вce вpeмя пoпaдaeт в мeжплaнeтнoe пpocтpaнcтвo.
Солнечный ветер состоит из смеси положительно и отрицательно заряженных частиц. Его причиной является постоянно образующаяся внутри Солнца плазма. Возникает она в результате протекающих реакций термоядерного синтеза, нагревающих центр звезды до невероятных температур – десятков миллионов градусов по Цельсию. Разогретый ионизированный газ стремительно вырывается на поверхность и «хватает» его не только на всю нашу Солнечную систему (до орбиты Нептуна и даже Пояса Койпера) – он способен уходить далеко за её пределы.
Как изучался солнечный ветер?
Впервые мысль о существовании потока заряженных частиц, исходящих от Солнца, предложил британский астроном Ричард Кэррингтон в 1859 году, когда он наблюдал солнечную вспышку, на следующий день после которой произошла геомагнитная буря, — учёный сразу догадался о взаимосвязи этих двух факторов. В начале ХХ века учёные высказали предположение, что солнечный поток состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц. А в 1930-е годы выяснилось, что температура солнечной короны свыше миллиона градусов, на основании чего уже в середине ХХ века британский физик и астроном Синди Чепмен определил свойства газов при таких высоких температурах. Оказалось, что газ становится великолепным проводником тепла и должен рассеивать его в пространство за пределы орбиты Земли. Предположение о существовании солнечного ветра выдвигал и немецкий учёный Людвиг Бирманн, наблюдавший за кометами: почему хвост комет всегда направлен в противоположную сторону от Солнца? Он объяснил это тем, что Солнце испускает постоянный поток частиц, которые создают давление на газ, окружающий комету, образуя длинный хвост.
В 1958 году Юджин Паркер, основываясь на работах Синди Чепмена и Людвига Бирманна, сделал вывод, что всё это – явления солнечного ветра (именно он и ввёл этот термин). Паркер догадался, что, хотя Солнечная корона и притягивается Солнцем, она очень хорошо проводит тепло и остаётся горячей на большом расстоянии, а по мере отдаления от Солнца его гравитация ослабевает, поэтому и вещество способно покидать звезду и уходить в межпланетное пространство.
Солнечный ветер и его свойства были впервые в мире изучены советской станцией «Луна-1» в 1959 году. Спустя три года данные о солнечном ветре были получены американской межпланетной станцией «Мариенер-2», отправленной для изучения Венеры. Только в 2016 года американским учёным с помощью обсерваторий NASA «STEREO» удалось засечь процесс возникновения солнечного ветра. Учёные утверждают, что его рождение можно сравнить с водой: сначала поток идёт одной струёй, затем распадается на отдельные частички-брызги (или капли), которые становятся всё меньше и меньше, пока не образуется газообразное «облако».
Природа солнечного ветра
Из-за солнечного ветра Солнце теряет ежесекундно около одного миллиона тонн вещества. Он состоит из протонов, электронов, ядер гелия (альфа-частиц) и малого количества электрически нейтральных частиц. Каким будет солнечный ветер – всё зависит от активности Солнца. Выделяют несколько разновидностей солнечного ветра:
Спокойный медленный солнечный ветер развивает скорость в пределах 350 км/с. Он рождается в недрах экватора нашей звезды, в периоды температурного расширения ионизированных газов. Динамический процесс разгоняет корональную плазму до сверхзвуковых скоростей. По своему строению, медленный поток плотнее и шире, чем быстрый.
Спокойный быстрый солнечный ветер имеет более высокую скорость – около 500 км/с, и появляется он из корональных дыр, причём, такие потоки могут не прекращаться месяцами и «обрушиваются» на Землю с периодичностью вращения Солнца продолжительностью в 27 суток.
Скорость возмущённых потоков может достигать 1200 км/с. Причина их возникновения – корональные выбросы. Именно они порождают мощные геомагнитные бури, и в эти дни многие люди хватаются за голову и жалуются на плохое самочувствие.
Человек и солнечный ветер
Конечно, его «дуновение» мы не чувствуем, ведь нас защищает магнитное поле Земли. Благодаря нему, эти заряженные частицы обтекают нашу планету и уносятся прочь в космос. Однако нашему «щиту» приходится особенно трудно, когда возмущённые потоки частиц пробивают его и проникают в верхние слои атмосферы – тогда жители полярных областей фотографируют небеса или просто наслаждаются прекрасными видами, а чувствительные томятся недомоганием, и синоптики прогнозируют магнитные бури.
Но достаётся не только людям: страдает и техника — выходят из-под контроля космические спутники, исчезают с радарных экранов самолёты, вследствие чего могут даже отменять авиарейсы. Из-за создания помех радиоволнам нарушается связь, а спутниковое телевидение, к примеру, мешает смотреть любимые фильмы и передачи, создаются помехи в работе компьютеров, словом, масса неприятностей.
Но только ли солнечный ветер сеет сплошные негативные последствия? Нет! Он образует собой границу гелиосферы — область околосолнечного пространства, похожая на огромный пузырь, в которой плазма солнечного ветра движется относительно Солнца со сверхзвуковой скоростью. Именно она защищает Солнечную систему от проникновения в неё межзвездного газа, а также ослабляет силу космических лучей.
Где же нет солнечного ветра?
Там, где находится граница самой гелиосферы – того самого защитного «пузыря» солнечного ветра. Лишь «Вояджерам» удалось покинуть пределы родного дома, Солнечной системы, вылетев за пределы гелиосферы и, таким образом, благодаря ним мы знаем, что гелиосфера простирается примерно на 13, 5 млрд км от Солнца – это то место, где поток плазмы окончательно останавливается. Кстати, она может меняться в зависимости от солнечной активности. “Вояджер-1” сейчас находится на расстоянии в 22 млрд километров от Солнца, а “Вояджер-2” — в 18, 2 млрд км.