Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Почему у солнечного ветра такая большая скорость?

 

 

 

 

 

      У поверхности Солнца скорость солнечного ветра минимальна, затем быстро нарастает, на высоте нескольких радиусов Солнца  увеличивается до сверхзвуковых значений относительно скоростей альвеновских и других волн, разогревающих корону, и у орбиты Земли достигает сотен километров в секунду

 

  

 

 

 

      Влияние потоков солнечного ветра на Землю, а также природа самого ветра исследуются уже более 50 лет, с тех пор, как американский ученый Юджин Паркер предсказал существование ранее неизвестных потоков солнечного вещества и дал им название солнечного ветраСолнечный ветер состоит из электронов, протонов, ядер гелия и более тяжелых элементов.  С ним связано магнитное поле сложной конфигурации, задаваемой вращением Солнца и удаляющимися от него потоками плазмы. Солнечный ветер заполняет все межпланетое пространство, взаимодействует с магнитосферами планет и распространяется в сто раз дальше земной орбиты.

          

   Корона Солнца непрерывно расширяется, так как ее температура достигает 1-2 миллионов градусов. Тепловые скорости многих частиц оказываются выше второй космической  на данном расстоянии от центра Солнца. Такие частицы улетают, корона “истекает”,  но этот процесс сравнительно медленный. Он не может полностью объяснить природу солнечного ветра.

   Исследование солнечного ветра ведется всеми доступными науке методами, но почему его скорость увеличивается над поверхностью Солнца до сверхзвуковых значений, остается неясным

   Невыясненными остаются и причины разогрева короны,  приводящие к ее непрерывному расширению.Температура короны очень высока, а температура гораздо более глубокого слоя, находящегося в теле Солнца, -фотосферы - всего 6000 град. К.

    Одним из существенных источников энергии, разогревающим корону, является диссипация, разрушение волн, приходящих из подфотосферного, конвективного слоя Солнца. Это слой, в котором механизм лучистого переноса энергии от ядра Солнца заменяется механизмом конвекции. В этом слое потоки плазмы подымаются, опускаются, опять подымаются и так далее. Потоки плазмы – это потоки зарядов, вокруг каждого из них возникает магнитное поле. Всего за несколько минут одни струи плазмы сменяются другими. Происходящие физические явления описываются наукой магнитогидродинамикой. В конвективном слое Солнца возникают различные виды волн, в том числе и разные типы магнитогидродинамических волн: альвеновские, магнитный звук и другие. Проходя через фотосферу в более высокие слои Солнца, волны попадают в условия все уменьшающейся плотности (плотность короны в миллиарды раз меньше плотности фотосферы). Амплитуды колебаний так быстро растут с высотой, что колебания становятся неустойчивыми, рассыпаются, а энергия колебаний переходит в хаотическое тепловое движение частиц короны. 

   Ю. Паркер считал, что уменьшение притяжения с высотой в короне действует на ускорение вещества, истекающего из короны. Эти объяснения недостаточны. Должен существовать еще какой-то механизм ускорения плазмы

   Не менее десяти космических обсерваторий участвуют в исследованиях Солнца, в результате которых накоплен огромный наблюдательный материал. Но причины такого разогрева короны и ускорения солнечного ветра остаются загадкой. Поэтому в августе 2018 года был запущен космический аппарат НАСА, который  должен войти в зону солнечной короны, где происходит ускорение выброса плазмы до сверхзвуковых скоростей. Этот космический аппарат назван в честь Юджина Паркера, продолжающего исследовать корпускулярное излучение Солнца.

    Работа космического аппарата Паркер рассчитана на 8 лет. За это время он 6 раз совершит гравитационные маневры вокруг Венеры, подойдет так близко к Солнцу, как ни один земной аппарат еще не подходил, совершит 24 облета, спускаясь по спирали все ниже и ниже, и, наконец, упадет в огненную пучину.

   Какими будут результаты работы этой космической обсерватории?

Интересные исследования были проведены на Пущинской обсерватории. Предложенный сотрудником ФИАН В.В. Виткевичем метод исследования солнечного ветра путем просвечивания его естественными источниками и космическими аппаратами широко использовался многими странами. Исследуя материалы этих наблюдений, сотрудники Пущинской обсерватории нашли некоторый неизвестный ранее возможный дополнительный механизм ускорения солнечного ветра.