Kas ir saules vējš?
Katru brīdi Saule kosmosā izstaro jonizētu daļiņu straumi, ko izstaro ārējais slānis (saules korona) ar milzīgu ātrumu, sasniedzot 1200 km / s. Tās nebeidzamie “virpuļi” ieskauj Zemi, caurvij Saules sistēmas telpu un pat tālu pārsniedz tās robežas. Visas zvaigznes to var izstarot, un šajā gadījumā to sauc par zvaigžņu vēju. Saules daļiņu plūsmu var saukt arī par Saules zvaigžņu vēju, un tajā nebūs kļūdu.
Koncepcijas vēsture
Cilvēka zinātniskā ideja par pasauli pastāvīgi mainās. Iepriekšējo dogmu un jēdzienu noliegšanas process ļauj no jauna ieskatīties esošajā realitātē.
Ilgu laiku zinātne uzskatīja jebkuras zvaigznes statisko vainagu. Tas ir, gravitācijas spēks, it kā, līdzsvaroja kodolieroču un kodoltermisko sprādzienu spiediena spēku un neļāva sarkankarsto vielu plūsmām no sevis izkļūt apkārtējā telpā.
Angļu ģeofiziķis un astronoms Sidnijs Čepmens savā laikā izveidoja un attīstīja Saules atmosfēras stabilitātes teoriju. Viņa hipotēze sadalīja astrofizisko sabiedrību. Tas viss turpinātos mūsu laikā. Tomēr tika atrasts vīrietis, kurš apņēmīgi un neatsaucami atspēkoja slavenā zinātnieka uzskatus.
Viņa vārds ir Eugene Newman Parker. Amerikāņu astrofiziķis izteicās par drūmo triecienu sava angļu kolēģa koncepcijai. Ar savu novatorisko attīstību viņš spēja pierādīt matērijas aizplūšanas no vainaga neatgriezeniskumu. Turklāt atklājās ļoti kuriozs fakts: attāloties no Saules, Saules vēja ātrums ievērojami palielinās, sasniedzot virsskaņas vērtības, pēc tam samazinās un kļūst stabils. Starp citu, tā izplatīšanas robežas vēl nav noteiktas un gaida savus atklājējus.
Pirmajā starpplanētu kosmosa kuģī veiktie mērījumi apstiprināja pareizos Y. Parker secinājumus. Nedaudz vēlāk astronomi daudzu galaktiku plašumos atklāja līdzīgus zvaigžņu vējus.
Kā parādās saules vējš?
Iemesls, kāpēc parādās straume, kas sastāv no pozitīvi un negatīvi uzlādētu daļiņu maisījuma, ir plazma, kas pastāvīgi veidojas Saules iekšienē. Tas rodas bezgalīgi notiekošu saplūšanas reakciju rezultātā, sasildot zvaigznes centru līdz vairākiem desmitiem miljonu grādu pēc Celsija. Šādā veidā uzkarsētā jonizētā gāze ātri izdalās no nosacīti "ierobežotā tilpuma", lidojot tālu ārpus mūsu zvaigžņu sistēmas robežām.
Interesants fakts: šī tilpuma robežas ir saistītas ar gigantiskajiem gravitācijas spēkiem, "it kā aizsērētu daudzu neierobežota tilpuma ūdeņraža sprādzienu eksploziju", kas rodas no mūsu gaismas spuldzes milzīgā lieluma. Un tas ir 109 reizes lielāks nekā Zeme. Procesa rezultāts ir saules korona sildīšana līdz miljonam grādu pēc Celsija, pateicoties virknei “izbēgušās brīvības” plazmas mikroeksploziju.
2016. gada septembrī amerikāņu zinātniekiem, kas pirmo reizi izmantoja NASA STEREO observatorijas, izdevās noteikt saules vēja parādīšanās procesu. Pēc viņu teiktā, notiekošais ir identisks ūdens izdalīšanai: vispirms straume plūst vienā straumē, tad tā sadalās atsevišķās daļiņās, kuras kļūst mazākas un mazākas, līdz veidojas gāzveida “mākonis”.
Fenomena izpēte
Septiņus gadus pirms Dž. Pārkera Rietumvācijas astronoms Ludvigs Birmans, pētot komētas astes struktūru, ieteica Saules asinsvadu starojuma esamību, ko tagad sauc par Saules vēju. Uzlādētu daļiņu straume, izlaužot koronālos caurumus (reģionus uz mūsu zvaigznes virsmas, ko neaptver magnētiskais lauks), nonāk atklātā telpā.
Pirmais saules vēja tehnisko parametru mērījums tika veikts padomju starpplanētu automātiskajā stacijā Luna-2 1959. gadā.
Trīs gadus vēlāk amerikāņu satelīts “Mariner-2” vairākus mēnešus veica pētījumu par unikālu kosmosa fenomenu. Turpmākus pētījumus turpināja starptautiskā stacija SOHO un vairākas nacionālās pārvaldības programmas - NASA, ASV. Zinātniskā darbība Saules vēja izpētē ir paplašinājusi redzesloku no Saules virsmas līdz pat zvaigžņu sistēmas malai.
Saules vēja ātrums
Liela zinātniski un praktiska interese ir ūdeņraža plazmas plūsmas, kas veido Saules vēja pamatu, kustības likumu izpēte, kā arī to kustības likumu izpēte.
Sākotnēji jonizētas hēlija, ūdeņraža, dzelzs, silīcija, sēra un daudzu citu ķīmisko elementu daļiņas pārvietojas ar ātrumu 300–450 km / s.
Interesants fakts: saules uzliesmojuma vai koronālās masas izmešanas laikā plūsmas ātrums palielinās līdz 1200 km / s! Saules vējš pārvēršas par "saules viesuļvētru", izraisot veselu unikālu dabas un fizisko parādību kopumu.
Nākotnē straumes saules vēja ātrums palielinās, sasniedzot 400 - 800 km / s pie Zemes (šeit beidzas tā paātrinājums). 1 500 000 km / h (420 km / s) Marsa reģionā. Attālumā līdz 10 miljardiem km no starojuma avota saules uzlādētu daļiņu kustības ātrums ir aptuveni - 1 000 000 km / h (280 km / s). Turklāt starpzvaigžņu vides ietekmē tā vājina.
Saules vēja dinamiku ietekmē divi faktori: pievilcīgie saules spēki un spiediens straumes iekšpusē. Aprēķini, kas pamatoti ar praktiskiem pētījumiem (amerikāņu Voyager lidojumi - 1, - 2 "un" Pioneer - 10, - 11 ") parādīja pretēji lādētu daļiņu aizplūšanas ātruma noturību jau ārpus mūsu planētas orbītas.
Saules vēja veidi
Saules jonizētās plūsmas raksturs ir sakārtots un sadalīts divos veidos:
- mierīgs (lēns vai ātrs);
- sašutums.
Mierīgs - lēns
Lēns saules vējš notiek mūsu gaismas ekvatora zarnās jonizēto gāzu termiskās izplešanās periodos. Dinamiskais process paātrina koronālo plazmu līdz virsskaņas ātrumam aptuveni 400 km / s. Pēc savas struktūras lēna straume ir blīvāka un plašāka nekā ātra.
Mierīgi - ātri
Koronālie caurumi ir ātras saules vēja dzimtene. Šī vēja plūsmas var ilgt mēnešus, “uzbrūkot” Zemei ar Saules rotācijas periodiskumu, kas ilgst 27 dienas.
Sašutums
Traucēto plūsmu cēlonis ir: pašas koronālās izgrūšanas izpausme, kā arī kompresijas vietu parādīšanās starpplanētu telpā pirms gaidāmajām korona masas izgrūšanām vai ātrs saules vējš.
Starpplanētu trieciena vilnis
Kosmiskā šoka viļņa parādīšanās notiek pirms tam: Ātra saules vēja “uzbrukums” “lēnajam brālim”, koronālo daļiņu uzlādētas straumes sadursme ar Zemes magnetosfēru, supernovas eksplozija, galaktiku sadursme.
Interesants fakts: pirms pusotra mēneša parādījās ziņojums, ka NASA spēja izmērīt Saules vēja trieciena viļņa stiprumu. Secīgi novieto kosmosā 4 speciāli aprīkotus, aprīkotus ar nepieciešamo aprīkojumu, daudzskalu satelītus; Amerikāņu pētnieki burtiski “uztvēra” zinātnisko panākumu brīdi. Un divkārši: eksperimenta rezultātā tika iegūti dati ar visaugstāko precizitāti par saules daļiņu kustības raksturu un parametriem.
Triecienvilnis ir strauji kustīgas vides (gāzes) sadursmes apgabals ar kāda veida šķēršļiem (piemēram, Saules vējš ar Zemes magnetosfēru), kas rada ienākošās plūsmas fizisko parametru (spiediena, blīvuma, temperatūras, daļiņu lādiņa līmeņa) strauju izmaiņu “priekšpusi”. un virkne citu rādītāju).
Saules vēja izplatība telpā
Virzoties tālāk no sava “priekšteča” - Saules, vējš vājina un iet cauri vairākām pierobežas zonām. Pirmais no tiem tiek noņemts no zvaigznes 95 AU attālumā (ĀS - astronomiska vienība, kas vienāda ar vidējo attālumu no Zemes līdz Saulei un ir 149 598 100 ± 750 km).Tā sauktā “triecienviļņu robeža”. Tā notiek saules vēja bremzēšana no virsskaņas ātrumiem.
Pēc tam, kad tas ir nolidojis vēl 40 AU, starpzvaigžņu vielas ietekmē jonizēto daļiņu plūsma tiek pilnībā kavēta. Inhibīcijas robežu, ko nosaka astrofiziski procesi, sauc par heliopauzi. Telpisko reģionu, ko ierobežo heliopauze, sauc par heliosfēru. Tās izmēri nav vienādi:
- 73 a.u. no dienvidu puses;
- 85 a.u. no ziemeļu puses.
Astrofiziskie dati tika iegūti sakarā ar 2 Voyager sērijas amerikāņu kosmosa kuģu laišanu tirgū, kas paredzēti Saules sistēmas robežu izpētei. Pavisam nesen Voyager 2 apstiprināja Voyager 1 datus.
Saules vējš un zeme
Pastāvīgi mainīgās saules vēja straumes varētu viegli iznīcināt visu dzīvību uz Zemes virsmas. Lai pasargātu no šāda "milzīga ieroča", ir "uzticams vairogs" magnetosfēras formā. Šīs konfrontācijas paritāte ir diezgan mainīga un bieži izraisa ģeomagnētiskas vētras. Nav pārsteidzoši, ka 1990. gadā kļuva piemērots termins “kosmosa laika apstākļi”, kas galvenokārt atspoguļo Zemes magnētiskā lauka pašreizējo stāvokli.
Heliobioloģijas zinātnes radītājs, pētot mūsu apgaismes ierīces ietekmi uz sauszemes organismu dzīvības funkcijām, bija padomju zinātnieks A. L. Čiževskis. Pateicoties viņam un vairākiem citiem pētniekiem, bija iespējams noskaidrot saules aktivitātes atšķirību ietekmes uz cilvēka ķermeni modeļus, palielināt un samazināt kultivēto augu ražu, kā arī reizināt un samazināt putnu, zivju un dzīvnieku populācijas.
Tika atklāta un izpētīta Saules ietekmes uz Zemi periodu cikliskums. Regulāri tiek ziņots par ģeomagnētiskā fona aktivitātes līmeni. Cilvēkiem, kas cieš no hroniskām slimībām, ir nepieciešamā informācija, lai savlaicīgi lietotu pareizos medikamentus. Mūsdienu augkopība un lopkopība ir arī “apbruņota” ar zināšanām, lai optimāli veiktu savu darbību.
Interesants fakts: saskaņā ar N. S. Ščerbinska novērojumiem siseņu ierašanās biežums laukos sakrīt ar Saules 11 gadu ritmu.
Zinātne iet uz priekšu un prasa jauniešus. Mūsdienās katrs no viņiem var iegūt heliobiologa specialitāti, beidzis specializēto augstākās izglītības iestādi.
Dabas parādības, ko izraisa saules vējš
Saules vējš, lidojot apkārt Zemei, izraisa daudz dabas parādību. Starp tiem: magnētiskās vētras, auroras, planētas radiācijas jostas. Ne tik sen, mūsu zvaigžņu jonizēto daļiņu plūsmas palielināšanās rezultātā parādījās zibens skaita palielināšanās.
Saules vējš rada vairākas ģeofizikālas parādības. Vairākās vietās palielināsies gāzveida radona izvade no zemes virsmas, kas var izraisīt radioaktivitātes palielināšanos atmosfērā. Starp saules aktivitāti un zemestrīču skaita palielināšanos pastāv korelācija. Magnētiska vētra ievērojami maina elektrisko lauku uz Zemes virsmas un noved pie atmosfēras spiediena lēcieniem.
Saules vēja briesmas
Jaudīgi izstarojumi no apgaismes virsmas traucē radiosakaru darbību, traucē datoru darbību, izraisa darbības traucējumus inženiertīklos un rada “kaitīgas” elektriskās strāvas metāla konstrukcijās un ierīcēs.
Saules vēja uzbrukumu draudi, kas izraisīja daudz problēmu, radīja nepieciešamību rūpīgi novērot un prognozēt magnētiskās vētras uz mūsu planētas. Laika apstākļu dienesti visā pasaulē ir aprīkoti ar nepieciešamo aprīkojumu un pastāvīgi signalizē par Zemes magnētiskā fona svārstībām. Ir izstrādāta tehnoloģija, lai identificētu seismiskās aktivitātes turpmākos fokusus un brīdinātu iedzīvotājus par nenovēršamām briesmām.
Interesants fakts: Pastāv zinātniska hipotēze par ūdens rašanos Mēness virsmā Saules vēja ietekmes dēļ.Šķidruma noteikšana rada cerību un optimismu tuvākās kosmosa "kaimiņa" turpmākās attīstības perspektīvās.
Saules vēja izmantošanas perspektīvas
Ņemot vērā visas tik unikālās kosmiskās parādības kā saules vējš pašreizējās iezīmes, ir ļoti interesanti atrast tam praktisku pielietojumu.
Pionieris tā dēvētās "elektriskās buras", "saules buras" (kosmosa kuģis, kas pārvietojas saules vēja uzlādēto daļiņu enerģijas dēļ) radīšanā, bija somu zinātnieks - Pekka Janhunens.
2013. gada pavasarī ar šo ierīci aprīkotais Igaunijas satelīts ESTCube-1 tika palaists orbītā. Diemžēl mēģinājums bija neveiksmīgs, jo bura nevarēja atvērties.
Ir arī citi vilinoši projekti: koronālās vielas straumju izmantošana informācijas pārsūtīšanai vai “jonostaciju” radīšana planētu orbītās, lai ģenerētu elektrisko enerģiju.
Mūsu saules nākotne
Zinātniskā analīze dod prognozi par 5 miljardiem gadu mūsu gaismekļa esamībai. Katru sekundi zaudējot līdz 600 miljoniem tonnu ūdeņraža, ir lemts vispirms kļūt par sarkanu milzi, bet pēc tam - par baltu punduri. Pa ceļam izpētījis visas savas enerģijas rezerves ūdeņraža un hēlija formā. Visnepatīkamākais ir tas, ka pastāvīgi izpletošā Saule izkausēs Merkuru, Venēru un, iespējams, arī Zemi. Jebkurā gadījumā dzīve uz planētas pilnībā izzudīs.
Tātad cilvēcei ir pienākums domāt par savu nākotni un organizēt pārvietošanu uz citām pasaulēm ārpus mūsu Saules sistēmas. Tas ir neizbēgami. Lieliski prāti: Par to tieši runāja krievu zinātnieks Tsiolkovskis, britu astrofiziķis Stefans Hokings. Mēness, Marss, Ceres, Plutons - potenciālo koloniju saraksts paplašinās. Tātad: "Ļaujiet saules vējam pūst zemnieku kosmosa kuģu burās, satraucot Visuma plašumus!"
